快中子敏感硅微通道板的模拟与设计

• 作者: 户志鸣 刘昌奇 马占文 郭志琦 姚泽恩
• 来源期刊: 核技术
• 学科: 工学
• 关键词: 硅微通道板 快中子成像 转换效率 空间分辨率
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 加速器技术、射线技术及应用|ACCELERATOR, RAY TECHNOLOGYAND APPLICATIONS
• 页码范围: 18-24
• 页数: 7页
• 分类号: TL99
• 语种: 中文
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.020201

摘要

兰州大学研制的快中子成像探测器由聚乙烯转换器、铅玻璃微通道板和电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)相机组成,为了进一步提高探测器的空间分辨率,计划用硅微通道板(Silicon Microchannel Plate,Si-MCP)作为像探测器中的转换器和倍增器件.采用蒙特卡罗模拟工具包Geant4,建立Si-MCP的模拟模型,并模拟Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率和空间分辨率随板厚、倾角、孔径、壁厚的变化规律.通过分析模拟结果,对Si-MCP的几何结构进行优化,最终确定Si-MCP的几何参数.模拟结果显示:转换效率主要随板厚的增加而增加,倾角方向的空间分辨率主要受到板厚和孔道倾斜角度的影响.当Si-MCP的板厚为1 mm,通道倾角为2°,孔径设置为10μm,壁厚设置为10μm时,Si-MCP对14 MeV快中子的转换效率为0.15％,倾角方向的空间分辨率为43μm.采用V型叠加的双层Si-MCP探测系统,对14 MeV快中子的转换效率为0.31％,倾角方向的空间分辨率为43μm.模拟结果将作为设计快中子像探测器中的Si-MCP的参考依据.