[发明专利]一种涂硼方法

说明书

本发明涉及一种涂硼方法，还涉及一种含硼树脂溶液，还涉及一种由所述涂硼方法获得的涂硼热中子转换体，还涉及一种包含所述涂硼热中子转换体的热中子探测器。本发明所述的涂硼方法包括以下步骤：1)将本发明所述的含硼树脂溶液涂覆在基材的内表面和/或外表面；2)去除含硼树脂溶液中的溶剂，并使树脂硬化，在所述基材表面形成含硼涂层。该方法所适用的基材种类丰富，形状限制小，尤其适用于表面复杂、具有大长径比结构的基材。

技术领域

本发明属于中子探测技术领域，具体涉及一种涂硼方法，还涉及一种含硼树脂溶液，还涉及一种由所述涂硼方法获得的涂硼热中子转换体，还涉及一种包含所述涂硼热中子转换体的热中子探测器。

背景技术

随着中子探测、成像技术在国土安全、材料监测、中子散射源测量等多个方向应用逐渐增多，对于中子探测器的需求也逐渐增加。然而，之前广泛使用的³He气体已不能满足持续增长的使用需求，不同类型的新型中子探测器被研发出来用于替代³He，包括气体中子探测器、闪烁体中子探测器、半导体中子探测器等。其中，涂硼气体中子探测器是一个比较受重视的研究点。

中子本身不带电荷，除了少数几种中子敏感核素如⁶Li、¹⁰B、Gd等，中子与其他物质的反应截面都比较小，直观效果就是中子难以被直接探测到。涂硼气体中子探测器的工作基础是含有¹⁰B核素的热中子转换体。¹⁰B核素对热中子有较高的敏感度，热中子与¹⁰B核素产生核反应，放出带电粒子，带电粒子在气体中运动时产生气体电离，通过测量气体电离量来确定中子注量率水平。在这一类探测器中，热中子转换体通常是由一个具有一定结构的固体基材表面附着上微米级的含硼物质而构成。

向固体基材表面涂覆含硼物质的方法有电泳法、物理气相沉淀法(PVD)、化学气相沉淀法(CVD)，等等。

基于溅射镀膜等技术的物理气相沉积(PVD)涂硼方法，以平面型铝片、铜片等材料作为基材，以B₄C或B等材料作为靶材，利用电子束或离子束击打靶材，使中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。基于电泳法的金属基材涂硼方法，以导电的金属基材作为阴极，外加电场使悬浮于电泳液中的含硼物质微粒定向迁移并沉积在基材表面，形成薄膜。这两种方法为保证成膜的均匀性，通常采用平面表面基材或者表面折叠结构较为简单的基材，对表面结构复杂、或有深孔等大长径比的复杂结构基材不适用。

基于原子层沉积(ALD)等技术的化学气相沉积(CVD)涂硼方法，使用两种或多种气态化学物质逐一充入基材所在空间，通过化学反应生成含硼化合物附着在基材上，一个循环生成一层原子厚度薄膜，通过重复万次甚至十万次反应循环，生成微米级的含硼涂层。这种方法能够适用于复杂表面结构或大长径比基材的镀膜，但是对原料的利用率很低，且需要很长的加工时间。

发明内容

本公开涉及一种含硼树脂溶液，其包含溶质和溶剂，所述溶质中包含硼粉、树脂和固化剂。

通过本公开提供的含硼树脂溶液，可以将纳米级硼粉颗粒附着在多种金属或非金属绝缘基材的内表面和/或外表面，并形成微米级的含硼涂层。

为保证最终成型的含硼涂层中¹⁰B含量尽可能高，需要尽量降低除硼粉外其余溶质(即树脂与固化剂)组分。然而，硼粉需要借助固化的树脂形成链状结构附着在基材表面，发明人发现树脂与固化剂所占比例不能太低，比例太低会导致含硼涂层容易从基材表面脱落。在一个实施方案中，本公开所述含硼树脂溶液，溶质中树脂和固化剂二者的总重量与硼粉的重量比优选为1:2～20，进一步优选为1:5～15，更进一步优选为1:8～10，例如约1:9。