本發明涉及探測器，尤其涉及一種基于摻釓mcp的成像組件以及該成像組件在熱中子照相探測器中的應用。

背景技術：

1、與目前應用最廣泛的x射線照相相比，熱中子照相技術因熱中子與物質原子作用截面隨原子序數變化的無序性和強穿透性，具有十分特殊的應用前景，是x射線照相的重要補充，廣泛用于核工業領域、航空航天領域、材料科學領域等。

2、由于熱中子呈電中性，難以直接使膠片感光或被探測器記錄，需要先將透射中子轉換成其他次級粒子，通過記錄次級粒子的二維空間分布，反推出透射中子的空間分布，以得到成像樣品的信息。

3、目前，較成熟的熱中子照相探測器大多以lif(zns）作轉換屏，利用6li(n,α)3h反應產生帶電粒子，沉積能量后激發發光材料zns發光，最終被感光元件記錄，熱中子探測效率較低，約為15%～30%，且成像時間較長。

技術實現思路

1、有鑒于此，為解決現有的熱中子照相探測器探測效率低下，成像時間長的技術問題，一方面，本發明提供了一種基于摻釓mcp的成像組件，利用熱中子與釓原子核反應的大截面，提高次級粒子的產額，在mcp上轟擊出更多的電子，經電場加速引發雪崩過程，后端與熒光屏耦合，使其退激發光最終被記錄，有效提高熱中子探測效率，縮短成像時間。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下的技術方案：

3、一種基于摻釓mcp的成像組件，包括：

4、金屬底板；

5、下陶瓷蓋板，緊貼所述金屬底板放置；

6、熒光屏，緊貼所述下陶瓷蓋板放置，用于退激發光；

7、熒光屏電極，緊貼所述熒光屏設置；

8、陶瓷骨架，蓋合在所述下陶瓷蓋板上；

9、mcp輸入電極和mcp輸出電極，放置在所述陶瓷骨架上且用于高壓供電；

10、摻釓mcp，放置于所述mcp輸入電極和mcp輸出電極之間；

11、上陶瓷蓋板，固定在所述陶瓷骨架上。

12、優選地，所述上陶瓷蓋板、mcp輸入電極、摻釓mcp、mcp輸出電極、陶瓷骨架、熒光屏電極、熒光屏、下陶瓷蓋板和金屬底板為同軸設置。

13、優選地，所述熒光屏的材料為p43熒光粉。

14、優選地，所述上陶瓷蓋板通過螺釘固定在所述陶瓷骨架上。

15、第二方面，本發明提供了上述基于摻釓mcp的成像組件在熱中子照相探測器中的應用。

16、第三方面，本發明還提供了一種熱中子照相探測器，包括上述基于摻釓mcp的成像組件。

17、優選地，還包括：

18、中子入射窗；

19、前端蓋，用于固定所述中子入射窗；

20、上述基于摻釓mcp的成像組件，緊貼所述中子入射窗放置；

21、mcp固定板，固定在所述前端蓋上且用于固定所述金屬底板；

22、高真空接頭，連接在所述mcp固定板表面，用于為上述基于摻釓mcp的成像組件供電；

23、真空腔體，固定在所述mcp固定板后端；

24、后端蓋，固定在所述真空腔體后側；

25、反光鏡支板，固定在所述后端蓋上且向所述真空腔體內部探入；

26、反光鏡固定板，固定在所述反光鏡支板上且位于所述真空腔體中心處；

27、反光鏡，固定在所述反光鏡固定板上，且與所述真空腔體的軸向呈第一夾角偏轉；

28、光束接管，固定在所述真空腔體上且垂直于真空腔體軸向并與反光鏡表面呈第二夾角偏轉；

29、鏡頭中接管，固定在所述光束接管上；

30、光學鏡頭組，設置在所述鏡頭中接管腔體內部用于光線聚焦；

31、相機過渡支架，固定在所述鏡頭中接管后且用于固定相機；

32、ccd相機，用于記錄光子二維空間分布；

33、分子泵束管，固定在所述真空腔體下端接口處用于接入真空系統；

34、支板，用于將整套探測器固定在平面上。

35、優選地，所述第一夾角為45°。

36、優選地，所述第二夾角為45°。

37、優選地，還包括用于移動所述熱中子照相探測器并支撐所述支板的支架。

38、本發明相對于現有技術，具有如下的有益效果：

39、本發明提供的基于摻釓mcp的成像組件，利用熱中子與釓原子核反應的大截面，提高次級粒子的產額，在mcp上轟擊出更多的電子，經電場加速引發雪崩過程，后端與熒光屏耦合，使其退激發光最終被記錄，有效提高熱中子探測效率，縮短成像時間。摻釓mcp（mcp的壁材料添加金屬釓），當透射中子經中子入射窗入射打在基于摻釓mcp的成像組件上時，熱中子與釓原子核發生155gd(n,γ)156gd，157gd(n,γ)158gd反應，產生的次級光子打在mcp上轟擊出更多的電子，經電場加速引發雪崩過程，打在mcp后端的熒光屏上并沉積能量，屏內粒子退激發光，沿真空腔體傳輸，經反光鏡90°反射、光學鏡頭組聚焦，被ccd相機記錄。由于金屬釓的摻雜與mcp的耦合，熱中子探測效率得到提高，成像時間縮短，暗噪聲減弱，信噪比增加，具體如下：

40、提高熱中子探測效率

41、大截面反應：金屬釓具有大的中子吸收截面，能夠有效捕獲熱中子，提高次級粒子的產額。

42、更多電子：次級光子轟擊mcp，產生更多的電子，提高探測效率。

43、縮短成像時間

44、快速響應：由于次級粒子產額的增加，成像組件能夠更快地響應熱中子，縮短成像時間。

45、高效傳輸：退激發光的高效傳輸和記錄進一步提高了成像速度。

46、暗噪聲減弱

47、減少背景干擾：摻釓mcp的高靈敏度減少了背景噪聲的干擾，提高了成像的信噪比。

48、低暗電流：mcp的優化設計降低了暗電流，進一步減少暗噪聲。

49、信噪比增加

50、高靈敏度：摻釓mcp的高靈敏度提高了信號強度，增加了信噪比。

51、優化設計：mcp和熒光屏的優化設計進一步提高了信噪比，提高了成像質量。

52、穩定性和可靠性

53、穩定性能：摻釓mcp的穩定性能確保了長期使用中的可靠性和一致性。

54、耐輻射：mcp的耐輻射性能使其能夠在高輻射環境下穩定工作。

技術特征：

1.一種基于摻釓mcp的成像組件，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于摻釓mcp的成像組件，其特征在于，所述上陶瓷蓋板、mcp輸入電極、摻釓mcp、mcp輸出電極、陶瓷骨架、熒光屏電極、熒光屏、下陶瓷蓋板和金屬底板為同軸設置。

3.根據權利要求1所述的一種基于摻釓mcp的成像組件，其特征在于，所述熒光屏的材料為p43熒光粉。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種基于摻釓mcp的成像組件，其特征在于，所述上陶瓷蓋板通過螺釘固定在所述陶瓷骨架上。

5.權利要求1-4中任一項所述的一種基于摻釓mcp的成像組件在熱中子照相探測器中的應用。

6.一種熱中子照相探測器，其特征在于，包括權利要求1-4中任一項所述的一種基于摻釓mcp的成像組件。

7.根據權利要求6所述的一種熱中子照相探測器，其特征在于，還包括：

8.根據權利要求7所述的一種熱中子照相探測器，其特征在于，所述第一夾角為45°。

9.根據權利要求7所述的一種熱中子照相探測器，其特征在于，所述第二夾角為45°。

10.根據權利要求7-9中任一項所述的一種熱中子照相探測器，其特征在于，還包括用于移動所述熱中子照相探測器并支撐所述支板的支架。

技術總結
本發明提供了基于摻釓MCP的成像組件及其應用和熱中子照相探測器，屬于探測器技術領域。本發明的基于摻釓MCP的成像組件包括金屬底板；下陶瓷蓋板，緊貼金屬底板放置；熒光屏，緊貼下陶瓷蓋板放置，用于退激發光；熒光屏電極，緊貼熒光屏設置；陶瓷骨架，蓋合在下陶瓷蓋板上；MCP輸入電極和MCP輸出電極，放置在陶瓷骨架上且用于高壓供電；摻釓MCP，放置于MCP輸入電極和MCP輸出電極之間；上陶瓷蓋板，固定在陶瓷骨架上。本發明利用熱中子與釓原子核反應的大截面，提高次級粒子的產額，在MCP上轟擊出更多的電子，經電場加速引發雪崩過程，后端與熒光屏耦合，使其退激發光最終被記錄，有效提高熱中子探測效率，縮短成像時間。

技術研發人員：于筱雪,韋崢,吳康,馬駿,魏之源,李醫農,李岱恒,王雨萱,陳維娜
受保護的技術使用者：蘭州大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28