中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)在東莞實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化
近日，位于東莞松山湖科學(xué)城的中國(guó)散裂中子源（CSNS）探測(cè)器團(tuán)隊(duì)利用自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專(zhuān)用裝置，成功制備出滿(mǎn)足中子探測(cè)器需求的高性能大面積碳化硼薄膜樣品，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?xún)?yōu)于±1.32%，是目前國(guó)際上用于中子探測(cè)的最大面積碳化硼薄膜。
散裂中子源被譽(yù)為觀察微觀世界的“超級(jí)顯微鏡”，而中子探測(cè)器就像這個(gè)大科學(xué)裝置的“眼睛”，用來(lái)發(fā)現(xiàn)樣品的微觀結(jié)構(gòu)。基于硼轉(zhuǎn)換的中子探測(cè)器因其優(yōu)異的性能已成為當(dāng)前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，隨著CSNS二期工程即將啟動(dòng)，擬建的中子譜儀對(duì)大面積、高效率、位置靈敏的新型中子探測(cè)器需求緊迫。
如何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)。2016年在核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下，CSNS探測(cè)器團(tuán)隊(duì)與同濟(jì)大學(xué)朱京濤教授合作，開(kāi)始研制一臺(tái)磁控濺射大面積鍍硼專(zhuān)用裝置，鍍膜厚度范圍為0.01微米—5微米，同時(shí)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(guò)了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收并投入使用。
經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)和工藝試制，團(tuán)隊(duì)攻克了濺射靶材制作、過(guò)渡層選擇、基材表面處理等對(duì)鍍膜質(zhì)量影響大的關(guān)鍵技術(shù)，利用該裝置制備了多種規(guī)格的碳化硼薄膜，并成功應(yīng)用于CSNS多臺(tái)中子譜儀上的陶瓷GEM中子探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國(guó)產(chǎn)化，為接下來(lái)研制更大面積的高性能新型中子探測(cè)器提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。