空間核反應(yīng)堆電源是一種較為理想的空間動(dòng)力能源,對(duì)空間技術(shù)的發(fā)展有著重要意義。為確�？臻g堆能夠在太空環(huán)境長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,需要對(duì)空間堆的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),使用中子探測(cè)器測(cè)量中子注量是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。在空間堆上進(jìn)行中子探測(cè),中子探測(cè)器會(huì)面臨高溫和強(qiáng)輻照等環(huán)境因素的影響,對(duì)中子探測(cè)器的性能提出了很高的要求。目前,常用的中子探測(cè)器在上述場(chǎng)景中都具有局限性。4H-SiC材料繼承了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的優(yōu)點(diǎn),也具有耐高溫和抗輻照的特性,使用4H-SiC材料研制中子探測(cè)器有望突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體探測(cè)器不耐高溫和輻照的瓶頸,解決上述場(chǎng)景中的中子注量測(cè)量難題。因此，本論文開展了高溫和n/γ輻照對(duì)4H-SiC探測(cè)器性能綜合影響規(guī)律研究。為研究4H-SiC探測(cè)器在高溫下的性能變化規(guī)律,建立了在高溫下4H-SiC探測(cè)器的性能測(cè)試方法,完成了高溫下4H-SiC探測(cè)器的電學(xué)性能測(cè)試和帶電粒子探測(cè)。本論文使用帶電粒子模擬熱中子與4H-SiC探測(cè)器的6LiF中子轉(zhuǎn)換層作用后產(chǎn)生的次級(jí)帶電粒子。在200°C的高溫和70V的反向偏壓（工作電壓）下,4H-SiC探測(cè)器的漏電流僅為98.7nA;在常溫-200的溫度范圍內(nèi),4H-SiC探測(cè)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：53 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２?４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器實(shí)物圖??９??

本文研究的４Ｈ－ＳｉＣ中子探測(cè)器的主要目的是對(duì)空間堆的熱中子注量進(jìn)行測(cè)量，在??４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器表面增加中子轉(zhuǎn)換層，可將熱中子探測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為帶電粒子探測(cè)問(wèn)題，??４Ｈ－ＳｉＣ中子探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖２．３所示，具體探測(cè)原理在下一節(jié)展開。??ＳｉＣ?Ｄｉｏｄｅ??Ｎｅｕｔｒｏｎ??Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ??Ｌａｙｅｒ??－ｕ?＇國(guó)．、??Ｆｒｏｎｔ?Ｃｏｎｔａｃｔ?！?ｘ??ＳｉＣ?Ｅｐｉｔａｘｉａｌ?Ｌａｙｅｒ?｜?Ｂａｃｋ?Ｃｏｎｔａｃｔ??ＳｉＣ?Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??圖２．３?４Ｈ－ＳｉＣ中子探測(cè)器的結(jié)構(gòu)??２．２?４Ｈ－Ｓ１Ｃ中子探測(cè)器的探測(cè)原理??本節(jié)介紹了?４Ｈ－ＳｉＣ中子探測(cè)器的探測(cè)原理，同時(shí)考慮到中子探測(cè)過(guò)程中會(huì)伴隨Ｙ??射線的干擾，因此對(duì)４Ｈ－ＳｉＣ中子探測(cè)器與Ｙ射線的作用機(jī)理也進(jìn)行了介紹。??４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器對(duì)不同類型的粒子探測(cè)基本原理相同，都是粒子直接或通過(guò)次級(jí)粒子??在４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器內(nèi)發(fā)生能量沉積，沉積的能量會(huì)使得４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器的靈敏區(qū)內(nèi)產(chǎn)生電??子空穴對(duì)，在４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器的兩極上施加反向偏壓，電子和空穴會(huì)在電場(chǎng)作用下分別??向兩極移動(dòng)，從而產(chǎn)生電信號(hào)。在４Ｈ－ＳｉＣ晶體內(nèi)產(chǎn)生一對(duì)電子空穴對(duì)的能量約為??７．８ｅＶ［２８］，且產(chǎn)生的電子空穴對(duì)數(shù)量與沉積的能量成正比。??２．２．１?４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器對(duì)中子的探測(cè)原理??由于中子不帶電

??測(cè)量熱中子時(shí)，需要在４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器前放置一轉(zhuǎn)換層，如圖２．３，轉(zhuǎn)換層材料一般??選用６ＬｉＦ和ｉａＢ４Ｃ。當(dāng)熱中子通過(guò)轉(zhuǎn)換層時(shí)，會(huì)發(fā)生以下核反應(yīng)［２９］：??６Ｌｉ＋ｎ＾－?４Ｈｅ＋３Ｈ?（２－１）??或??ｉ０Ｂ＋ｎ－＾?４Ｈｅ＋７Ｌｉ?（２－２）??熱中子與轉(zhuǎn)換層材料發(fā)生核反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生次級(jí)帶電粒子，４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器能直接探測(cè)??到這些次級(jí)帶電粒子。當(dāng)轉(zhuǎn)換層材料為６ＬｉＦ時(shí)，核反應(yīng)產(chǎn)生的４Ｈｅ和３Ｈ粒子的能量分??別為２．０５ＭｅＶ和２．７３ＭｅＶ。轉(zhuǎn)換層厚度與熱中子的探測(cè)效率有關(guān)，轉(zhuǎn)換層厚度過(guò)小或??過(guò)大均會(huì)使探測(cè)器的熱中子探測(cè)效率減小，一般６ＬｉＦ轉(zhuǎn)換層厚度以２０ｐｍ左右為宜［３（）］。??同時(shí)為獲得更好的探測(cè)效果，中子轉(zhuǎn)換層應(yīng)盡量靠近４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器表面。??在測(cè)量快中子時(shí)，可在４Ｈ－ＳｉＣ探測(cè)器前放置富含Ｈ元素的轉(zhuǎn)換層，常用的有聚乙??烯轉(zhuǎn)換層

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3472998