薄膜厚度仅1微米，中子探测器关键技术碳化硼薄膜在东莞研制成功

南方財經全媒體記者程浩 東莞報道

近日，南方財經全媒體記者從中國散裂中子源獲悉，位於東莞松山湖的中國散裂中子源(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，單片面積達到1500mm×500mm，薄膜厚度1微米，全尺寸范圍內厚度均勻性優於±1.32%，是目前國際上用於中子探測的最大面積的碳化硼薄膜。

圖為中國散裂中子源團隊研發的高性能大面積碳化硼薄膜樣品（受訪單位供圖）

位於東莞松山湖科學城的中國散裂中子源被譽為觀察微觀世界的“超級顯微鏡”，而中子探測器就像這個大科學裝置的“眼睛”，用來發現樣品的微觀結構。

當前，基於硼轉換的中子探測器因其優異的性能已成為國際上研究的熱點，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。

據瞭解，如何制備出高性能中子轉換碳化硼薄膜是其中最核心的技術，目前也隻有美國、歐洲等少數幾個發達國傢掌握瞭該項技術。

2016年，在核探測與核電子學國傢重點實驗室的支持下，中國散裂中子源(CSNS)探測器團隊與同濟大學朱京濤教授合作，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，該裝置通過瞭重點實驗室驗收並投入使用。

經過多年的技術攻關和工藝試制，該團隊攻克瞭濺射靶材制作、過渡層選擇、基材表面處理等對鍍膜質量影響大的關鍵技術，利用該裝置制備瞭多種規格的碳化硼薄膜，並成功應用於中國散裂中子源多臺中子譜儀上的陶瓷GEM中子探測器，實現瞭中子探測器關鍵技術和器件的國產化，為接下來研制更大面積的高性能新型中子探測器提供瞭強有力的技術支撐。