69电力与电子技术Power&ElectronicalTechnology电子技术与软件工程ElectronicTechnology&SoftwareEngineering1引言中子散射技术作为研究物质结构和动力学特性的理想探针，已被广泛应用于凝聚态物理、化学、生命科学、材料科学等领域[1,2]。中国散裂中子源(ChinaSpallationNeutronSource，CSNS)于2018年11月顺利打靶并出束[3]。在CSNS谱仪建设计划中，预计在2022年12月将安装能量分辨成像谱仪。本文所研制的探测器将应用于能量分辨成像谱仪。3He管因探测效率高、性能稳定等特点被广泛地应用于各类中子谱仪中，但目前，由于3He气体短缺导致其价格昂贵，急需要采用其他类型的中子探测器来代替3He管[4,5]。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管应用于很多中子仪器中，例如ISIS的IMAT、J-PARC的TAKUMI、SNS的POWGEN和CSNS的ERNI[6-8]。目前许多用于中子谱仪的闪烁体探测器都采用多阳极光电倍增管将光信号转换成电信号然后传输到后续的分立电子系统中[9,10]。中国散裂中子源GPPD谱仪的主探测器采用的自主研发的大面积闪烁体探测器阵列，其位置分辨率达到了4mm×4mm，热中子探测效率高于45%[11]。各项指标均满足谱仪的要求，但从样品的衍射环来看，探测效率的均匀性较差。多阳极光电倍增管虽然性能稳定，增益高，但存在探测效率均匀性差、工作电压高、体积大、抗磁场干扰能力差等问题。近年来，硅光电倍增管（SiPM）由于单光子分辨率高、易集成和低工作电压等特点，引起了越来越多的关注[12]。在本研究中，我们采用SiPM代替多阳极光电倍增管进行光电转换，并采用ASIC电子器件来读出信号，以实现低成本、死区小和探测效率均匀性好等优异性能。在这项工作中，我们研制了一个中子敏感区域为50mm×200mm的探测器原型样机，采用SiPM进行光电转换和ASIC电子学读出信号。在CSNS的20号中子束线上测试了该探测器样机的探测器效率、计数率及均匀性等基本性能参数。2探测器的原理及其及结构基于SiPM读出的闪烁体中子探测器主要由闪烁体、等距排布的光纤阵列、SiPM阵列及其读出电子学系统构成。其工作原理为入射中子与闪烁屏中的中子灵敏材料（如6Li、10B）发生核反应产生α粒子与氚核，次级粒子在闪烁材料中沉积能量并发射出闪烁光子，ZnS闪烁材料为粒度基于硅光电倍增管的闪烁体中子探测器岳秀萍1黄河1*唐彬2*朱志甫1万志勇1（1.核技术应用教育部工程研究中心（东华理工大学）...
