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

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２?４Ｈ－ＳｉＣ探測器實物圖??９??

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

??測量熱中子時，需要在４Ｈ－ＳｉＣ探測器前放置一轉(zhuǎn)換層，如圖２．３，轉(zhuǎn)換層材料一般??選用６ＬｉＦ和ｉａＢ４Ｃ。當熱中子通過轉(zhuǎn)換層時，會發(fā)生以下核反應［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)生核反應后，會產(chǎn)生次級帶電粒子，４Ｈ－ＳｉＣ探測器能直接探測??到這些次級帶電粒子。當轉(zhuǎn)換層材料為６ＬｉＦ時，核反應產(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效率有關，轉(zhuǎn)換層厚度過小或??過大均會使探測器的熱中子探測效率減小，一般６ＬｉＦ轉(zhuǎn)換層厚度以２０ｐｍ左右為宜［３（）］。??同時為獲得更好的探測效果，中子轉(zhuǎn)換層應盡量靠近４Ｈ－ＳｉＣ探測器表面。??在測量快中子時，可在４Ｈ－ＳｉＣ探測器前放置富含Ｈ元素的轉(zhuǎn)換層，常用的有聚乙??烯轉(zhuǎn)換層

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3472998