用于中子探测的痕迹　原子和亚原子微粒可以通过它们与周围环境相互作用的痕迹而探测到。这些相互作用由微粒的基本特徵引发。
·电荷中子是中性粒子，不会直接电离，所以跟带电粒子相比很难直接探测到。而且，其运动轨迹仅会对电磁场产生微弱作用。
·质量中子质量1.0086649156(6)很难直接探测到，但它对相互作用有影响，而相互作用是可以探测到的。
·反应中子与很多材料反应，通过弹性散射产生反冲核，通过非弹性散射产生激发核，或者被吸收而使原子核发生改变。大部分探测方法依赖于检测大量的反应产物。
·磁矩儘管中子磁矩为-1.9130427(5)μN，磁矩探测技术对于中子来说太不灵敏。
·电偶极矩根据预言，中子只有极小的电偶极矩，而且至今还没被探测到。所以这并不是一个可行的探测特徵。
·衰变原子核外的中子并不稳定，其平均寿命为885.7±0.8s（大约14分钟46秒）。自由中子衰变成一个质子，释放一个电子和一个电反中微子，这一过程被称为β衰变。儘管中子衰变产生的质子和电子可被探测到，衰变速度太低，很难作为实际探测系统的基础。

快速吸收反应-低能中子

可以通过吸收反应而探测到。典型吸收材料对于中子吸收具有很高的反应截面，包括He-3、Li-6、B-10、U-235等。它们通过高能电离粒子反应，电离径迹可以有很多种方法探测到。

在过去20多年间，中子探测技术得到不断的细化，这一进展主要归功于对中子结构、动力学、合成物、凝聚态物质磁化作用以及与高强度中子源的开发和建设相结合等中子技术的研究。中子探测在核医学及临床诊断、核电站安全检测系统、环境检测系统、核爆及隐藏核材料探测、空间物理学、航天航空和工业套用等众多领域都有着极其重要的意义。

全世界各国都给予了较高的关注，以美国、欧洲、日本尤为突出，我国研究核辐射探测器的科研单位主要有中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、中国科学院高能物理研究所和近代物理研究所、西北核技术研究所等，我国在探测器研究方面尚处在跟蹤、消化和吸收国际先进技术的阶段，还有待进一步深入研究。

直到1988年，氚的製造一直是用于支持美国核武器计画，因为它是提升武器威力的一个关键组成部分。自冷战结束以来，美国已经减少其核武库，从而使得氚和He-3的量都减少。，He-3的需求在过去的10年却升高，主要是因为它被越来越多地用于研究和安全套用的中子探测器。

在过去30年间，基于He-3的中子探测器被广泛安装在美国国界区域以防止非法放射性材料的运输。，数万升He-3中子探测器用于美国许多大型科学装置上。按照美国能源部的数据，全球每年对He-3的需求大约是6.5万立方米，但仅能供应大约2万立方米 ，这已经造成了对He-3的严重短缺，称之为“He-3危机”。

基于上述原因，中子探测技术的备选研究的发展，主要基于不同材料的利用如今成为中子散射科学领域连续的关注热点。

从中子探测器套用的数量与套用广度来看，BF3正比计数管、3He正比计数管、6Li( Eu)闪烁体、6Li玻璃闪烁体及裂变室等是中子探测最基本与最主要的手段。国内外在国土安全套用方面如核材料检测上仍主要採用基于He-3的气体电离探测器为主，并都在积极地研发合适的替代产品。

目前，这些散射源装置上都必须安装探测器， He-3探测器是热中子和冷中子探测领域中的主要设备，几乎套用于各种装置中，而He-3是散射中子源装置的重要组成，其严重短缺成为全球性问题，很大程度上制约了中子散射源开展各项科学研究活动，，寻找可替代He-3的中子探测器技术成为各主要中子散射源装置国家共同关心的话题。

从上世纪40年代末中子探测器就已经开展，并稳步发展，到80年中期到达中子探测器研究的第一个研发高峰，全球专利年申请数量达到90件以上，结合文献调研，我们认为这一技术时间节点与美国在上世纪80年代全面推行中子探测器技术在国家安全检领域套用的背景十分吻合。随后，从2000年开始中子探测器研究又不断升温，在2011年前后迎来其研发的第二个高峰，据悉这一研究节点主要由于受He-3中子探测器原料的限制，各国纷纷开展新的替代技术和产品研发工作有关。

中子是电中性的，不能直接探测。实验中对中子的探测都是通过核反应方法将中子转化成带电粒子来实现的。 探测仪通过中子与3He反应来探测中子，中子与3He反应生成质子(573KeV)和氚核(191KeV)。质子和氚核向相反的方向发射，并使工作气体电离。通过探测质子和氚核电离的重心就可以得到入射中子的位置。

n+3He→p+3H+764keV

由于质子和氚核在工作气体中射程不一样，电离重心与核反应位置有一定的偏离。这种偏离是测量的主要误差来源，为了减小测量误差，需要将质子和氚核限定在一个很小的範围内。 n3He即使在很高的气压下也不能将质子和氚核阻止在足够小的範围内，工作气体中还得加入其他对带电粒子阻止本领强的气体，如C3H8， CF4等。

C3H8因为对γ射线灵敏度低、便于密封净化等特点，被广泛用作工作气体。 nC3H8的气压越高，质子和氚核的射程越小，电离重心相对核反应位置的偏离越小。 右图为电离重心偏离所引起的测量误差随着工作气体气压的变化。可见，要达到接近1mm的定位精度， C3H8的气压应在3atm以上。

3He的密度和厚度直接决定了系统对中子的探测效率。对1.5cm厚的探测器，如果要对波长大于1的热中子有高于50%的效率，3He的气压应该大于6atm。

目前主要採用多丝正比室来进行位置测量。 质子和氚核使工作气体发生电离，产生大量初始电子－离子对，电离电子在电场作用下漂向阳极产生雪崩信号。雪崩信号产生的正离子向阴极运动过程中会在读出丝上感应出正电荷，通过测量读出丝上感应电荷分布的重心就可以确定雪崩发生位置。

密闭容器由铝合金端盖板和不鏽钢底板构成。为了便于密封，端盖和底板都採用圆盘型结构，直径500mm。 n为了减小对入射中子的散射，保证能承受较高的压力，端盖採用强度较大的6061型铝合金为材料。总体厚度为48mm，中央设有面积210mm×210mm、厚9mm的入射窗。 n底板厚25mm，为了便于焊接管道，採用不鏽钢材料。底板上设有密封槽，信号、高压法兰管接口，气管接口等。

在底板上焊接有真空金属陶瓷接头，用来实现信号的引出和高压的引入。系统包括两个50针的多芯接头，每根读出条通过Kapton电缆与多芯接头相接。阳极丝和阴极板分别与两个高压接头相接，实现高压的引入。

接头均採用玻璃陶瓷密封技术（Glass-ceramic sealing technology），不鏽钢材料。耐压高于60atm；漏气率（Leak Rate）<1x10-10 atm-cc/sec (He)。多芯接头的安全电压和电流为500V5A；高压接头15000V7A。

为了提高室体内气体的纯度，保证探测器能长时间稳定工作，探测器设有一套循环净化系统。 气体循环净化系统主要包括由电磁泵、净化器两部分。在电磁泵的驱动下，工作气体从室体流出后经过净化器，然后再流回室体。净化器由分子筛和吸收剂构成，作用是吸收氧气、水蒸气以及工作气体（丙烷）分解后的有机产物。

气体压力(Torr) 3040

阴极材料不鏽钢
最大长度(inch/mm): 22.66/575.6
有效长度(inch/mm): 19.68/500.0
最大直径(inch/mm): 1.0/25.4
有效直径(inch/mm): 0.96/24.38
连线器 HN 型
有效体积(cm3): 219
工作温度 C: -50- +100
电性能参数
推荐工作电压(V): 1150
允许工作电压範围(V): 1050-1300
最大坪斜率(%/100V): 1
最大解析度(%fwhm): 10
管子电容(pf): 8
热中子灵敏度(cps/nv): 104