^6LiF夹心谱仪探头用金硅面垒探测器性能测定

    1 引 言

    LiF 夹心谱仪具有体积小、时间响应快、结构简单、使用方便等特点，在进行堆芯能谱的测量时对中子场扰动较小，被广泛用来测量快堆中子能谱[1]。由面对面放置的两块金硅面垒探测器组装成的探头是整个6LiF 夹心谱仪的关键部分，其参数直接影响整个6LiF 夹心谱仪的性能。

    本文通过实验测定了各金硅面垒探测器在不同偏压下的漏电流、空气对α粒子的影响、金硅面垒的死层厚度、偏压对能量分辨率的影响以及在 180 V 偏压下各金硅面垒探测器的最大能量峰位，目的是为了挑选出尽可能相同的两块金硅面垒探测器来组装成性能优良的6LiF 夹心谱仪探头。

    2 LiF 夹心谱仪探头构造简介

    LiF 夹心谱仪探头是将两块金硅面垒探测器面对面放置于探头外壳中，金硅面垒边缘有 1 mm的台阶，故两块探测器间有 2 mm 的间隙。设计探头外壳的主要目的是固定金硅面垒探测器并满足抽真空的需要。探头结构如图 1 所示。 

    3 金硅面垒挑选原则

    对用于组装夹心探头的金硅面垒探测器，每4 块编为一组，在 4 块中取出一块蒸镀6LiF 薄膜，然后将 4 块探测器组装成两个夹心探头。有6LiF涂层的一组作为效应探头，没有6LiF 涂层的一组作为本底探头。

    对金硅面垒探测器进行编组选配的原则是：

    (1)有相同或相近的电阻率，且电阻率大于3 k  · cm。

    (2)有相同的外形尺寸和结构。

    (3)制作探测器的硅片厚度和面积相同，探测器的灵敏区面积相同。

    (4)反向漏电流小于 1 μA。

    (5)每块探测器有相同或相近的死层厚度。

    (6)对同一个α源，4 块探测器在相同条件下测得的α谱的峰值幅度尽量一样，4 块探测器有相同或相近的能量分辨率。

    基本上满足上述要求的 4 块探测器编为一组。(1)~(3)点中的要求在购买金硅面垒时已经确定，本实验重点在于通过测试挑选出满足原则(4)~(6)的金硅面垒探测器。

    4 测 量

    对金硅面垒探测器进行性能测试的原理如图 2 所示。其中，偏压串联的电阻 Rg经前置放大器加在金硅面垒探测器上；前置放大器的低压由线性放大器供给。金硅面垒探测器的输出信号通过前置放大器、线性放大器两级放大，并通过数据变换器 ADC 转换后由多道分析器记录，也可以通过示波器进行观测分析。α 源和金硅面垒探测器放置在真空室中，真空室通过真空管与真空泵连接，必要时使用真空泵将真空室抽到所需的真空度。实验中所用的α源是237Np 和241Am 混合源，其能量平均值分别是 4.790 MeV 和 5.486MeV，金硅面垒探测器是上海应用物理研究所生产的 GM16 型，硅材料电阻率 ρ>3 000  ·cm。