基于气体电子倍增器的位置灵敏快中子探测器优化设计

采用聚乙烯转换层的气体电子倍增器(Gas Electron Multiplier,GEM)探测器具有快中子探测、较高时间分辨及位置分辨等性能,能很好地满足中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source,CSNS)大气中子谱仪束流监测的需求.采用蒙特卡罗仿真软件Geant4 (GEometry ANd Tracking,version 4)对探测器的物理过程进行模拟,研究7 MeV、10 MeV、14 MeV三种不同能量中子的探测效率与聚乙烯转换层厚度的关系;并研究不同厚度阻止层对反冲质子出射能量、角度以及探测器探测效率的影响.此外模拟计算了反冲质子在不同厚度气体中的能量沉积以及探测器的γ射线灵敏度.最后根据模拟参数制作探测器样机并进行了初步的中子束流实验.实验结果表明:探测器采用2mm聚乙烯转换层、200μm铝阻止层以及4mm工作气体时,探测器具有良好的二维成像能力,位置分辨率可达2.9 mm.