基于THGEM的同步辐射X射线衍射仪及光栅相位衬度成像研究

A large area detector is important for synchrotron radiation experimental study. Now, the synchrotron radiation detectors is still lagged behind the third generation synchrotron light source and most of the domestic radiation detectors rely heavily on the expensive imported-devices. In this project, we are going to develop a one-dimensional parallax-free X-ray diffractometer to achieve the dynamic measurement of the powder diffraction and study the grating-based phase-contrast imaging by using the thinner-THGEM, which is a kind of Micro-Pattern Gaseous Detectors (MPGD), cheap and easy to be manufactured of large area. The results of this project will promote innovative capacity and independent research of the domestic synchrotron radiation detector.

大面积探测器是同步辐射实验研究的重要手段，目前应用于同步辐射的探测器仍落后于第三代同步光源，国内辐射装置仍大量依赖昂贵的国外进口仪器，微型结构气体探测器（MPGD）的发展使得大面积且经济的探测器成为可能，为此我们利用自主研制的薄型THGEM开展一维弧形无像差X射线衍射仪研制，以实 现粉末晶体衍射动态测量，并同时开展基于THGEM的光栅相位衬度成像研究，为实现大面积光栅微分相位衬度成像方法在医学成像等领域的应用推广，开展前期实验研究工作。本项目的研究成果将推进国内探测器创新能力和自主研发工作，为在一些同步辐射实验平台上作为昂贵的半导体探测器的互补。

本研究围绕同步辐射X射线衍射测量，研制了基于薄型THGEM的一维弧型无像差X射线衍射仪及二维反射式X射线衍射仪，并在北京同步辐射装置开展X射线衍射实验测量，探测器的探测角度>90o ，角度分辨0.148o，动态范围105，清晰测量出TiO2、SrO2等样品的X射线衍射谱。开展了THGEM新工艺研究，大面积THGEM探测器以及新型探测器研制，试验了机械钻孔、激光打孔、整板腐蚀、掩膜腐蚀及电化学抛光等THGEM制作工艺流程，实现大面积THGEM工艺标准化稳定生产，并提供国内外研究院校多批次THGEM膜。还开展了基于THGEM的二维探测器应用研究，包括紧凑型THGEM衍射仪，探测面积为20cm×20cm的α源表面污染检测仪，数字强子量能器灵敏层探测器等。