原子能院成功研制国内首个高效氮化硼中子探测器

近日，原子能院核技术综合研究所成功研制出我国首个高效氮化硼中子探测器，相关指标达到国际先进水平，提升了我国在新一代探测材料和新型探测器领域的创新研发能力。该探测器体积小、重量轻，中子探测效率高，泄漏电流小且功耗更低，具备极低的背景噪声，可应用于高温、高辐射等恶劣环境，对于推动我国新型探测器材料和先进半导体中子探测器的研究应用具有重要意义。

高效氮化硼中子探测器

高效氮化硼中子探测器采用了新一代超宽禁带半导体材料——六方氮化硼晶体，当天然硼源生长出的六方氮化硼厚度达到1毫米时，对热中子的俘获率可达约100%。据此，项目团队突破了大尺寸、大厚度、高质量六方氮化硼单晶生长的关键技术，解决了探测器设计仿真、工艺制备等难题，最终研制出高效氮化硼中子探测器。

与此同时，项目团队在国内首次开展了氮化硼晶体材料生长、缺陷机理及影响、中子探测等研究，取得了关于氮化硼晶体材料特性的基础数据。团队还针对氮化硼探测器开展了专用集成电路研究，改进了电荷灵敏前置放大器(CSA)噪声定量解析模型，有效解决了传统专用集成电路设计中存在的问题，克服了芯片研制过程中弱信号处理的难题。测试结果显示，所研制的芯片噪声水平处于国内领先水平。

氮化硼探测器专用集成电路(ASIC)芯片

项目得到了原子能院长期基础研究专项和国家自然科学基金的经费支持。未来，项目团队将针对高质量晶体材料生长、高性能探测器开发等开展进一步研究，大力开展氮化硼探测器产品化研制，推动高效氮化硼中子探测器在反应堆中子监测、高能物理实验中子探测、中子剂量监测等领域的应用。