基于碳化硼慢化体和涂硼微结构中子探测器的通用中子能谱仪设计和解谱方法研究

本文提出了一种基于碳化硼慢化体和涂硼微结构中子探测器的通用中子能谱仪设计方法, 获得了计算最优慢化体厚度和探测器响应函数的通用公式, 并用蒙特卡罗方法进行了验证和修正, 可实现对中子能谱仪的快速设计. 该类能谱仪可实现各中子响应函数之间的解耦, 使每个探测器对各个分立能量区间的中子最为敏感, 具有较强适用性和灵活性. 基于该方法, 我们设计了一个用于硼中子俘获治疗（BNCT）超热中子能谱测量的能谱仪, 通过Gravel算法实现了中子能谱解析, 并提出了一种具有良好普适性的基于响应函数的预置谱设置方法. 结果表明, 该能谱仪对单能中子的峰位解析精度约为1%, 对BNCT连续谱的解析均方差约为0.76%, 具有较大技术优势和可行性.     

基于扫描电镜和能谱仪的薄膜表面形貌和厚度同时测量研究

扫描电子显微镜通过电子束轰击样品产生的二次电子、背散射电子等实现对样品表面形貌的观测，通过对样品横断面的观测来获得薄膜厚度信息，但难以实现对薄膜表面形貌和厚度的同时观测。通过能谱仪研究各种厚度的薄膜同其激发的特征X射线计数率之间的关系，实现了通过特征X射线计数率来测量薄膜厚度的方法。对于激光吹气系统所需的钨薄膜而言，结果表明，计数率随薄膜厚度的增加先线性增加后趋于稳定，利用该曲线的直线部分作为刻度曲线，可实现对5～19μm范围内钨薄膜表面形貌和厚度的同时测量，精度约为10%,通过增加电子能量可实现对更厚样品的测量。该方法可推广到其他种类的薄膜研究，有助于推动薄膜物理研究的开展。