[发明专利]一种中子探测器

摘要

本发明涉及核辐射探测领域，尤其涉及一种探测慢中子和热中子的中子探测器。所述探测器具有金刚石薄膜、含硼薄膜和复合电极构成。被探测的中子经所述硼薄膜转化为带电的α粒子，所述α粒子电离所述金刚石，在所述复合电极上产生电流信号，从而实现对中子的探测。相对于已有的氦介质中子探测器，本发明可显著降低成本，并且提高探测效率。

主权项

1.一种中子探测器，其特征在于：利用硼物质即硼的同位素¹⁰B与被探测中子产生核反应，并利用金刚石探测转化的α粒子；其反应方程为：；中子探测器的制备方法如下：a.金刚石薄膜的制备采用（100）镜面抛光硅片作为沉积衬底；使用100nm粒径的金刚石粉末对硅衬底机械研磨5~15分钟；清洗后放入微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）装置的反应室内；通入甲烷与氢气，甲烷和氢气的流量分别为10～60标准毫升/分和10~200标准毫升/分；反应室的气压设定为0.3KPa～1kPa；衬底偏压设定为50~150V；衬底温度控制在600~800°C；微波功率设定为1200W~2000W；薄膜生长时间50~500小时；使用氢氟酸化学腐蚀的方法将硅衬底腐蚀去，获得金刚石薄膜；b.硼物质薄膜的制备将做好的金刚石薄膜衬底进行掩膜，之后使用磁控溅射在金刚石薄膜表面沉积硼物质薄膜；系统本底真空5×10^-4~1×10^~3Pa；通入高纯度氩气，氩气流量10到15标准毫升/分，总气压0.3~1Pa；以纯硼靶材或者碳化硼靶材为原料，调节溅射功率50~150瓦，衬底至靶材距离50~100毫米，溅射时间1~6小时；获得硼物质薄膜厚度0.5~2微米；c.复合电极的制备采用Ti靶，使用直流磁控溅射方法在金刚石薄膜上溅射金属Ti，系统的本底真空2×10^~4到5×10^~4Pa；溅射的工作气体是Ar气体, Ar的流量为10到15标准毫升/分；总气压在0.3~0.8Pa；溅射功率一般为100~300W；溅射时间为12~15分钟；Ti层厚度为30~60nm；再采用Pt靶，使用离子溅射法在Ti层上制备金属层Pt；溅射过程中，工作气压为0.5~1Pa，离子流1~5mA，溅射时间为5~15分钟，Pt层厚度30~60nm；溅射完成后，再采用Au靶，通过相同的工艺参数在Pt层上面溅射Au，溅射时间为20~40分钟，Au层的厚度为100~150nm。