专利名称：中子敏感镀膜及其形成方法
技术领域：
本发明一般性地涉及核技术应用中的中子探测技术，具体地涉及中子敏感镀膜及其形成方法。
背景技术：
由于近年来3He气体供货短缺，导致应用于中子散射、国土安全的中子探测器面临无气可用的困局。为了解决因为3He缺乏导致的问题，国际同行近来一直在研究破解这一问题的方法。由于能够用于探测中子的核素种类非常有限，典型的核素有3Hh6Li^B和155，157Gd等。而这其中3He已经面临供货不足；6Li则存在灵敏度低、所形成的探测介质不稳定的问题；155，157Gd虽然灵敏度很高，但是其产生的带电粒子能量较低、Y较多，因此不利于中子信号的形成与高η/γ抑制比的实现。综合来看，以kiB作为探测核素是目前最优的选择，因而下面将以重点以kiB为例进行描述。但是需要说明的是，本领域技术人员均可认识至IJ，下面针对kiB作为中子敏感核素讨论的问题对于6Li和155’157Gd也同样存在，而且本发明的技术方案也可适用于以6Li和155，157Gd作为中子敏感核素的应用中。由于kiB具有较高的热中子吸收截面3836b@25.3meV，其吸收中子之后以100%的概率放出带电粒子、且带电粒 子能量较高(为2.31MeV)，产生的Y射线能量较低(为478keV)，这使得wB有可能实现较高的探测效率和较好的n/ Y抑制比。在实现中子测量的过程中，通常需要三个步骤:1)探测介质吸收中子；2)中子被探测介质中的kiB核素吸收后放出带电粒子，带电粒子射出探测介质；3)射出探测介质的带电粒子在气体(或固体表面)中发生电离形成电子和离子，这些电子和离子被探测器的阴极和阳极收集形成信号。对于这三个步骤，可以用三个参数P1、P2、P3来分别描述其概率=P1反映中子在探测介质中被吸收的概率，P2反映中子被吸收后产生的带电粒子α和7Li射出探测介质的概率，P3反映射出探测介质的带电粒子发生后续电离之后形成的可观测信号的概率。中子探测器总的探测效率P由下式(I)决定:
P = ij X xi|( I )
一般而言，带电粒子电离形成的信号经过后续放大(探测器内在的雪崩放大，或者电路放大)，很容易被探测到，因此P3 —般接近100%的效率，于是式(I)可简化为: P = P1XP2(2)
这样，为了提高探测器的总体探测效率P，就需要提高P1和P2，但是这里P1和P2存在竞争的关系一二者是此消彼长的。为了使探测介质对中子吸收的概率增大，要求探测介质的厚度越大越好，但是这个厚度的增大会使得带电粒子射出探测介质的概率减小。式3给出了中子与kiB的反应式，表I给出了反应之后带电粒子的能量及其在典型介质B4C中的射程。
图1示意性地示出了中子在探测介质中发生反应产生的α粒子和7Li离子的出射过程。
权利要求
1.一种形成中子灵敏镀膜的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: 步骤a:将至少一层基材置于反应腔中； 步骤b:对所述反应腔抽真空；步骤c:将第一敏感膜前驱体馈入所述反应腔中，使得所述第一敏感膜前驱体的分子被吸附在基材表面上或者被吸附在基材表面上已形成的分子膜上，从而形成一层由所述第一敏感膜前驱体的分子构成的分子膜，其中所述第一敏感膜前驱体中含有中子敏感核素；步骤d:将与所述第一敏感膜前驱体不发生化学反应的惰性冲洗物馈入所述反应腔中，以清除所述反应腔中没有被吸附的所述第一敏感膜前驱体的分子； 步骤e:将不同于所述第一敏感膜前驱体的另一敏感膜前驱体馈入所述反应腔中，以使所述另一敏感膜前驱体与所述基材表面上刚形成的分子膜发生化学反应； 步骤f:将与所述另一敏感膜前驱体不发生化学反应的惰性冲洗物馈入所述反应腔中，以清除所述反应腔中没有与所述基材表面上的分子膜发生化学反应的所述另一敏感膜前驱体的分子； 步骤g:如果还有需要馈入所述反应腔以与所述基材表面上刚形成的分子膜发生化学反应的其他敏感膜前驱体，那么针对每种尚未被馈入的其他敏感膜前驱体重复步骤e和步骤f; 步骤h:重复步骤c至步骤g，直到形成的各层分子膜的总厚度达到期望值，从而形成含有中子敏感核素的镀膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中子敏感核素是kiB15
3.如权利要求2所 述的方法，其特征在于，所述第一敏感膜前驱体是BBiv
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述另一敏感膜前驱体是H2O或NH3。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一层基材为多层平面基材，各层基材之间存在间距。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述间距被设置成使得所述至少一层基材的基材长度与所述间距之比处于2000:1至40:1的范围内。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤h之后还包括以下步骤: 步骤1:将第一保护膜前驱体馈入所述反应腔中，使得所述第一保护膜前驱体的分子被吸附基材表面上已有的分子膜上，从而形成一层由所述第一保护膜前驱体的分子构成的分子膜； 步骤j:将与所述第一保护膜前驱体不发生化学反应的惰性冲洗物馈入所述反应腔中，以清除所述反应腔中没有被吸附的所述第一保护膜前驱体的分子； 步骤k:将不同于所述第一保护膜前驱体的另一保护膜前驱体馈入所述反应腔中，以使所述另一保护膜前驱体与所述基材表面上刚形成的分子膜发生化学反应； 步骤1:将与所述另一保护膜前驱体不发生化学反应的惰性冲洗物馈入所述反应腔中，以清除所述反应腔中没有与所述基材表面上的分子膜发生化学反应的所述另一保护膜前驱体的分子； 步骤m:如果还有需要馈入所述反应腔以与所述基材表面上刚形成的分子膜发生化学反应的其他保护膜前驱体，那么针对每种尚未被馈入的其他保护膜前驱体重复步骤k和步骤I ;步骤η:重复步骤i至步骤m，直到形成的各层保护性分子膜的总厚度达到另一期望值，从而形成保护膜，以防止所述含有中子敏感核素的镀膜出现潮解变质或脱落。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一保护膜前驱体是三甲基铝。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述另一保护膜前驱体是H2O或臭氧。
10.一种中子灵敏镀膜，其特征在于所述中子灵敏镀膜包括: 含有中子敏感核素的镀膜；以及 提供在所述含有中子敏感核素的镀膜上的保护膜，其保护所述含有中子敏感核素的镀膜不被损坏或退化。
11.如权利要求10所述的中子灵敏镀膜，其特征在于，所述中子敏感核素是WB。
12.如权利要求11所述的中子灵敏镀膜，其特征在于，所述含有中子敏感核素的镀膜由B2O3或BN构成。
13.如权利要求10所述的中子灵敏镀膜，其特征在于，所述保护膜由Al2O3构成。
14.一种中子灵敏镀膜，其特征在于，所述中子灵敏镀膜由权利要求1 一 9中任一项所述的方法制成。
全文摘要
本发明涉及中子敏感镀膜及其形成方法。本发明的形成中子灵敏镀膜的方法主要包括将第一敏感膜前驱体馈入反应腔中，使得第一敏感膜前驱体的分子被吸附在基材表面上，从而形成一层由该前驱体的分子构成的分子膜；在清除了反应腔中多余的前驱体后，将不同于第一敏感膜前驱体的另一敏感膜前驱体馈入反应腔中，以使所述另一敏感膜前驱体与基材表面上刚形成的分子膜发生化学反应；之后清除掉反应腔中多余的前驱体；如果还有其他需要馈入的敏感膜前驱体，则依次将其馈入进行反应，并清除多余的前驱体；重复上述馈入前驱体、清除多余前驱体的步骤，直到形成期望厚度的含有中子敏感核素的镀膜。
文档编号C23C16/44GK103160799SQ20111042625
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者杨祎罡, 李元景, 张勤俭, 陆年华, 宫辉, 曾鸣 申请人:同方威视技术股份有限公司, 清华大学