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摘 要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1引言...................................................................................1

1.2材料的优势和性能...........................................................3

1.3薄膜的性质及生长技术...................................................6

1.4 X射线衍射技术...............................................................9

1.5发光特性检测技术.........................................................11

第二章实验

2.1实验仪器.........................................................................14

2.2实验参数选择.................................................................16

2.3实验过程.........................................................................17第三章结果与讨论

3.1衬底温度对掺镓氧化锌薄膜结构上的影响..................19

3.2氧分压对掺镓氧化锌薄膜结构上的影响.....................24

3.3衬底温度对掺镓氧化锌薄膜光学性能上的影响..........25

3.4氧分压对掺镓氧化锌薄膜光学性能上的影响..............27

第四章结论..............................................................................29

参考文献..................................................................................30

致谢..........................................................................................33

α粒子光学探测器的制备

摘 要

中子发射器因具有可探测的伴随α粒子发射，在核材料检测、缉毒及安检系统领域具有广阔的应用前景。本文围绕中子发射器伴随α粒子探测器窗口材料的制备及物性研究开展系列工作。本文采用脉冲激光沉积（PLD）技术，在拥有多微通道的光纤基板上沉积系列ZnO:Ga薄膜。ZnO:Ga是一种衰变时间短（lt;1ns）、熔点高的（1975℃）无机闪烁体。论文通过对靶材组分、薄膜沉积时间、薄膜生长气氛等条件的优化，制备出结构、光学性质较好的薄膜，并将其运用于α粒子光学探测器上，获取α粒子的数目、位置等信息，从而达成探测中子的目的。目前制备出来的掺镓氧化锌薄膜的光电性能与结构性质已经为我们今后制造一个可安装在中子发射器中的探测器提供了技术上的支持与肯定。

关键词：ZnO α粒子 中子探测器 脉冲激光沉积

Fabrication of alpha particle optical detector

ABSTRACT

Neutron emitters have broad application prospects in the field of nuclear material detection, anti-drug and security inspection systems because of detectable accompanying alpha particles. This paper focuses on the preparation and physical properties of neutron launcher associated alpha particle detector’s window materials. We deposit a series of ZnO: Ga thin films on a multichannel optical fiber substrate by using PLD (Pulsed Laser Deposition) technology. Gallium-doped zinc oxide is a kind of inorganic scintillator with short decay time (decay time lt; 1ns) and high melting point (1975 ℃). In order to produce thin film with good optical and structural properties, we change many related factors, such as the composiotion of target material, the time of film deposition, the environment of film growth. Then, the ideal thin film will be applied to the alpha particle optical detector to obtain the number and location of alpha particles, so as to achieve the purpose of detecting neutrons. The ZnO:Ga thin films with fantastic photoelectric and structural properties were produced have provided confidence to fabricate a detector that is ready for installation in a neutron emitter.

Key words: ZnO;Alpha Particles;Thin Films; Neutron Detectors; PLD

1. 绪论

1.1 引言

在科技日益发展的今日，远程快捷的交通工具已经和当代人的快节奏生活紧密相连。越来越快的车速和密闭性越来越好的车厢意味着一旦遇到问题事故，人员财产安全将很难得到保障，后果也将不堪设想。在这种情况下，安检设备也需要更新换代，从而使危险事故从源头上得以控制。目前安检设备主要采用X射线技术。其原理是利用安检仪中的X射线机发射X射线来进行安全检查。当X射线透过被检物质时，密度大厚度大的物体会吸收更多的X射线。相反，密度小厚度小的物体吸收较少的射线。将X透射图投影到X射线探测箱上，安检人员通过查看X透射图（物体透射出来的X射线强度），来分析物质的结构，从而排查被检物质中是否拥有管制刀具及其液体等危险物品。但是X射线检测仪有着不少缺陷，例如：X射线技术仅能区分物质密度高低，不能区分元素种类，此外X射线安检仪噪音高，其密度分辨率和对比度的上限较低，X射线安检仪也可能对人体和物品产生较大的辐射损伤。而将太赫兹技术用于安检虽然有着安全性能高、穿透性能佳、较高宽带等一系列的技术特性，但是其高昂的制造成本、较差的波束相干性、较大的体积和强度不够理想的信号给其安检应用带来了巨大的麻烦。相比之下，中子管探测技术有着巨大的优势和潜力。尤其是在毒品爆炸物检测方面，中子管探测技术有着巨大的优势。中子管技术可以运用其可进行全元素测量的技术优点，探测被检物质的中的C、O、N、H元素的比例，绘制中子感生瞬发γ能谱。通过对比电脑内部图库中的谱图，探知被检测物质是普通的有机物还是爆炸物或毒品。在安检过程中，我们更是可以将快中子技术和伴随粒子成像技术相结合，从而更加明确的探知爆炸物的准确位置。因此，该课题将用掺镓氧化锌制备出一种拥有优异的光电性能和良好的结构特点的薄膜，并且应用于中子管探测器中。该薄膜在检测核物质，爆炸物和毒品等违禁物品方面有着广泛的运用前景。未来，可以为海关，交通运输业安检，安保管理等诸多领域提供检测技术。

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