CN103160799A

CN103160799A - 中子敏感镀膜及其形成方法

Info

Publication number: CN103160799A
Application number: CN2011104262565A
Authority: CN
Inventors: 杨祎罡; 李元景; 张勤俭; 陆年华; 宫辉; 曾鸣
Original assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Current assignee: Tsinghua University; Nuctech Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-19
Also published as: WO2013091280A1

Abstract

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。

Description

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³He、⁶Li、¹⁰B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、γ较多，因此不利于中子信号的形成与高n/γ抑制比的实现。综合来看，以¹⁰B作为探测核素是目前最优的选择，因而下面将以重点以¹⁰B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到，下面针对¹⁰B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¹⁰B具有较高的热中子吸收截面3836b25.3meV，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γ射线能量较低（为478keV），这使得¹⁰B有可能实现较高的探测效率和较好的n/γ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¹⁰B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（1）决定：

（1）

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P₃一般接近100%的效率，于是式（1）可简化为：

（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——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¹⁰B的反应式，表1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。

（3）

表1 ¹⁰B与中子反应产物的能量及其在探测介质中的射程。

在B₄C中	R_α	R_Li
			93.9％；Q=2.31MeV；Eα=1.47MeV；E_Li=0.84MeV	3.35μm	1.69μm
6.1％；Q=2.792MeV；Eα=1.78MeV；E_Li=1.02MeV	4.14 μm	1.91 μm

在图1中，中子射入探测介质，在介质中的某个位置（图1中的实心圆处）被¹⁰B吸收，放出一个α粒子和⁷Li离子，由于反应的放能远远大于反应前系统的动能，α和⁷Li的出射近似为180度背向出射，图中细而长的箭头线为α的径迹示意，短而粗的箭头线为⁷Li的径迹示意。另外，α和⁷Li的出射方向是各向同性的，图1中也给出了另外一些不同的出射方向。图1中的虚线圆反映了由α粒子射程决定的其在探测介质（例如B₄C）中的最大可及范围。由图1可以看出，当带电粒子的出射方向与探测介质表面的法线夹角过大时，由于最大可及范围没有到达探测介质的边界，因此带电粒子将无法射出探测介质，从而导致无法在探测介质之外的气体（或固体表面）形成电离，致使无法探测。图1中探测介质内的扇形区域代表了无法射出探测介质的带电粒子。由于α粒子和⁷Li离子方向的随机性，图1中扇形区域在整个单位球中所占立体角的份额，决定了带电粒子不能射出探测介质的概率，即扇形区对应的立体角越小，则P₂越大（注意：请以三维空间来想象图1）。

如表1中的数据所示，α粒子和⁷Li在B₄C这样典型的介质内的射程在数微米，因此图1中探测介质的厚度不应超过数微米。综合考虑增大厚度将使P₁增大但使P₂减小，因而应该存在一个较合理的厚度范围，使得由式（2）得到的总概率P较大。经过计算可得到图2所示的探测介质的厚度与探测效率的关系。

如图2所示，随着探测介质厚度的增大，探测效率也在增大，但是这个增大的过程具有饱和的趋势，显示了P₁增大的过程必然伴随着P₂的减小。由图2也可以看出，一味地增大厚度，探测效率最大也仅会在12%左右，这与一般中子探测器希望探测效率达到50%以上的要求相去甚远。因此，为了能够实现较高的探测效率，必须采用多层中子探测介质的方案，而且每层中子探测介质的厚度不应太大，应在1微米左右。由图2可以看出，探测介质厚度优选为1微米的原因在于该厚度探测介质的饱和作用还不明显，即厚度的增大对P₂的影响还不甚突出。用单层1微米的中子探测介质，可以实现9.3%25.3meV的探测效率。因此，在采用多层这样的探测介质后，就可以实现更高的探测效率。图3示出了这种利用多层探测介质来实现更高探测效率的技术方案的示意图。

为了实现图3所示的利用多层探测介质来实现较高的探测效率，本领域技术人员通常认为存在两方面的考虑因素：1）如何获得厚度适当的探测介质（这个厚度通常为0.5～1.7微米之间，优选为1微米左右）并且保证获得的探测介质具有良好的其他物理或化学性能以适于用作探测介质；2）如何设置多层具有适当厚度的探测介质来构成中子探测器。在上述两方面的考虑因素中，第2方面的因素涉及的是探测器的结构设计问题，本申请对此不作详述。下面将针对本申请所关心的第1方面的因素进行深入讨论。

为了获得良好的1微米厚度级的中子探测介质，本领域技术人员已经做了一定的工作，目前的技术方案主要包括磁控溅射和电子束蒸发两种。这两种技术都是利用被加速的电子或者离子在靶材的表面进行轰击，使得靶材中的例如¹⁰B原子或者¹⁰B₄C分子离开靶材、射向并沉积在被镀膜的基材表面上。通过不断的轰击与沉积，在基材表面形成期望的探测介质薄膜。由于磁控溅射和电子束蒸发技术本身已经是非常成熟的技术，本申请对其不进行详细介绍。在此，需要讨论的是这两种技术实现的镀膜效果。

根据本申请发明人的研究，利用磁控溅射技术和电子束蒸发技术虽然可以形成微米量级的中子灵敏镀膜（例如含¹⁰B材料的镀膜），但是它们至少存在如下缺点：

1）在大面积镀膜时，无法保证镀膜的厚度一致性；

2）镀膜的附着力存在不足，会出现脱落的现象；

3）所形成的镀膜在外界环境中会进一步损坏或退化，例如发生潮解变质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有中子灵敏镀膜形成技术的至少一个缺点并提供性能优良的中子灵敏镀膜。也就是说，本发明的目的包括以下至少一项：

● 克服现有技术中镀膜厚度一致性不好的问题，实现厚度一致性好的中子灵敏镀膜；

● 使本发明实现的中子灵敏镀膜具有较好的表面平整度；

● 使本发明实现的中子灵敏镀膜具有良好的附着性，以便附着在基材上不发生脱落；

● 使本发明实现的中子灵敏镀膜具有较好的稳定性，耐潮解变质。

一方面，本发明提供了一种形成中子灵敏镀膜的方法，其包括：

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。

优选地，所述中子敏感核素是¹⁰B。

优选地，所述第一敏感膜前驱体是BBr₃。

优选地，所述另一敏感膜前驱体是H₂O或NH₃。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述方法在步骤h之后还包括以下步骤：

步骤i：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l：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l；

步骤n：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。

优选地，所述第一保护膜前驱体是三甲基铝。

优选地，所述另一保护膜前驱体是H₂O或臭氧。

另一方面，本发明还提供了一种中子灵敏镀膜，其包括：

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。

优选地，所述中子敏感核素是¹⁰B。

优选地，所述含有中子敏感核素的镀膜由B₂O₃或BN构成。

优选地，所述保护膜由Al₂O₃构成。

又一方面，本发明还提供了由本发明的方法制成的中子灵敏镀膜。

附图说明

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。

图2示意性地示出了探测介质的厚度与探测效率的关系。

图3示意性地示出了利用多层探测介质来实现高探测效率的技术方案。

图4示出了根据本发明的一个优选实施例形成中子敏感镀膜的设备的示意图，在该设备的反应腔中已置入了多层待镀膜的基材。

图5示出了根据本发明的一个优选实施例形成中子敏感镀膜的方法的核心过程的示意图。

图6示出了根据本发明一个优选实施例的方法在基材表面形成中子敏感镀膜的示意图。

具体实施方式

图4示出了根据本发明的一个优选实施例形成中子敏感镀膜的设备100的示意图。由图4可以看出，本发明用于形成中子敏感镀膜的设备100可包括反应腔110，该反应腔中已提供有基材120（优选为平面基材）。基材120可以由Al、Si或其他合适的材料构成。设置在反应腔110中的基材120优选为多层，各层基材之间保持一定间距，以便可以在一次操作中获得更大面积的中子灵敏镀膜。在各层基材大小相等的情况下，各层基材之间的间距优选是相等的。设置该间距时，既希望该间距较小，以便反应腔110能够容纳更多的基材，同时还必须保证这一较小间距不会影响成膜工艺的效果。在本发明的一个实施例中，优选根据基材长度来确定各层基材之间的间距。具体地，可将各层基材之间的间距设置成使得基材长度与基材间距之比处于2000:1至40:1之间的范围内。当然，本领域技术人员均可认识到，在一个替代性实施例中，也可在反应腔110仅设置一层基材120，这时不用考虑基材之间的间距问题。

如图4所示，本发明用于形成中子敏感镀膜的设备100还包括至少用于将敏感膜前驱体馈入反应腔110中的馈入装置130，例如为每种前驱体以及惰性冲洗物单独设置的各自带有阀门的馈入通道或带有外部级联阀门的可交替地用于多种前驱体和/或惰性冲洗物的共用型馈入通道。各种敏感膜前驱体可共用一个馈入装置交替地馈入反应腔110中，也可为每种敏感膜前驱体单独设置一个馈入装置。例如，在图4所示的实施例中，使用了两种不同的敏感膜前驱体，而且为每种敏感膜前驱体单独设置一个馈入装置130。此外，本发明用于形成中子敏感镀膜的设备100还包括带有阀门的出气通道140，用于将反应腔110中多余的前驱体和反应副产物排出反应腔110。为清楚起见，图4中并未画出其它一些辅助装置，例如用于调节反应腔工作温度的加热装置(本发明的操作过程类似于进行化学气相沉积，本领域技术均可认识到通常应将这种反应腔中的工作温度控制在一个期望的范围内，例如200℃～300℃)、用于在放入基材后馈入前驱体之前使反应腔中形成真空条件的抽真空装置、以及用于进行电气控制的控制装置等，因为这些辅助装置都类似于现有技术中化学气相沉积设备中的相应装置，是本领域技术人员熟知且容易实现的。

一般性地，本发明的形成中子灵敏镀膜的方法包括以下步骤：

步骤a：将至少一层基材120置于反应腔110中。本领域技术人员均可认识到，这些基材在放入反应腔110之前，优选都是经过经过表面清洗的。

步骤b：对反应腔110抽真空。

步骤c：将第一敏感膜前驱体例如通过一个馈入装置130馈入所述反应腔110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，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。如前文所述，本发明中优选使用的中子敏感核素是¹⁰B。当然，可用的中子敏感核素还包括^155, 157Gd、⁶Li等。第一敏感膜前驱体优选为含有这些中子敏感核素之一特别是含有¹⁰B的物质。本领域技术人员容易理解的是，类似于化学气相沉积技术，在本发明中，各种前驱体至少在反应腔中都应处于其气态形式。而且还要说明的是，在本申请中提及的气态物质或气体均不要求其在常温下也必须是气态形式的，只要该物质在反应腔中为气态形式即可。

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例如通过馈入装置馈入所述反应腔110中，以清除所述反应腔110中没有被吸附的所述第一敏感膜前驱体的分子。例如，这一步骤优选是使用惰性气体作为惰性冲洗物进行气体冲洗，将多余的没有被吸附的所述第一敏感膜前驱体的分子通过出气通道140吹出反应腔110，以免这些前驱体和后面要馈入的前驱体在空间中而非基材表面发生反应。

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例如通过馈入装置馈入所述反应腔110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。这里对所述另一敏感膜前驱体的构成一般并不需要特别限定，只要求其能够和所述第一敏感膜前驱体发生化学反应生成含相应中子敏感核素的化合物即可。

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例如通过馈入装置馈入所述反应腔110中，以清除所述反应腔110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。这一步骤同样是优选使用惰性气体作为惰性冲洗物进行气体冲洗，将多余的没有被吸附的所述另一敏感膜前驱体的分子通过出气通道140吹出反应腔110，使得反应腔内不再存在这一前驱体。特别地，步骤d和步骤f中使用的惰性冲洗物可为相同的惰性气体，当然选用不同的惰性物质气体也是可行的。

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。至此，本领域技术人员均可认识到，在本发明的方法中，可以根据化学反应的需要选用两种或多于两种的敏感膜前驱体来形成含有中子敏感核素的分子膜，这是本领域技术人员根据公知的化学反应知识均能认识到的。而且，本领域技术人员还可认识到，对于本发明的方法而言，由于所用的敏感膜前驱体的种类通常是操作开始前就已确定的，因此本申请方法中的这一条件性步骤g在实际操作中并不意味着要在此进行条件判断，而是可以意味着本发明的方法根据具体情况可以不进行或不包括这一步骤。

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，从而阶段性地或最终性地形成含有中子敏感核素的镀膜。人们均可认识到，在重复步骤c时，所述第一敏感膜前驱体的分子是被吸附在基材表面上已形成的分子膜上，而不再是直接吸附在基材表面上（因为基材表面上已通过之前的步骤形成了一层分子膜）。所形成的各层分子膜的总厚度的期望值可为0.5~1.7微米范围内的任一值，优选地可为0.8~1.2微米范围内的任一值，更优选地，为1微米左右。经过步骤c至步骤g这样一个循环之后，在基材表面会形成一层分子膜，该层分子膜的厚度在?的量级（由分子层的高度决定），为了实现微米级厚度的镀膜，需要进行大量的循环。在此需要说明的是，本申请之所以将步骤h描述为“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”是因为步骤c至步骤g这一循环需要重复的次数本质上是由所形成的各层分子膜的总厚度的期望值决定的（选定了各种前驱体后，其生成的化合物的分子层的高度是一定的），而且本领域技术人员均能理解，这种描述并不意味着在实际操作中必须实时地监测所形成的各层分子膜的总厚度是否达到期望值，相反，优选是根据所需的总厚度期望值和单个分子层的高度计算出需要重复的次数，并在实际操作中将步骤c至步骤g重复该次数即可。

图5示出了本发明形成中子敏感镀膜的方法的一个优选实施例的核心过程。在图5中，选用的敏感膜前驱体为两种，其中步骤c中馈入的第一敏感膜前驱体优选为BBr₃，步骤e中馈入的另一敏感膜前驱体优选为H₂O或NH₃。本领域技术人员均可认识到，在本例中，当步骤e中馈入的另一敏感膜前驱体为H₂O时，其与第一敏感膜前驱体BBr₃反应生成的是B₂O₃，而当步骤e中馈入的另一敏感膜前驱体为NH₃时，其与第一敏感膜前驱体BBr₃反应生成的是BN。

在完成了含有中子敏感核素的微米级厚度的镀膜之后，该镀膜已经可以作为最终的中子灵敏镀膜使用，并且其厚度一致性、表面平整度、附着性等都相对于现有技术的镀膜有很大改善。不过，这种镀膜的附着性和/或稳定性可能还不够理想，其可能还会出现容易脱落和/或潮解变质等问题。例如，构成镀膜的化合物B₂O₃会与水蒸气发生反应生成硼酸，影响镀膜效果。因此，优选还要对这一镀膜的表面继续进行处理。

本发明优选用类似于步骤c至步骤h但使用了不同前驱体的过程来继续在含有中子敏感核素的镀膜上形成保护膜（或称钝化镀膜）。形成保护膜的过程具体包括如下步骤：

步骤i：将第一保护膜前驱体例如通过馈入装置馈入所述反应腔110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。优选地，所述第一保护膜前驱体可为三甲基铝。

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110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。同样，这一步骤也优选使用惰性气体作为惰性冲洗物进行气体冲洗，将多余的没有被吸附的所述第一保护膜前驱体的分子通过出气通道140吹出反应腔110，以免这些前驱体和后面要馈入的前驱体在空间中而非基材表面发生反应

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例如通过另一个馈入装置130馈入所述反应腔110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。优选地，所述另一保护膜前驱体可为H₂O或臭氧，其与被吸附的所述第一保护膜前驱体发生化学反应形成Al₂O₃的分子膜。

步骤l：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110中，以清除所述反应腔110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。特别地，步骤j和步骤i中使用的惰性冲洗物可为与步骤d和步骤f中相同的惰性气体，当然选用不同的惰性物质气体也是可行的，

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l。本领域技术人员同样均可认识到，在本发明形成保护膜的过程中，可以根据化学反应的需要选用两种或多于两种的保护膜前驱体来形成保护膜，这是本领域技术人员根据公知的化学反应知识均能容易实施的。而且，本领域技术人员还可认识到，对于本发明的方法而言，由于所用保护膜前驱体的种类通常是操作开始前就可确定的，因此本申请方法中的这一条件性步骤j在实际操作中并不意味着要在此进行条件判断，而是可以意味着本发明的方法根据具体情况可以不进行或不包括这一步骤。

步骤n：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例如潮解变质或脱落等问题。所形成的各层保护性分子膜的总厚度（即保护膜厚度）的期望值可为1～100纳米范围内的任一值，优选地可为8~15纳米微米范围内的任一值，更优选地，为10纳米左右。经过步骤i至步骤j这样一个循环后，会形成一层分子膜，该层分子膜的厚度在?的量级（由相应分子层的高度决定），为了实现纳米级厚度的镀膜，需要进行多次循环。在此需要说明的是，本申请之所以将步骤n描述为“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”是因为步骤i至步骤j这一循环需要重复的次数本质上是由所形成的各层保护性分子膜的总厚度的所述另一期望值决定的（选定了各种保护膜前驱体后，其生成的化合物的分子层的高度是一定的），而且本领域技术人员均能理解，这种描述并不意味着在实际操作中必须实时地监测所形成的各层保护性分子膜的总厚度是否达到了另一期望值，相反，优选是根据所述另一期望值和单个分子层高度计算出需要重复的次数，并在实际操作中将步骤i至步骤j这一循环重复该次数即可。

经过前述的步骤之后，如图6所示，就可在基材表面上形成带有保护性镀膜124的中子敏感镀膜122。本发明的上述方法既实现了大面积厚度一致的镀膜，又保护了镀膜的稳定性，提高了附着性。通过这种方法实现的镀膜，镀膜的表面平整度也会很好，在?的量级。以这种带有中子敏感镀膜的基材为基础，就可以制造大面积、高效率的热中子探测器。

Claims

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；

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¹⁰B。

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BBr₃。

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：

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

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¹⁰B。

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1－9中任一项所述的方法制成。