冷中性子シンチレーションカウンタ

• Project/Area Number: 11874059
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理学一般
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 清水 裕彦 理化学研究所, 情報基盤研究部・イメージ情報技術開発室, 研究員 (50249900)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥 隆之 理化学研究所, 情報基盤研究部・イメージ情報技術開発室, 基礎科学特別研究員 (10301748) ; 大谷 知行 理化学研究所, 研究基盤ツール開発推進グループ, 研究協力員(研究職) (50281663) ; 佐藤 広海 理化学研究所, 情報基盤研究部・イメージ情報技術開発室, 基礎科学特別研究員 (20300874) ; 猪野 隆 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (10301722) ; 加藤 博 理化学研究所, 宇宙放射線研究室, 先任技師
• Project Period (FY): 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1999: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 冷中性子検出器 / 中性子画像検出器 / 中性子シンチレータ

Research Abstract

本研究の目的は、高計数率で動作し1ミリ以下のレベルの位置分解能を持つ次世代型中性子画像検出器として、冷中性子領域で十分な感度を持つと考えられるシンチレータGd_2SiO_5:Ce(GSO)の冷中性子に対する特性を実験的に求めることにある。
実験は500μmの厚みのGSO結晶に日本原子力研究所の波長6Åの冷中性子ビームを入射させて行った。生じる発光を光電子増倍管で捕らえることによってパルス波高分布を計測するとともに、イメージインテシファイアを用いて位置分解能を計測した。パルスの時問幅は60nsで高計数率動作が可能である。冷中性子によって発生する内部転換電子に伴う発光ピークを波高分布の中で明確に捕らえることに成功し、γ線と分離することが可能であることが立証された。また位置分解能はFWHMで1.3mmと求められた。この中性子検出位置の広がりの原因は、GSOの厚みが500μmと必要以上に厚いことによる。中性子に対する感度を保つためには数10μmあれば充分である。この不必要な厚みによってシンチレーション光がGSO内部で拡散することによって位置分解能が悪化していることが解析の結果明かとなった。その結果、100μm程度以下の厚みのGSO結晶を用いることによって位置分解能を100μm以下に改善させることが可能であることが示された。また薄いGSO結晶を用いることによって、γ線に対する感度を大きく低減させることが可能で、実用可能な実時間型高計数率の精細な中性子画像検出器が構成できることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] F.Tokanai,K.Morimoto,T.Oku,T.Ino,J.Suzuki,T.Ikeda,W.Ootani,C.Otani,H.Sato,H.M.Shimizu,Y.Kiyanagi,T.Hirota: "Cold Neutron Imaging Detection with a GSO Scinitillator"Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A. (出版中). (2000)