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：核技术, 2022, 45(02): 20-26.

• 硅微通道板
• 快中子成像
• 转换效率
• 空间分辨率

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 Me V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 Me V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 Me V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。

• 单位
  兰州大学