一、公司情况:
见微科仪(安徽)技术有限公司(以下简称见微科仪)是由中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室(以下简称国重实验室)核心团队成员依据中国科大赋权转化成果转化试点办法于2023年5月发起设立,面向多场景的辐射检测需求,致力于提供优质方案和先进仪器设施。见微科仪基于国重实验室团队在辐射探测领域深厚技术积累,起步于团队具有完全知识产权和核心技术的微结构气体探测器及其读出电子学,逐步扩展覆盖闪烁体、半导体等全种类辐射检测仪器及相关核电子学技术与服务。见微科仪以辐射探测领域高科技研究与应用为导向,以核电、新型放射医疗等应用为切入点,逐步成为覆盖科研、教育、工业等领域的辐射探测方案与仪器供应商。
二、赋权项目技术及成果情况
1.核心技术
气体探测器作为历史最悠久的辐射探测器之一,起源于十九世纪八十年代的核物理实验研究,经过一百多年的发展,现已具有很多成熟类型,成为辐射探测器大家族的重要成员。得益于气体介质的特点,气体探测器结构灵活,功能多样,性价比高,易于大规模使用,因此从计数测量和剂量检测,到低能下的能量测量,再到精确的位置测量和快速时间测量等各方面都有着广泛应用。微结构气体探测器(MPGD)具有高计数率能力、高位置分辨、良好的时间分辨和能量分辨、抗辐照、离子和光子反馈小、能大面积制作等优良特点,代表了当前气体探测器发展的主流和前沿,其研究与应用也已经从粒子物理与核物理实验延伸到更广阔的领域,包括核医学、核能、国土安全与国防建设、无损检测和剂量学等。
见微科仪创始人团队长期以来一直围绕微结构气体探测器及其电子学的发展前沿,开展探测器研制和应用研究。团队专注于制作工艺和性能研究,并掌握了微网格气体探测器(Micromegas)从原材料到成品探测器的完整制作工艺,并具有完全自主的知识产权。相比于国际上现有的光刻蚀方法,热压接探测器综合性能更加优异,且对环境无污染,具有更好的灵活性。
2.项目成果
创始人团队面向科学实验研究中多样化应用需求,不断提升探测器工艺方法,探索突破微结构气体探测器的性能极限,为科学实验与应用研究提供关键技术支撑:①取代PandaX-III实验中性能不达标的进口探测器,建成国际首个基于MPGD的无中微子双倍衰变稀有事例搜寻实验工程样机。②为下一代对撞机实验开展探测器技术预研,研制宽动量范围环形成像切伦科夫探测器样机原型。③为中国散裂中子源白光中子源开发具有高颗粒度读出的成像型中子探测器,用于中子束流检测和中子核数据测量实验研究。
面向辐射应用领域需求,研发具有高径迹分辨、极低本底等领先指标的辐射检测与成像装置原型,推动科技成果转化服务于国计民生。①开发了大面积、高分辨的缪子散射和透射成像装置原型,开展缪子成像观测研究。②开发了一套基于TPC的新型低本底αβ检测装置原型,其本底计数率比目前主流的商业产品降低了50倍以上。③针对新型放射医疗中高流强束流检测需求,研制高流强质子、中子束检测装置原型,并在质子医疗和硼中子俘获治疗束线上实现试验验证。
三、技术应用场景
1.超低本底α、β检测仪
α、β检测在核电安全、核废料处理、环境检测、食品安全等领域有着广泛的应用,目前该领域的高端检测设备主要依赖进口。研究团队另辟蹊径,提出采用基于低本底、高分辨的时间投影室(TPC)方案来实现α、β检测,可以在最大程度上降低仪器自身的放射性本底,从而实现极低探测限的测量。这是一种有别于传统(如正比计数器)的新型检测方案,可获得被测样品的α、β射线的计数、能谱和分布图像等信息。
借助多维度物理信息就已经能够在最大程度上压低本底,从而可避免使用大体积、大质量的铅屏蔽材料,为实现轻量化、便携式的检测装置提供了技术上的可行性。
图1 低探测限α、β检测仪器工作原理示意图
基于这一思路,创始人团队采用热压接Micromegas探测器,配合多通道波形采样读出电子学,研制了一台原理样机。测试结果表明,采用该方案,在无屏蔽的实验室环境下,就能够将仪器自身的α本底压低到<0.002 cpm的水平,这比目前主流的基于正比计数器的商业仪器提高了50倍以上(如ORTEC MPC-9604本底计数为0.05cpm)。
图2 标准化测量仪器外形设计结构图与爆炸装配图(有窗型)
2.新型放射医疗强流束流检测仪器
基于质子、重离子等高能带电粒子束的新型放射医疗相比于传统的伽马射线治疗具有突出的优势,是当前放射医疗发展的主要方向。新的放疗模式对质量保证(QA)设备带来了新的技术挑战。
MPGD因其具有抗强磁场、超高计数率、抗辐照损伤、高位置灵敏等突出优势,提供了满足放射治疗中所需QA设备的新方法。团队首先基于Micromegas的光读出方法,研制了用于单脉冲粒子数高达109质子铅笔束流的束流位置、流强检测仪,并成功获取成像数据。团队基于此将继续开展其产品设计和制造,并同时开展电离室、瞬发伽马检测仪等覆盖放射治疗全方位QA需求的设备开发。
3.高分辨径迹探测器系统
大面积、高分辨径迹探测是MPGD突出的优势特点之一,在教育科研等方面具有丰富的应用场景,其中,缪子成像技术是研究和应用的热点方向之一。缪子(μ)成像技术作为现有辐射成像技术的重要补充,在国土安全、国防、自然灾害预警和矿藏勘探等国家重大需求领域,以及地质学、考古学等学科交叉领域有着广泛而重要的应用前景。
图3 缪子成像应用场景