ВАКУУМНЫЙ ЭМИССИОННЫЙ ПРИЕМНИК-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2024 года по МПК H01J31/50 

Изобретение относится к приемникам-преобразователям изображений объектов, и может быть использовано при получении изображений объектов в потоках тепловых нейтронов. Например, оно может быть использовано при решении ряда задач связанных с неразрушающим определением кристаллических и магнитных характеристик различных веществ, приборных структур и конструкций.

В настоящее время, неразрушающая, в силу малости энергий тепловых нейтронов, диагностика объектов с использованием потоков тепловых нейтронов базируется на процессах промежуточной конвертации нейтронов в потоки протонов и альфа-частиц, посредством использования материалов-конвертеров, ядра атомов которых, испытав процессы захвата и деления тепловых нейтронов, вызывают первичную ионизацию и возбуждение ядер исследуемого вещества. Важными параметрами при выборе материала-конвертора являются сечение захвата (поглощения) тепловых нейтронов ядрами вещества-конвертера и вероятность последующего деления ядер вещества конвертера на дочерние ядра, сопровождаемого их первичной ионизацией с выбросом высокоэнергетических частиц, - (n, f), (n, p), (n, α), (n, γ), - либо γ- квантов. Значит важным становится и возможность получения в исследуемом материале высоких концентраций дочерних ядер, а также их коммерческая доступность.

Таким образом, появление продуктов реакций тепловых нейтронов с веществом-конвертером (альфа- частицы, протоны и γ- кванты), будут пропорционально не только отражать плотность в исследуемом пространстве потока тепловых потока тепловых нейтронов, но и давать информационный сигнал о результатах взаимодействий тепловых нейтронов с исследуемым образцом - веществом, структурой. Все это создает условия для возможности выполнения исследований объемных свойств вещества с высоким пространственным из-за предельно малого сечения захвата тепловых нейтронов ядрами вещества-конвертера и амплитудным разрешением, так как сечения взаимодействия вторичных частиц-протонов, альфа-частиц - с исследуемым веществом уже достаточно значимы, на несколько порядков больше, чем сечения взаимодействия тепловых нейтронов с веществом.

Существуют различные архитектуры детекторов тепловых нейтронов. Газонаполненные детекторы тепловых нейтронов используют газовые смеси таких изотопов как ³He, ¹⁵⁵Gd, ³He + инертный газ - для уменьшения длины свободного пробега продуктов конверсии [1, 2]. Изотопы для смесей веществ-конверторов выбираются с наибольшим сечением захвата тепловых нейтронов. При этом, стараются исключить изотопы, распад которых сопровождается рождением свободных электронов и γ- квантов (они вызовут ложные срабатывания и снизят отношение сигнал/шум). В частности, это касается гадолиния - изотопа с наибольшим сечением процесса захвата тепловых нейтронов (60740 барн), ему предпочитают изотоп ³He (сечение захвата 5328 барн). При этом, для повышения концентрации ядер-конвертеров, а значит и вероятности процесса конверсии повышают давление изотопа гелия в рабочей камере детектора до 20 атмосфер. Для повышения степени локализации места конвертации теплового нейтрона - для улучшения пространственного разрешения увеличивают зарядовое число газовой смеси, для чего используют, дополнительно, инертные газа (Ar, Kr, Xe). К значимым недостаткам газовых детекторов относят их большие размеры, а высокое давление в камере приводит к необходимость использовать толстые стенки входного - для тепловых нейтронов окна, что затрудняет диагностику структурных параметров исследуемых объектов из-за частичного рассеяния тепловых нейтронов веществом окна.

Помимо представленных изотопов используют, также, трифторид бора (BF₃). Однако, он является крайне токсичным и коррозиционно-активным (приводит к деградации рабочей смеси вещества конвертера), а в эффективности взаимодействия значительно уступает гелиевому при одинаковом избыточном давлении [3].

Другой структурный тип детекторов - пленочные детекторы. К ним относятся детекторы тепловых нейтронов на основе изотопа ⁶Li (сцинтилляционные детекторы, сечение захвата 940 барн). Их преимуществом является возможность создавать детектирующие поверхности различной формы. К их недостаткам следует отнести малый выход фотонов на нейтрон (~6000 фотонов/нейтрон) и высокая гамма-активность [4]. Тепловые нейтроны взаимодействуют с ядрами пленки вещества-конвертера, покрывающего поверхность исследуемого объекта - конструкции, приборной структуры, создавая в процессе ядерной реакции вторичные частицы, которые и будут взаимодействовать с материалом. К их преимуществу можно отнести высокую локальность взаимодействия (реакция с выбросом вторичной частицы имеет локальность ~1-10 А), а к недостаткам - резкое снижение возможности диагностика объема материала, так как у вторичных частиц сечение захвата исследуемым веществом существенно большие.

К пленочным детекторам относят и детекторы на основе изотопов бора, формируемых посредством магнетронного осаждения пленок изотопов бора на поверхность (¹⁰В, 3837 барн).

Существуют плоскопараллельные резистивные камеры (ППРК) нейтронных детекторов с пленками карбида бора (В₄С) обогащенными по изотопу ¹⁰В (~ 95%), и расположенными в газовом промежутке камеры [5]. ППРК включают в себя, как правило, несколько газовых промежутков. К недостаткам ППРК следует отнести жесткие требования к параллельности пластин (допуск - не более 1 мкм), сложность конструкции, прозрачность считывающих электродов для индуцированных сигналов. Отступления от плоско-параллельности конструкции приводят к изменению вектора напряженности электрического поля что вызывает изменения режимов газового усиления в многокамерном изделии [6]. Детекторы этого типа все же нашли широкое применение в физике высоких энергий, но работают они в проточном режиме (рабочая газовая смесь постоянно обновляется).

Общими недостатками перечисленных выше аналогов являются невысокие отношения величин сигнал/шум, связанные с малым сечением захвата тепловых нейтронов ядрами исследуемых веществ, и значимости в силу этого величин возможных флуктуаций концентраций атомов и молекул проточных газовых смесей - конвертеров. Более того, происходит значительное ухудшение соотношения сигнал/шум в процессе последующего усиления информационного сигнала внешними электронными системами - усилителями токов и напряжений, из-за собственных электрических шумов - фликер-шума, тепловых и фотонных шумов, таких усилителей и дрейфа нуля в схемах усиления при измерениях в режиме постоянного тока.

При решении ряда задач, связанных с неразрушающими исследованиями веществ и конструкций, важна информация не только о параметрах веществ и приборных структур, но и информация о пространственном распределении потока тепловых в стационарных, достаточно больших по размерам, конструкциях, в том числе в функционирующих объектах, в рабочем режиме. Решение таких задач требует создания компактных мобильных диагностирующих устройств, способных с приемлемым отношением сигнал/шум выполнять неразрушающие измерения картин изображений объектов в потоках тепловых нейтронов.

Прототипом, наиболее близким по конструкции нами заявляемому изделию, выбран эмиссионный приемник изображений имеющий архитектуру электронно-оптического преобразователя [7], работа которого основана на интеграции в едином вакуумном корпусе ряда физических эффектов, обеспечивающих пропорциональное преобразование картины фотоизображений информационного сигнала посредством внешнего фотоэффекта в изображение в потоках электронов, последующее его усиление с использованием эффекта вторичной электронной эмиссии, и заключительное преобразование, с использованием эффекта катодолюминесценции, информационной картины во вторичных электронах в картину изображений в потоках фотонов видимой части оптического диапазона. Для реализации указанной последовательности процедур - физических эффектов) конструкция прототипа объединяет в едином вакуумном (10^-9 мм рт.ст.) корпусе такой последовательный ряд базовых элементов как входное окно, фотокатод, микроканальную пластину и катодно-люминесцентный экран.

Задачей настоящего изобретения является поиск конструкции приемника изображений, позволяющей регистрировать изображения в потоках тепловых нейтронов, и использующей малошумящие процессы внутреннего усиления и преобразований, не ухудшающие отношения сигнал/шум, и обеспечивающие приемлемое пространственное разрешение.

Сформулированная задача решается посредством внесения ряда изменений в конструкцию прототипа, представляющую совокупность объединенных вакуумным корпусом входного окна, микроканальной пластины, и катодно-люминесцентного экрана, и отличающегося тем, что входное окно выполнено из материала прозрачного для потоков тепловых нейтронов, а микроканальная пластина выполнена из поликристаллической алмазной пленки легированной бором, и между микроканальной пластиной и входным окном расположен конвертор тепловых нейтронов в потоки высокоэнергетических микрочастиц, выполненный из поликристаллической алмазной пленки легированной бором и содержащей изотоп ¹⁰В, и изготовленной в виде сетки с периодом близким диффузионной длине электронов в поликристаллической алмазной пленке.

Возможность реализации заявляемой функции - регистрация, преобразование, усиление и распознавание информационной картины в потоках тепловых нейтронов, с приемлемым соотношением сигнал/шум, обеспечивается разработанной нами технологией формирования (PECVD рост) сетчатых структур из поликристаллических алмазных пленок, легированных бором, а также владением высоковакуумными технологиями изготовления приемников изображений в архитектуре электронно-оптического преобразователя [8-10]. Предложенная конструкция прибора позволяет реализовать заявленную функцию. Действительно, в конвертере и МКП она обеспечивает:

- протекание ядерных реакций в объеме вещества конвертера с генерацией альфа-частиц, последующего их ускорения и пропорционального преобразования полученной ими кинетической энергии в неравновесные электроны;

- частичное усиление информационного сигнала посредством умножения потоков рожденных неравновесных электронов с использованием умножения вторичных электронов;

- выход неравновесных электронов в каналы пластины - конвертора, частичное усиление информационного сигнала посредством лавинного умножения потока электронов в каналах пластины за счет вторичной эмиссии электронов;

- лавинное умножение потока электронов в каналах микроканальной пластины;

- обратное преобразование усиленной электронной картины изображений во вторичных электронах, в фотонную картину изображений в фотонах видимой части оптического диапазона. Использование микроканальной пластины в качестве пропорционального усилителя сигнала, выполненной в виде сетки из поликристаллической алмазной пленки легированной бором, позволяет усилить сигнал в ~ 1000 раз, и при этом избежать ухудшений отношения сигнал/шум реализованного в конвертере С*:¹⁰В, наблюдаемых при традиционных способах усиления сигнала. Гарантией тому являются широкозонность алмаза, его термическая и радиационная стойкость и химическая инертность. С учетом предварительного усиления картины изображений во вторичных электронах осуществленного в конвертере ~ в ~ 100 раз, усиления в МКП и последующего усиления при обратном преобразовании потока электронов в поток фотонов, теоретически коэффициент преобразования пропорционален величине отношения энергия вторичных электронов к энергии образования неравновесной электронно-дырочной пары, с поправкой на величину квантовой эффективности рекомбинации этой пары с излучением фотона видимой части оптического диапазона. Процесс обратного преобразования сопровождается усилением сигнала ~ в 10 раз (из-за малости времени термолизации энергии электронов в веществе КЛЭ). Таким образом, полное усиление обеспечиваемое прибором, составит величину ~ в 10⁶ раз.

На Фиг. 1 представлено заявляемое устройство, где: 1 - вакуумно-плотный корпус, интегрирующий базовые узлы детектора, 2 - входное окно, выполненное из материала прозрачного для потоков тепловых нейтронов, 3 - конвертер информационных потоков в тепловых нейтронах в потоки протонов и альфа-частиц, 4 - микроканальная пластина (МКП), сформированная в виде сетчатой структуры из поликристаллической алмазной пленки легированной бором, с периодом сетки близким диффузионной длине неравновесных электронов в поликристаллической алмазной пленке, 5 - катодно-люминесцентный экран (КЛЭ), расположенный на волоконно-оптической пластине - 6, 7 - контакты к элементам.

Работа приемника-преобразователя изображений в тепловых нейтронах осуществляется следующим образом. Через входное окно прибора на поверхность конвертера проецируется картина изображений объектов в потоках тепловых нейтронов. Носители изображений - тепловые нейтроны проникают в объем сетчатого поликристаллического алмазного слоя, легированного бором и содержащего изотопы ¹⁰В конвертера, рождая по пути следования в ходе ядерных реакций альфа-частицы с энергией 1,47 МэВ. Рожденные альфа-частицы ускоряются в поле приложенной к конвертеру разности потенциалов по направлению к входному окну - в направлении противоположном первоначальному потоку тепловых нейтронов, генерируя неравновесные электроны в количестве пропорциональном набранной в процессе дрейфа кинетической энергией. Рожденные неравновесные электроны, в том же поле конвертера, устремляются в противоположную протонам и альфа-частицам сторону, выходят в каналы сетчатого конвертера, в виде вторичных электронов, ускоряются при движении в каналах, умножаясь при столкновении с поверхностью каналов алмазной сетки тела конвертера. Два цикла размножения вторичных электронов в каналах пластины - конвертера умножат их поток, как минимум, в ~100 раз. Рожденный и предварительно усиленный поток вторичных электронов, несущих информацию об объекте, проецируется на МКП - микроканальная пластина, функционально выполняет роль умножителя потока электронов, умножается в ~ 1000 раз, затем проецируется на катодно-люминесцентный экран (КЛЭ, и через процесс катодолюминесценции преобразуется в поток фотонов, с коэффициентом умножения ~ 10 раз. КЛЭ сформирован на волоконно-оптической пластине (ВОП), что позволяет избежать ухудшения пространственного разрешения при выводе картины оптического изображения из вакуумированного корпуса прибора. Таким образом, в результате ряда последовательных преобразований, получаем изображение объекта в потоках фотонов оптического диапазона, которое является копией изображения объекта в потоках тепловых нейтронов, пропорционально преобразованного и усиленного в потоках электронов, при полном коэффициенте усиления не менее чем в 10⁶ раз.

Оценка чувствительность предлагаемого вакуумного эмиссионного приемника-преобразователя изображений объектов:

Для оценки эффективности прибора приведем ряд экспериментально известных параметров и фактов. Известно, что в природном боре содержится ~ 19% изотопа ¹⁰В и 81% изотопа ¹¹В. Известно, также, что сечение захвата теплового нейтрона изотопом ¹⁰В составляет ~ 4000 барн (т.е. 4×10^-25 м²). В силу того, что речь у нас идет о регистрации изображений в тепловых нейтронах (т.е. их кинетические энергии равны энергии тепловых колебаний кристаллической решетки), то траектория движения тепловых нейтронов не будет прямолинейной. Поэтому, тепловые нейтроны с равной вероятностью могут выйти в любую сторону от пленки, в том числе и в ту из которой только что в нее вошли. Поэтому, вероятность ядерной реакции, сопровождающейся процессом деления ядра вещества конвертера с выбросом альфа-частицы уменьшиться ~ в 4 раза.

В качестве вещества-конвертера мы выбираем алмаз, легированный бором, с включением изотопа бор -10, учитывая при этом следующие факторы:

- продуктами реакции нейтрона с изотопом ¹⁰В являются альфа-частицы;

- сечение взаимодействия альфа-частиц с алмазом велико;

- алмаз термостоек и стоек к дозовым радиационным нагрузкам (10⁸ рад). Если мы легируем алмаз бором в процессе роста пластины до концентраций 5×10²⁰ см^-3 (при данных уровнях легирования бором графитизации алмаза еще не наблюдается), то в монослое на 1 см² будет приходиться атомов бора ~5×10²⁰ штук, а изотопов ¹⁰В в количестве N_M0H0 ≈ (10²⁰)^2/3≈4×10¹³ штук. Суммарная площадь сечений захвата ими тепловых нейтронов в монослое при этом составит S_{в моно}=4000×10^-24×10¹³×4≈1,6×10^-7 см².

Чтобы вероятность реакции захвата теплового нейтрона ядрами вещества-конвертера стала равной единице потребуется количество таких монослоев равное: N_Σ=1 см²/(1,6⋅10^-7см²)≈5×10⁶ штук. Тогда для реализации полного поглощения ядрами конвертера тепловых нейтронов с последующей генерацией альфа-частиц с энергией 1,47 эВ, с учетом размеров периода решетки алмаза (~ 3,57 А), для минимальной толщины слоя-конвертера (С*:¹⁰В), легированного до указанного уровня бором, мы получим величину: d=3,57×10^-8см×5×10⁶штук ≈ 0,18 см=180 мкм.

Рассчитаем ток в детекторе с площадью приемного слоя конвертера в 1 см² при захвате пяти тепловых нейтронов, спроецированных на входное окно детектора. Пусть потери на прохождение входного окна составят одну пятую часть потока нейтронов, то есть из 5 нейтронов информационного потока потеряем 1 нейтрон. Из оставшихся 4-х тепловых нейтронов в силу равной вероятности направлений их рассеяния на остовах решетки, колеблющихся с той же кинетической энергией - два могут отразиться и уйти в том же направлении, из которого пришли. Т.е. оставшиеся два тепловых нейтрона, диффундируя в алмазной пленке легированной бором расчетной толщины, с вероятностью единица встретят на своем пути ядро конвертера и в процессе ядерной реакции генерируют две альфа-частицы с энергией 1,47 МэВ. Приложенная к электродам пленки вещества конвертера электрическая разность потенциалов направит обратно поток альфа-частиц к входному окну, а поток неравновесных электронов пойдет в направлении к входному электроду МКП. Рожденная альфа-частица в алмазной пленке имеет длину пробега существенно меньшую толщины пленки, и потратит свою кинетическую энергию на рождение неравновесных носителей в объеме пленки, с выходом неравновесных электронов в каналы конвертера. С учетом величины энергии рождения в алмазе неравновесных электронно-дырочных пар (~20 эВ), для количество рожденных неравновесных электронов мы получаем величину: N_e≈1,5×10⁶ эВ/20 эВ=7,5×10⁴ штук. Так как период решетки выбран ~ диффузионной длины электронов в алмазной пленке, то с вероятностью в 0,3 неравновесные электроны покинут вещество и выйдут в каналы пленки конвертера. Там они будут подхвачены полем приложенной разности потенциалов, ускоряясь в нем наберут кинетическую энергию, и лавинно умножаться в отношение Е_кин/Е_пары (т.е. примерно в 500 раз). Т.е. в МКП поступят (с учетом гибели на контактах) N_{e в МКП}=7,5×10⁴×0,3×500≈10⁷ штук электронов. В МКП поток электронов умножится ~ в 1000 раз, так что на выходе из МКП он составит величину в ~10¹⁰ электронов. Ускоренные в направлении КЛЭ вторичные электроны, с кинетическими энергиями в ~ 500 эВ генерируют потоки фотонов с усилением в ~10 раз (из-за малости времени термолизации энергии электронов в катодно-люминесцентном веществе, уменьшиться их квантовый выход, и произойдет уменьшение коэффициента усиления ~ с 100 до 10 раз).

Таким образом, количество фотонов составит ~ 10¹¹ штук, а величина соответствующего им тока составит величину в ~ 2 нА.

Т.е. чувствительность нашего детектора с внутренним усилением составила ~ 10¹¹ фотонов на пять тепловых нейтронов (или 2×10¹⁰ фотона/нейтрон), либо 2 нА / пять тепловых нейтронов (либо 0,4 нА/нейтрон).

Таким образом, ожидаемая чувствительность прибора составит величину ~ ΔI/ΔN ≈ 0,2 н А/нейтрон.

Способность приемника-преобразователя изображений выполнять функцию приемника изображений объектов в потоках тепловых нейтронов:

Так как наш прибор является неструктурированным, не матричным приемником изображений объектов в потоках тепловых нейтронов, то показательной становится его характеристика определяющая свойства регистрировать протяженные (в координатах (х,у)) характеристики объектов. Разобьем (условно) приемную площадь конвертера (в 1 см²) нашего приемника изображений - функционально, неструктурированный детектора) - на квадраты, размером в 100×100 мкм². Получим массив в 10⁴ штук таких квадратов. Теперь, если на каждую из таких областей придется по 100 нейтронов в секунду, то с учетом представленных выше потерь мы получим суммарный поток фотонов в ~ 10¹⁶ штук, или суммарный выходной ток ~ 400 мкА. Т. е. динамический диапазон по входу приемника достаточно широк (~ пять порядков); пространственное разрешение картины изображений будет определяться периодом алмазных решеток пластин конвертера и МКП.

Предложенная конструкция, сохраняя компактность, термо- и радиационную стойкость, стойкость к механическим воздействиям, свойственные прототипу, позволяет при этом реализовать функцию неразрушающего детектирования и распознавания изображений объектов в потоках тепловых нейтронов, которая не может быть исполнена прототипом. При этом, по сравнению с существующими аналогами, заявляемый приемник, выполняющий те же функции, является существенно более компактным и экономически эффективным.

Источники информации:

[1]. Одномерный позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов. А.В. Белашкин и др.//Приборы и техника эксперимента. 2007. № 6. С. 23-29.

[2]. Neutron spectrometry with ³Не proportional counters. M. Manolopoulou et. al. 2012. J. Phys.: Conf. Ser. 366 01 2033

[3]. Rubina Nasir, Faiza Aziz, Sikander V. Mirza. Experimental and theoretical study of BD3 detector response for thermal neutrons in reflecting materials. //Nuclear Engineering and Technology, 2018. Vol. 50, lss. 3. P.439-445.

[4]. Neutron PSDs for the next generation of spallation neutron source. Carel W.E. van Eijk. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 477 (2002) 383-390

[5]. Fischer J., Radeka V. and Boie R.A. (1983) High Position Resolution and Accuracy in ³He Two-dimensional Termal Neutron Detectors. Workshop on The Position-Sensitive Detection of Thermal Neutrons, ILL, Grenoble, France 11-12 Jctober 1982.

[6]. Polese G., Paolucci P., Gomez-Reino R. ab doth. The detector control system for the CMS resistive plate chamber.//J. Phys. Conf. Ser. 219 (2010) 022019 DOI: 10.1088/1742-6596/219/2/022019.

[7]. Патент США № 6847027 B2 - прототип

[8]. Беспалов В.А., Глазов В.М., Ильичев Э.А., Климов Ю.А., Куклев С.В., Кулешов А.Е., Набиев P.M., Петрухин Г.Н., Потапов Б.Г., Рычков Г.С., Соколов Д.С., Фандеев В.В., Фетисов Е.А., Якушов С.С. Разработка и исследование приемников изображений ультрафиолетового диапазона. //Журнал технической физики. 2015. Т. 85. № 4. С. 74-82

[9]. Беспалов В.А., Ильичев Э.А., Казаков И.П., Кирпиленко Г.А., Козлитин А.И., Минаков П.В., Сарайкин В.В., Клековкин А.В., Куклев С.В., Петрухин Г.Н., Рычков Г.С., Соколов Д.С., Теверовская Е.Г. Особенности характеристик солнечно-слепых электронно-оптических преобразователей с алмазными фотокатодами //Письма в журнал технической физики. 2021, № 9, с. 3-6 (DOI: 10.21883/PJTF.2021.09.50897.18480)

[10]. V.A. Bespalov, Е.A. Il'ichev, I.P. Kazakov, G.A. Kirpilenko, A.I. Kozlitin, P.V. Minakov, V.V. Saraikin, А.V. Klekovkin, S.V. Kuklev, G.N. Petrukhin, G.S. Rychkov, D.S. Sokolov, E.G. Teverovskaya. Image Converter Tubes with Diamond Photocathodes and Electron Flow Multipliers //Diamond and related materials Volume 120, December 2021, 108603, https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108603

Изобретение относится к приемникам-преобразователям изображений объектов и может быть использовано при получении изображений объектов в потоках тепловых нейтронов. Технический результат – возможность реализовать функцию неразрушающего детектирования и распознавания изображений объектов в потоках тепловых нейтронов. Вакуумный эмиссионный приемник-преобразователь изображений объектов представляет собой совокупность объединенных вакуумным корпусом входного окна, микроканальной пластины и катодно-люминесцентного экрана. Входное окно выполнено из материала прозрачного для потоков тепловых нейтронов, а микроканальная пластина выполнена из поликристаллической алмазной пленки, легированной бором. Между микроканальной пластиной и входным окном расположен конвертер тепловых нейтронов в потоки высокоэнергетических микрочастиц, выполненный из поликристаллической алмазной пленки, легированной бором и содержащей изотоп ¹⁰В, изготовленной в виде сетки с периодом, близким диффузионной длине электронов в поликристаллической алмазной пленке. 1 ил.

Вакуумный эмиссионный приемник-преобразователь изображений объектов, представляющий совокупность объединенных вакуумным корпусом входного окна, микроканальной пластины и катодно-люминесцентного экрана, отличающийся тем, что входное окно выполнено из материала прозрачного для потоков тепловых нейтронов, а микроканальная пластина выполнена из поликристаллической алмазной пленки, легированной бором, и между микроканальной пластиной и входным окном расположен конвертер тепловых нейтронов в потоки высокоэнергетических микрочастиц, выполненный из поликристаллической алмазной пленки, легированной бором и содержащей изотоп ¹⁰В, изготовленной в виде сетки с периодом, близким диффузионной длине электронов в поликристаллической алмазной пленке.