田立朝 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学院高能物理研究所 2010年 8月14日

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1 田立朝 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学院高能物理研究所 2010年 8月14日
3He气体中子探测器气路改进 及初步测试 田立朝 中国科学院“核探测技术与核电子学”重点实验室 中国科学院高能物理研究所 2010年 8月14日

2 内容提要 中子探测原理 探测器结构介绍 气路改进 初步测试结果

3 内容提要 中子探测原理 探测器结构介绍 气路改进 初步测试结果

4 中子探测原理 中子呈电中性，中子探测必须先将其转换成带电粒子，通过对带电粒子的测量获得中子信息。常用的转换体有10B、6Li、Gd、3He等。3He因其为单原子气体，且具有很高的中子截面以及可在高气压下正常工作而常作为中子探测器的工作气体。 本实验中的探测器是一台基于多丝正比室的3He气体中子探测器。

5 基于3He气体热中子探测的位置分辨局限性 n + 3He  p + 3H + 764 keV Let RP = Proton Range
Centroid ~ 0.4 RP from conversion point Therefore, FWHM ~ 0.8 RP RP ~ 1.73 mm in 2.5 atm. Propane

6 热中子在3He中的转换效率 Neutron Wavelength [Å]

7 热中子在3He中的转换效率 高气压的工作环境需要我们把室体放置在一个高压密闭容器中，单原子气体3He的密封成为决定实验成败的关键因素。为此设计了一台密闭容器以及一套气体循环净化系统。

8 内容提要 中子探测原理 探测器结构介绍 气路改进 初步测试结果

9 探测器结构示意图

10 探测器结构参数 工作气体：3He 6 atm. (9.6 atm·cm) C3H8 2.5 atm. Y视 X视 w=1mm s=2mm
d=3mm 10mm 0.4mm 2mm 工作气体：3He atm. (9.6 atm·cm) C3H atm.

11 探测器组装照片

12 内容提要 中子探测原理 探测器结构介绍 气路改进 初步测试结果

13 气路改进前后示意图对比

14 气路改进内容 去掉可更换净化器的自封接头，因为在探测器工作 期间可以不更换净化器； 去掉安全阀，因为密闭容器设计承受压强为10atm，
工作气体压强不会超过此压强； 去掉智能数显压力传感器； 去掉回收罐阀门组； 更换高精度压力表； 更换进口耐高温阀门。

15 探测器气压随时间的变化

16 内容提要 中子探测原理 探测器结构介绍 气路改进 初步测试结果

17 性能测试框图

18 示波器观测中子信号 脉冲高度~50mV 时间宽度~2us 上升时间~400ns

19 中子能谱

20 结束语 探测器的气路改进工作顺利完成，并充入工作气体，探测器能够正常工作。但是由于测试时间的关系没有进行很好的降噪，线路连接部分有些不稳定。下一步将在新的中子源下进行详细的性能测试，如成像测试、位置分辨、中子-伽马鉴别能力以及均匀性等。

21 谢谢！