CN118033715A - 一种粒子束流电变量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及粒子束流电变量测量技术领域，公开了一种粒子束流电变量测量装置。包括转化工作室和密闭工作室，所述转化工作室置于所述密闭工作室外部的上端；所述转化工作室的内部设置转化层，所述转化层与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向呈一定倾斜角度，所述倾斜角度为锐角；所述密闭工作室内充填工作气体，密闭工作室内由上至下依次设置漂移层、GEM层、二维读出板。该装置可高效、灵活、便捷的对粒子束流进行测量。
Description
技术领域
本发明涉及粒子束流电变量测量技术领域，尤其涉及一种粒子束流电变量测量装置。
背景技术
粒子束流电变量测量装置是一种用于测量带电粒子束流电变量的装置，其中，GEM探测器是一种气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier），是一种常见的粒子束流电变量测量装置，已被广泛应用于核物理、粒子物理以及辐射探测领域的气体电离探测器。
粒子束流由大量速度接近光速的微小粒子组成，当粒子束流遇到目标时，高能粒子与目标物质产生相互作用，通过热效应或辐射效应使目标毁伤。粒子束流具有速度快、能量集中、效果可控等特点，这使得它被广泛的应用于半导体工业、医疗、高能物理、军事以及核技术和离子束加工等多个领域。
使用传统GEM探测器类型的粒子束流电变量测量装置测量粒子束流时，有以下问题：
1.传统的GEM探测器具有三层平板结构，导致粒子束流探测效率过高，降低传输因子，将其直接应用于粒子束流测量会对入射粒子束流产生极大的干扰；
2.与粒子束流发生核反应的这一层对应的平板结构的面积大小直接决定了探测区域范围及其探测效率，且其大小不可调节，灵活性较差；
3.传统的GEM探测器需要气瓶装置不断更新探测器中的气体，使得其结构较为复杂。
因此，亟需一种粒子束流电变量测量装置，能够高效的对粒子束流电变量进行测量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种粒子束流电变量测量装置，用于高效、灵活的对粒子束流进行测量，包括转化工作室和密闭工作室，所述转化工作室置于所述密闭工作室外部的上端；
所述转化工作室的内部设置转化层，所述转化层与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向呈一定倾斜角度，所述倾斜角度为锐角；
所述密闭工作室内充填工作气体，密闭工作室内由上至下依次设置漂移层、GEM层、二维读出板。
进一步地，所述转化层为柔性材质；
所述转化工作室内设置有调整结构，所述调整结构用于根据粒子束流的强度和粒子束流的分布对所述转化层的位置进行调整。
进一步地，所述调整结构包括：在所述转化工作室内的左右侧壁分别开设第一滑槽，第一滑槽设置有与所述第一滑槽相配合的第一滑块；所述第一滑槽内的第一滑块间连有滑杆，所述滑杆上开设第二滑槽，第二滑槽设置有与所述第二滑槽相配合的第二滑块；在转化工作室内的顶部开设第三滑槽，第三滑槽设置有与所述第三滑槽相配合的第三滑块；所述转化层两端分别卷绕到所述第二滑块和第三滑块上。
进一步地，所述转化层包括基底；在粒子束流入射方向，所述基底上依次覆有核反应转化层和次级离子出射层；
所述粒子束流在所述核反应转化层发生核反应，生成次级离子；
所述次级离子出射层用于调节所述次级离子的出射角度，使得所述次级离子进入所述密闭工作室。
进一步地，所述基底为聚酰亚胺。
进一步地，所述次级离子出射层为钛和铝中至少一种。
进一步地，使用所述粒子束流电变量测量装置对中子束流进行测量时，所述核反应转化层为B4C。
进一步地，所述核反应转化层的厚度为0.02微米，所述次级离子出射层的厚度为3微米，所述基底的厚度为1毫米。
进一步地，所述工作气体为二氧化碳以及氖气或氩气中一种，二氧化碳与氖气或氩气的体积比为1：9~2：8，所述密闭工作室内的压强为0.08MPa~0.09MPa。
进一步地，所述GEM层为陶瓷GEM膜，所述陶瓷GEM膜具有双面覆铜的多孔结构。
本发明实施例具有以下技术效果：
1.本发明提供一种粒子束流电变量测量装置，包括转化工作室和密闭工作室，所述转化工作室置于所述密闭工作室外的上端；所述转化工作室包括转化层，通过固定装置将所述转化层布设在所述转化工作室内，所述转化层与所述密闭工作室的夹角能够调节，在粒子束流入射方向所述夹角为锐角；所述密闭工作室内充填工作气体，密闭工作室内由上至下依次设置漂移层、GEM层、二维读出板。所述转化层与所述密闭工作室的夹角可实现粒子束流在所述转化层发生核反应从而生成次级离子，次级离子会进入密闭工作室进行后续的测量反应，获得最终的测量结果；未与转化层发生反应的粒子束流直接穿过转化层，不再与工作室中各层结构接触，避免GEM层、二维读出板对粒子束流的干扰，从而提高传输因子，降低粒子束流探测效率。
2.本发明提供的测量装置中所述转化层为柔性材质；所述转化工作室内设置有调整结构，所述调整结构用于根据粒子束流的强度和粒子束流的分布对所述转化层的位置进行调整。通过调整转化层的位置，使得粒子束流与转化层的接触面积发生变化，提升转化层整体的利用率，从而可满足不同强度、不同分布的粒子束流的测量需求。
3.所述转化层包括基底；在粒子束流入射方向，所述基底上依次覆有核反应转化层和次级离子出射层；所述粒子束流在所述核反应转化层发生核反应，生成次级离子；所述次级离子出射层用于调节所述次级离子的出射角度，使得所述次级离子进入所述密闭工作室。当对不同类型粒子束流进行测量时，仅需更换转化工作室中的转化层，就能够测量不同类型粒子束流。实现了一种粒子束流电变量测量装置测量不同类型粒子束流的需求，从而提升了探测器的应用范围和便捷性。
4.使用传统GEM探测器测量粒子束流时，为了降低GEM层对粒子束流的干扰，通常会选取造价高的小厚度GEM层，本申请提供的粒子束流电变量测量装置，未发生核反应的粒子束流直接穿过转化层，不与GEM层进行接触，对GEM层无厚度要求，因此可大大降低测量装置的制作成本，提升经济价值。
5.本申请提供的粒子束流电变量测量装置中，GEM层采用陶瓷GEM膜，该陶瓷GEM膜在制作过程中经过高温烧制，在耐高温的同时又祛除了陶瓷GEM膜自身的杂质气体，使其相较于常规的GEM膜，自身放气量极少，可大大降低探测器的换气需求，满足制成密闭工作室的要求，减少粒子束流电变量测量装置的体积和复杂度，摆脱气瓶以及供气系统的束缚，提升了便携性，扩展了使用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是传统GEM探测器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种粒子束流电变量测量装置的剖面示意图。
附图标记
1、第一滑槽；2、第一滑块；3、滑杆；4、第二滑槽；5、第二滑块；6、第三滑槽；7、第三滑块；8、转化层；9、漂移层；10、GEM层；11、二维读出板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
由图1可知，传统GEM探测器具有三层平板结构。粒子被涂硼漂移极中的10B俘获后，通过核反应产生背对背发射的两个次级离子，其一会进入漂移极与陶瓷GEM之间的漂移区。次级离子会与漂移区的气体原子或分子相互作用而损失能量，产生电子离子对。电子在漂移区除了发生扩散、吸附、复合外，还会在电场的作用下朝着陶瓷GEM定向漂移，进入陶瓷GEM孔。陶瓷GEM为双面覆铜的多孔结构，在其上下铜表面施加不同的电压，陶瓷GEM孔内及附近区域会产生高强度的电场，电子在强电场中发生雪崩放大，随后进入感应区。雪崩电子同样在电场作用下向二维读出条PCB板定向漂移，并在PCB板XY两个方向的一根或多根读出条上产生感应信号。信号进入电子学系统被进一步分析处理，原始感应信号较小，经由ASIC芯片对其进行放大成型甄别，在FPGA中通过合理的算法筛选出有效粒子事例进行保存。
未发生核反应的粒子需要穿过三层平板结构，使得粒子束流的传输因子降低，探测效率提升。
其中，传输因子是指穿透探测器的粒子数与射入探测器的粒子数之比；探测效率指在一定探测条件下测到的粒子数与在同一时间间隔内由辐射源发射出的该种粒子总数的比值。在对粒子束流进行测量时，要求测量装置的传输因子尽量高，探测效率尽量低。
如图2所示，本发明提供的一种粒子束流电变量测量装置可用于高效、灵活的对粒子束流进行测量，包括转化工作室和密闭工作室，所述转化工作室置于所述密闭工作室外的上端；
所述转化工作室的内部设置转化层8，所述转化层8与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向呈一定倾斜角度，所述倾斜角度为锐角。
其中，沿粒子束流入射方向，指的是粒子束流入射侧，即面向粒子束流入射方向，转化层8与所述密闭工作室的夹角。
进一步地，所述转化层8为柔性材质；
所述转化工作室内设置有调整结构，所述调整结构用于根据粒子束流的强度和粒子束流的分布对所述转化层8的位置进行调整。
通过调整结构对所述转化层8的位置进行调整，既包括调整转化层8与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向的倾斜角度，又包括调整转化层8与粒子束流的接触面积。
为了使得粒子束流与转化层8充分接触进行反应：当粒子束流的强度愈强，则调整转化层8的位置，使得粒子束流与转化层8的接触面积增大；反之使得粒子束流与转化层8的接触面积减小；当粒子束流的分布愈分散，则调整转化层8的位置，使得转化层8在粒子束流入射方向的投影面积增加，反之使得转化层8在粒子束流入射方向的投影面积减小。
所述转化层8与所述密闭工作室的夹角可实现粒子束流在所述转化层8发生核反应从而生成次级离子，次级离子会进入密闭工作室进行后续的测量反应，获得最终的测量结果；未与转化层8发生反应的粒子束流直接穿过转化层8，不再与工作室中各层结构接触，避免GEM层10、二维读出板11对粒子束流的干扰，从而提高传输因子，降低粒子束流探测效率。
本发明提供的测量装置中所述转化层为柔性材质；所述转化工作室内设置有调整结构，所述调整结构用于根据粒子束流的强度和粒子束流的分布对所述转化层的位置进行调整。通过调整转化层的位置，使得粒子束流与转化层的接触面积发生变化，提升转化层整体的利用率，从而可满足不同强度、不同分布的粒子束流的测量需求。该设计可有效解决因粒子束流强度不同、分布不均导致的转化层8利用率不均的问题，从而提升转化层8整体的利用率。
优选地，所述调整结构包括，在所述转化工作室内的左右侧壁分别开设第一滑槽1，第一滑槽1设置有与所述第一滑槽1相配合的第一滑块2；左右侧壁所述第一滑槽1内的第一滑块2间连有滑杆3，所述滑杆3上开设第二滑槽4，第二滑槽4设置与所述第二滑槽4相配合的第二滑块5；在转化工作室内的顶部开设第三滑槽6，第三滑槽6设置有与所述第三滑槽6相配合的第三滑块7；所述转化层8两端分别卷绕到所述第二滑块5和所述第三滑块7上。
通过第一滑块2在第一滑槽1内滑动，使得滑杆3的上下位置发生变化，进一步调整了转化层8的位置，从而调整转化层8在粒子束流入射方向的投影面积，实现粒子束流与转化层8的接触面积的调整。
第三滑块7在第三滑槽6内滑动，配合第二滑块5在第二滑槽4内滑动，使得转化层8与所述密闭工作室的倾斜角度变化。
通过调整第一滑块2在第一滑槽1内滑动、第三滑块7在第三滑槽6内滑动、第二滑块5在第二滑槽4内滑动，配合转化层8的柔性材质，共同完成了转化层8的位置调整，既能够使得转化层8与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向的倾斜角度变化，又可使转化层8与粒子束流的接触面积变化。
当转化层8的位置变化，需实时调整转化层8与所述第二滑块5和所述第三滑块7的卷绕设置，使得转化层8处于平展状态，提高粒子束流电变量测量装置的测量准确度。
所述转化层8与所述密闭工作室的夹角设定后固定各滑块，使得夹角不发生变化。若有需求要调整所述夹角，可释放各滑块，重新调整夹角后再进行固定滑块操作。
优选地，所述转化层8包括基底；在粒子束流入射方向，所述基底上依次覆有核反应转化层和次级离子出射层；
所述粒子束流在所述核反应转化层发生核反应，生成次级离子；
所述次级离子出射层用于调节所述次级离子的出射角度，使得所述次级离子进入所述密闭工作室。
所述粒子束流在所述核反应转化层发生核反应，生成次级离子；所述次级离子出射层用于调节所述次级离子的出射角度，使得所述次级离子进入所述密闭工作室。当对不同类型粒子束流进行测量时，仅需更换转化工作室中的转化层8，就能够测量不同类型粒子束流。实现了一种粒子束流电变量测量装置测量不同类型粒子束流的需求，从而提升了探测器的应用范围和便捷性。
对于基底的要求包括抗辐射能力强，可长时间抗辐射接受辐射；对粒子束流吸收少；且具有柔性材质。
优选地，所述基底的材质为聚酰亚胺。聚酰亚胺具有耐高温、化学惰性和高机械强度等优良特性。可承受高强度中子束流照射。此外，该材料广泛用于GEM探测器中GEM膜制作，制作工艺成熟，因此转化层8的生产可根据传统GEM膜的产线改进而来，成产成本较低。
优选地，所述次级离子出射层为钛和铝中至少一种。
对于次级离子出射层的材料需要对α离子的吸收截面要很大，而且容易喷涂，次级离子出射层的厚度越高越可以限制次级离子的出射角度，从而提高空间分辨率，对粒子的吸收的影响不是很大。但是对于钛金属达到3微米之后再往上加就没有太多效果了，此时空间分辨率只受二位读出板的影响。
优选地，使用所述粒子束流电变量测量装置对中子束流进行测量时，所述核反应转化层为B4C。
当粒子束流为中子时，中子射入粒子束流电变量测量装置，与转化层8上的含有10B的B4C发生以下核反应：
；
由此产生两个带电粒子（α粒子和7Li），简称次级离子。
上述产生的次级离子射向密闭工作室，次级离子会通过漂移电极并与其中的工作气体相互作用而损失能量，产生电子离子对。电子离子对在GEM层10的强电场中发生雪崩放大，随后进入GEM层10与二维读出板11之间的感应区。
优选地，所述核反应转化层的厚度为0.02微米，所述次级离子出射层的厚度为3微米，所述基底的厚度为1毫米。核反应转化层的厚度过高，会降低粒子束流的传输因子，厚度过低又减弱核反应效率。次级离子出射层的厚度越高越可以限制次级离子的出射角度，从而提高空间分辨率，但是过高则降低粒子束流的传输因子。所述核反应转化层和所述次级离子出射层涂覆在所述基底上，基底需要具有较强的抗辐射能力强、对粒子束流吸收少，且保持柔性特质，基底的厚度过低，抗辐射能力下降，厚度过高也会降低粒子束流的传输因子。基于上述厚度设计的转化层8，既能够满足粒子束流的测量需求，又能够降低探测效率，提升传输因子。
所述密闭工作室内充填工作气体，密闭工作室内由上至下依次设置漂移层9、GEM层10、二维读出板11。
示例性的，漂移层9的材质选取时考虑粒子反应截面越小越好，耐用性好，可选取轻质金属，如镁铝合金。
示例性的，所述二维读出板11可为交叉式PCB板，由耐高温陶瓷绝缘薄膜制作而成。
优选地，所述GEM层10为陶瓷GEM膜，所述陶瓷GEM膜具有双面覆铜的多孔结构。
陶瓷GEM膜为双面覆铜的多孔结构，在其上下铜表面施加不同的电压，陶瓷GEM膜的孔内及附近区域会产生高强度的电场，电子在强电场中发生雪崩放大，随后进入感应区。这些孔上下两端有电极，在孔里面有很强的电场，电子在电场作用下加速移动，与孔里面的气体碰撞会产生更多的电子，这些电子继续加速、碰撞越来越多就是雪崩放大。
使用传统GEM探测器测量粒子束流时，为了降低GEM层10对粒子束流的干扰，通常会选取造价高的小厚度GEM层10，本申请提供的粒子束流电变量测量装置，未发生核反应的粒子束流直接穿过转化层8，不与GEM层10进行接触，对GEM层10无厚度要求，因此可大大降低测量装置的制作成本，提升经济价值。为了提升探测精度，可根据实际需要，调整GEM层10中陶瓷GEM膜的层数。增加陶瓷GEM膜层数所增加的经济成本，远远小于小厚度GEM层10所增加的经济成本。
本申请提供的粒子束流电变量测量装置中，GEM层10采用陶瓷GEM膜，该陶瓷GEM膜在制作过程中经过高温烧制，在耐高温的同时又祛除了陶瓷GEM膜自身的杂质气体，使其相较于常规的GEM膜，自身放气量极少，可大大降低探测器的换气需求。另外，粒子束流与基底产生的少量气体，不会进入密闭工作室内，不会污染密闭工作室中的工作气体。综上，上述设计可满足制成密闭工作室的要求，减少粒子束流电变量测量装置的体积和复杂度，摆脱气瓶以及供气系统的束缚，提升了便携性，扩展了使用范围。
优选地，所述工作气体为二氧化碳以及氖气或氩气中一种，二氧化碳与氖气或氩气的体积比为1：9~2：8，所述密闭工作室内的压强为0.08MPa~0.09MPa。
本发明还提供一种粒子束流电变量测量方法，使用上述任一种粒子束流电变量测量装置进行测量，所述测量方法包括：
步骤S1：粒子束流射入粒子束流电变量测量装置，与核反应转化层发生核反应，生成次级离子；
步骤S2：所述次级离子在漂移层9与GEM层10之间与工作气体相互作用，产生电子离子对；
步骤S3：所述电子离子对在所述GEM层10附近的电场中发生雪崩现象，得到雪崩电子；
步骤S4：所述雪崩电子进入二维读出板11，产生感应信号；
步骤S5：输出所述感应信号，通过信号处理模块获得测量结果。
需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。
Claims (10)
1.一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，包括转化工作室和密闭工作室，所述转化工作室置于所述密闭工作室外部的上端；
所述转化工作室的内部设置转化层（8），所述转化层（8）与所述密闭工作室沿粒子束流入射方向呈一定倾斜角度，所述倾斜角度为锐角；
所述密闭工作室内充填工作气体，密闭工作室内由上至下依次设置漂移层（9）、GEM层（10）、二维读出板（11）。
2.根据权利要求1所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，
所述转化层（8）为柔性材质；
所述转化工作室内设置有调整结构，所述调整结构用于根据粒子束流的强度和粒子束流的分布对所述转化层（8）的位置进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述调整结构包括：在所述转化工作室内的左右侧壁分别开设第一滑槽（1），第一滑槽（1）设置有与所述第一滑槽（1）相配合的第一滑块（2）；所述第一滑槽（1）内的第一滑块（2）间连有滑杆（3），所述滑杆（3）上开设第二滑槽（4），第二滑槽（4）设置有与所述第二滑槽（4）相配合的第二滑块（5）；在转化工作室内的顶部开设第三滑槽（6），第三滑槽（6）设置有与所述第三滑槽（6）相配合的第三滑块（7）；所述转化层（8）两端分别卷绕到所述第二滑块（5）和第三滑块（7）上。
4.根据权利要求2所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述转化层（8）包括基底；在粒子束流入射方向，所述基底上依次覆有核反应转化层和次级离子出射层；
所述粒子束流在所述核反应转化层发生核反应，生成次级离子；
所述次级离子出射层用于调节所述次级离子的出射角度，使得所述次级离子进入所述密闭工作室。
5.根据权利要求4所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述基底为聚酰亚胺。
6.根据权利要求4所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述次级离子出射层为钛和铝中至少一种。
7.根据权利要求4所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，使用所述粒子束流电变量测量装置对中子束流进行测量时，所述核反应转化层为B4C。
8.根据权利要求4所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述核反应转化层的厚度为0.02微米，所述次级离子出射层的厚度为3微米，所述基底的厚度为1毫米。
9.根据权利要求1所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述工作气体为二氧化碳以及氖气或氩气中一种，二氧化碳与氖气或氩气的体积比为1：9~2：8，所述密闭工作室内的压强为0.08MPa~0.09MPa。
10.根据权利要求1所述的一种粒子束流电变量测量装置，其特征在于，所述GEM层（10）为陶瓷GEM膜，所述陶瓷GEM膜具有双面覆铜的多孔结构。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929441A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-07 | 章先鸣 | 微通道板式快中子位置气体探测器及其探测方法 |
| CN108873053A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-23 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种中子和γ射线联合探测器 |
| CN109507719A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-03-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速中子成像系统 |
| CN111134705A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-12 | 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 | 一种放射线图像探测器及其制作方法 |
| CN112114350A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-22 | 南华大学 | 基于Micromegas的裂变室 |
| CN112363202A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-02-12 | 重庆建安仪器有限责任公司 | 一种中子源三维定位方法及系统 |
| CN112987078A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-18 | 散裂中子源科学中心 | 一种基于陶瓷gem膜的密闭中子探测器及其制作方法 |
| CN218848344U (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-11 | 上海交通大学 | 一种基于气体时间投影室的中子探测器 |
| CN117555007A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-13 | 中国科学技术大学 | 一种高流强射束检测装置 |
-
2024
- 2024-04-11 CN CN202410431384.6A patent/CN118033715B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929441A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-09-07 | 章先鸣 | 微通道板式快中子位置气体探测器及其探测方法 |
| CN108873053A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-23 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种中子和γ射线联合探测器 |
| CN109507719A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-03-22 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种快速中子成像系统 |
| CN111134705A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-12 | 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 | 一种放射线图像探测器及其制作方法 |
| CN112114350A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-22 | 南华大学 | 基于Micromegas的裂变室 |
| CN112363202A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-02-12 | 重庆建安仪器有限责任公司 | 一种中子源三维定位方法及系统 |
| CN112987078A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-18 | 散裂中子源科学中心 | 一种基于陶瓷gem膜的密闭中子探测器及其制作方法 |
| CN218848344U (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-11 | 上海交通大学 | 一种基于气体时间投影室的中子探测器 |
| CN117555007A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-13 | 中国科学技术大学 | 一种高流强射束检测装置 |
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