高性能大面積碳化硼薄膜樣品。中國散裂中子源供圖
本報(bào)訊（記者朱漢斌）記者從中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部獲悉，近日，中國散裂中子源探測(cè)器團(tuán)隊(duì)利用自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，成功制備出滿足中子探測(cè)器需求的高性能大面積碳化硼薄膜樣品。該樣品單片面積達(dá)1500毫米×500毫米，薄膜厚度1微米，全尺寸范圍內(nèi)厚度均勻性優(yōu)于±1.32%。這是目前國際上用于中子探測(cè)的最大面積的碳化硼薄膜。
基于硼轉(zhuǎn)換的中子探測(cè)器因其性能優(yōu)異，已成為當(dāng)前國際研究的熱點(diǎn)。隨著中國散裂中子源二期工程即將啟動(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。制備出高性能中子轉(zhuǎn)換碳化硼薄膜是其中最核心的需求，目前，只有美國、歐洲等少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)掌握了相關(guān)制備技術(shù)。
據(jù)悉，2016年，在核探測(cè)與核電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持下，中國散裂中子源探測(cè)器團(tuán)隊(duì)與同濟(jì)大學(xué)教授朱京濤合作，開始研制一臺(tái)磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，鍍膜厚度范圍為0.01微米至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，該裝置通過了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收并投入使用。
經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)和工藝試制，中國散裂中子源探測(cè)器團(tuán)隊(duì)攻克了濺射靶材制作、過渡層選擇、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)用于中國散裂中子源多臺(tái)中子譜儀上的陶瓷GEM（氣體電子倍增器）中子探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了中子探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國產(chǎn)化，為接下來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。
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