據(jù)中國科學報10月17日報道，近日，中國科學院高能物理研究所東莞研究部散裂中子源（CSNS）探測器團隊利用自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，成功制備出滿足中子探測器需求的高性能大面積碳化硼薄膜樣品——單片面積達1500毫米×500毫米，薄膜厚度1微米，全尺寸范圍內厚度均勻性優(yōu)于±1.32%。這是目前國際上用于中子探測的最大面積的碳化硼薄膜。

高性能大面積碳化硼薄膜樣品

據(jù)悉，中國散裂中子源探測器團隊與同濟大學教授朱京濤于2016年合作，開始研制一臺磁控濺射大面積鍍硼專用裝置， 2021年6月，該裝置通過了重點實驗室驗收并投入使用。經(jīng)過多年技術攻關和工藝試制，中國散裂中子源探測器團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量影響大的關鍵技術，利用該裝置制備了多種規(guī)格的碳化硼薄膜，并成功應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)了中子探測器關鍵技術和器件的國產(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支撐。

中子探測器是用于探測中子輻射的儀器，基于中子被吸收或與其他核粒子如硼10（10B，硼的穩(wěn)定同位素）發(fā)生相互作用后，產(chǎn)生α粒子和Li核（氦離子），釋放出特定的能量，從而實現(xiàn)中子的探測和計數(shù)。

中子俘獲反應示意：n（中子） + ^10B → ^7Li + α（^4He）

而碳化硼薄膜具有出色的性能，具有良好的中子捕獲能力和較低的散射性能，在中子捕獲反應中發(fā)揮著關鍵作用，大的面積（尺寸）則更有利于實現(xiàn)中子探測的高性能和大面積覆蓋。這種基于硼轉換的中子探測器廣泛應用于核領域、放射治療、核安全、工業(yè)檢測和材料研究等領域。

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