中子探測器關(guān)鍵技術(shù)和器件實現(xiàn)國產(chǎn)化

新華社廣州10月17日電（記者 田建川）記者從中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部獲悉，近日，中國散裂中子源探測器團(tuán)隊成功制備出高性能大面積碳化硼薄膜，實現(xiàn)了中子探測器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國產(chǎn)化。

中國散裂中子源是位于廣東省東莞市境內(nèi)的大科學(xué)裝置，被譽為觀察微觀世界的“超級顯微鏡”，能在不對物質(zhì)造成破壞的前提下“看穿”材料的微觀結(jié)構(gòu)，中子探測器就是這個大科學(xué)裝置的“眼睛”。

據(jù)了解，此次制備出的碳化硼薄膜樣品單片面積達(dá)到1500毫米×500毫米，薄膜厚度1微米，全尺寸范圍內(nèi)厚度均勻性優(yōu)于±1.32%，是目前國際上用于中子探測的最大面積的碳化硼薄膜。該樣品由我國自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專用裝置制備。

基于硼轉(zhuǎn)換的中子探測器因其優(yōu)異的性能已成為當(dāng)前國際上研究的熱點，隨著中國散裂中子源二期工程即將啟動，擬建的中子譜儀對大面積、高效率、位置靈敏的新型中子探測器需求緊迫。制備出高性能中子轉(zhuǎn)換碳化硼薄膜是其中最核心的技術(shù)，目前只有美國和歐洲少數(shù)幾個發(fā)達(dá)國家掌握了該項技術(shù)。

2016年，在核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室的支持下，中國散裂中子源探測器團(tuán)隊與同濟(jì)大學(xué)教授朱京濤合作，開始研制一臺磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，鍍膜厚度范圍為0.01微米至5微米，同時支持單、雙面鍍膜，支持射頻和直流鍍膜。2021年6月，該裝置通過了重點實驗室驗收并投入使用。

經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)和工藝試制，中國散裂中子源探測器團(tuán)隊攻克了濺射靶材制作、過渡層選擇、基材表面處理等對鍍膜質(zhì)量影響大的關(guān)鍵技術(shù)，利用該鍍硼專用裝置制備了多種規(guī)格的碳化硼薄膜，并成功應(yīng)用于中國散裂中子源多臺中子譜儀上的陶瓷GEM（氣體電子倍增器）中子探測器，實現(xiàn)了中子探測器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國產(chǎn)化，為接下來研制更大面積的高性能新型中子探測器提供了強有力的技術(shù)支撐。