本发明属于n/γ射线探测领域，具体涉及一种csi(tl)晶体镀膜处理方法及其在n/γ射线检测中的应用。
背景技术：
1、中子的发现是物理学发展史上的里程碑事件，它揭示了原子核内部的结构，打开了人类对核能研究的大门。随着核技术的发展，中子的应用领域已经拓展到各行各业，中子被广泛应用于农业、医疗工业等领域，中子探测技术也在航空航天、矿产资源检测以及核反应检测等领域占据重要地位随着科学技术与社会的发展，世界各国不约而同地对能源问题投以极高的重视。能源是现代国家各方面发展的推动力。具备核辐射探测能力的中子探测器研究至关重要。目前市面上的中子探测器可分为三大类：气体探测器、闪烁体探测器、半导体探测器。目前传统的中子探测器主要采用高气压3he探测器。3he中子探测器由于具有探测效率高、抗辐射能力强、性能优异等特点。尽管它存在体积庞大、响应速度慢等缺点，但在市面上使用的最为广泛。随着各国对其投入研究的增多，3he气体资源的日益紧张，其价格暴涨，中子探测器的成本也水涨船高。闪烁体中子探测器由于探测效率高、时间分辨能力强、n/γ甄别能力良好、易于大面积制作且价格便宜等独特的优点开始逐渐取代3he，应用于很多中子仪器。半导体探测器国外研究多，国内起步晚，研究薄弱，且并没有实现商业化。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种csi(tl)晶体镀膜处理方法及其在n/γ射线检测中的应用。本发明利用6li和10b中子吸收截面大的特性对闪烁体csi(tl)晶体镀膜处理，以提高探测器的探测效率。
2、本发明csi(tl)晶体镀膜处理方法，采用高真空气相热蒸发沉积技术，包括如下步骤：
3、步骤1：csi(tl)种子层的制备
4、首先将清洁的衬基置于蒸发钨舟上方的固定支架上，蒸发钨舟距离衬基的垂直距离控制在10-15厘米；在惰性气体保护下，将csi(tl)样品置于洁净的蒸发钨舟中，开启真空腔阀抽真空，待真空度降低至5.0×10-4-5.0×10-5pa时开始蒸镀csi(tl)粉末；当种子层的厚度达到6-8纳米时，蒸镀结束，关闭蒸镀电源。
5、步骤2：csi(tl)薄膜层的制备
6、待真空度达到(1.0-5.0)×10-5pa时，开启蒸镀电源开始蒸镀，蒸镀得到厚度0.01～50微米的csi(tl)膜层，关闭蒸镀电源并继续抽真空。
7、步骤3：含b或li结晶薄膜层的制备
8、启用另一含有lif或bi3粉末的蒸发钨舟，待真空度降低至(5.0-8.0)×10-6pa时，启动蒸镀电源，蒸镀得到厚度0.01～30微米的含b或li的结晶薄膜层；至此，关闭蒸镀电源，待系统冷却1-2小时后取出样品，最终得到csi(tl)异质结结晶薄膜。
9、步骤1中，衬基的旋转速度控制在5-8转/分，预制温度为120-150℃，蒸发速率控制在0.2-0.5埃/秒。所述衬基可以选用fto衬基或者玻璃衬基。玻璃衬基包含光电转换器件(sipm、pmt、mppc等)上的窗口玻璃。
10、步骤2中，衬基的旋转速度在10-15转/分，预制温度为150-200℃，蒸发速率初始阶段控制在0.5-1.0埃/秒，蒸镀5分钟后，调节蒸发速率在3-10埃/秒，直至蒸镀结束关闭蒸发电源。
11、步骤3中，衬基的旋转速度在3-5转/分，预制温度为200-250℃，蒸发速率初始阶段控制在0.3-0.5埃/秒，蒸镀10分钟后，调节蒸发速率在5-15埃/秒，直至蒸镀结束关闭蒸发电源。
12、热蒸发沉积过程中，所述惰性气体为氮气、氩等。
13、所述csi异质结薄膜从下而上依次由fto或玻璃衬基、csi(tl)结晶薄膜层、含b或li的结晶薄膜层组成，或者从下而上依次由fto或玻璃衬基、tio2薄膜层、csi(tl)结晶薄膜层、含b或li的结晶薄膜层组成。其中，所述csi(tl)结晶薄膜由大尺寸晶粒颗粒组成，致密性高、取向可控。(在fto衬基上的csi(tl)晶体主要突出200晶向，而制备在玻璃衬基上的csi(tl)晶体主要突出110晶向)
14、本发明中的种子层的厚度为6-8纳米，csi(tl)薄膜厚度0.01-50微米，lif厚度0.01-30微米。
15、所述csi(tl)结晶薄膜可以由nai(tl)结晶薄膜替代。
16、本发明制备的csi(tl)异质结结晶薄膜在n/γ射线检测中的应用。
17、具体是以所述csi(tl)异质结结晶薄膜制备闪烁体探测器的探头晶体材料。
18、本发明的思路为6li和10b等材料具有较大的中子吸收截面，中子与其发生核反应，产生光子。使用上述核素闪烁体对csi(tl)进行处理，可以达到很高的探测效率。以此材料作为闪烁体探测器探头，可以显著提高探测器的效率。通过应用实施例我们可以清晰的观察到，进行镀膜处理的材料可以显著的探测到更多的psd值较高的中子信号。相比于其他工艺而言，制作成本低且工艺成熟。
19、6li和10b等材料具有较大的中子吸收截面，中子与其发生核反应，产生光子。使用上述核素闪烁体对csi(tl)进行处理，可以达到很高的探测效率。目前晶体膜的制备工艺目前分为三大类：物理气相沉积和化学气相沉积。相对于化学气相沉积，物理气相沉积方法具有以下特点：(1)制备步骤和原理简单。(2)原材料只需要经过物理过程气化，不涉及化学反应，不会引入杂质。(3)气压环境相对较低。较低的气压环境可以减小其他气体分子对原材料气相原子的散射作用。物理气相沉积又分为蒸发法、溅射法、离子镀法三种常见的工艺。溅射法和离子镀法温度过高，且会破坏晶体结构。蒸发法的沉积速率快，得到的晶体膜纯度高。本发明采用真空热镀工艺制备csi(tl)晶体，在csi(tl)薄膜层上镀一层含b或li的结晶薄膜层。
20、本课题组基于含li材料、晶体两种常规材料研发探测器，在经过含li材料功能镀膜后csi(tl)探测器不仅能够检测n/γ射线，还可以结合其他技术，如成像技术和光谱学技术，实现多功能化应用。此外随着科技的进步，探测器越来越小型化和便携化，高集成高灵敏度便携式n/γ射线探测仪，更加符合现代人类的使用习惯，可以更灵活地应用于各种场景，如实验室、医疗、安全检测等领域。满足海洋监测领域巨大需求，保证海洋安全。近些年来极端天气的出现，对探测器的作业环境提出了更加严格的要求。研发便携式探测器不仅能够胜任环境要求，还可以与高新技术无人机、5g技术等结合，更适应未来的发展变化。
1.一种csi(tl)晶体镀膜处理方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
8.根据权利要求1-7中任一项方法制备得到的csi(tl)异质结结晶薄膜在n/γ射线检测中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：
