[发明专利]快中子直接探测材料的制备方法和应用

说明书

本申请提供一种快中子直接探测材料的制备方法，包括如下步骤：提供溶剂，将(3‑AMP)Br₂、PbBr₂、MABr加入所述溶剂形成溶液，使所述溶液中的溶质具有预定化学组成，所述预定化学组成与待制备的快中子直接探测材料的化学组成相同；对所述溶液在预定温度下和预定时间内蒸发除去溶剂，得到所述快中子直接探测材料。本申请可增加钙钛矿/有机阳离子复合探测材料的载流子传输性能。

技术领域

本申请涉及辐射探测领域，尤其涉及快中子直接探测。

背景技术

辐射探测从实现方式上可分为直接探测与间接探测两种，直接探测是高能射线在探测材料中激发的电子与空穴在外电场的作用下被收集形成电信号，而间接探测是射线激发的电子与空穴先复合发出可见或紫外光，这些光被光电倍增管或硅光电倍增管探测得到电信号。直接探测相较间接探测具有结构简单、能量分辨率高、串扰少等优点

中子探测属于一种辐射探测，具体指对中子的数目和能量的测量。快中子是指在核裂变反应中产生的自由中子，具有极高的能量。快中子探测的最合适方法是核反冲法，核反冲法要求探测材料具有高的氢原子密度。三维钙钛矿材料由于具备优异的光电性能，被广泛用于直接型X射线、γ射线、α粒子探测，但三维钙钛矿由于氢原子密度不足，限制了钙钛矿材料在快中子探测中的应用。

现有技术通过引入大的有机阳离子对三维钙钛矿矿进行插层，可以形成钙钛矿/有机阳离子复合探测材料，该复合探测材料具有二维或准二位钙钛矿片层和插层在片层之间的有机阳离子。通过大的有机阳离子的引入，使得该复合探测材料具备了足够高的氢原子密度，但又因为二维或准二维钙钛矿片层之间被有机阳离子插层，片层之间通过弱的范德华力连接，使得片层与片层间难以传输载流子，导致复合探测材料的性能被削弱。

发明内容

本申请实施例提供了一种快中子直接探测材料的制备方法及应用，以解决钙钛矿/有机阳离子复合探测材料载流子传输性能弱的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种快中子直接探测材料的制备方法，包括如下步骤：

提供溶剂，将(3-AMP)Br₂、PbBr₂、MABr加入所述溶剂形成溶液，使所述溶液中的溶质具有预定化学组成，所述预定化学组成与待制备的快中子直接探测材料的化学组成相同；

对所述溶液在预定温度下和预定时间内蒸发除去溶剂，得到所述快中子直接探测材料。

在本申请的一些实施例中，所述快中子直接探测材料的化学组成为(3-AMP)PbBr₄、(3-AMP)MAPb₂Br₇、(3-AMP)MA₂Pb₃Br₁₀、(3-AMP)MA₃Pb₄Br₁₃中的一种。

在本申请的一些实施例中，当所述快中子直接探测材料的化学组成为(3-AMP)PbBr₄，所述溶液中Pb2+离子的浓度为1.1-1.3mol/L。

在本申请的一些实施例中，当所述快中子直接探测材料的化学组成为(3-AMP)MAPb₂Br₇，所述溶液中Pb2+离子的浓度为2.2-2.6mol/L。

在本申请的一些实施例中，当所述快中子直接探测材料的化学组成为(3-AMP)MA₂Pb₃Br₁₀，所述溶液中Pb2+离子的浓度为2.4-2.7mol/L。

在本申请的一些实施例中，当所述快中子直接探测材料的化学组成为(3-AMP)MA₃Pb₄Br₁₃，所述溶液中Pb2+离子的浓度为0.28-0.32mol/L。