記者從中國科學(xué)院高能物理研究所獲悉，近日，中國散裂中子源(CSNS)探測器團隊利用自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，成功制備出滿足中子探測器需求的高性能大面積碳化硼薄膜樣品，實現(xiàn)了中子探測器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國產(chǎn)化。

△高性能大面積碳化硼薄膜樣品

高性能大面積碳化硼薄膜單片面積達到1500mm×500mm，薄膜厚度1微米，全尺寸范圍內(nèi)厚度均勻性優(yōu)于±1.32%，是目前國際上用于中子探測的最大面積的碳化硼薄膜。

隨著中國散裂中子源(CSNS)二期工程即將啟動，擬建的中子譜儀對大面積、高效率、位置靈敏的新型中子探測器需求緊迫。如何制備出高性能中子轉(zhuǎn)換碳化硼薄膜是其中最核心的技術(shù)，目前也只有美國、歐洲等少數(shù)幾個發(fā)達國家掌握了該項技術(shù)。

2016年在核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室的支持下，CSNS探測器團隊與同濟大學(xué)朱京濤教授合作，開始研制一臺磁控濺射大面積鍍硼專用裝置，鍍膜厚度范圍為0.01~5微米，同時支持單、雙面鍍膜，支持射頻和直流鍍膜。2021年6月，該裝置通過了重點實驗室驗收并投入使用。

△自主研制的磁控濺射大面積鍍硼專用裝置

經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)和工藝試制，團隊攻克了濺射靶材制作、過渡層選擇、基材表面處理等對鍍膜質(zhì)量影響大的關(guān)鍵技術(shù)，利用該裝置制備了多種規(guī)格的碳化硼薄膜，并成功應(yīng)用于CSNS多臺中子譜儀上的陶瓷GEM中子探測器，實現(xiàn)了中子探測器關(guān)鍵技術(shù)和器件的國產(chǎn)化，為接下來研制更大面積的高性能新型中子探測器提供了強有力的技術(shù)支撐。