2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of neutron imager with glass capillary plate

Research Project

Project/Area Number	15K13474
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	門叶冬樹山形大学, 理学部, 教授 (80323161)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	住吉孝行首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30154628)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	中性子 / イメージング / 微細加工 / 検出器
Outline of Annual Research Achievements	微細な電極構造を持つマイクロパターンガス検出器（MPGD）を用いて中性子イメージングの開発を行った。MPGDの素材として、300 μm厚のガラス基板に直径50 μm径の小さな穴が64 μm間隔で規則正しく無数に開いたガラスキャピラリープレートを用いた。中性子変換材として 10Bが蒸着されたAl窓を製作した。中性子と10Bの相互作用により発生したアルファ線または7Liは、Ne (90%) + CF4 (10%)混合ガス中を通過する際に一次電子を生成する。その飛跡をCMOSカメラで撮像することができる中性子イメージング検出器を試作し、X線および中性子源で撮像試験を行った。また、原子力研究開発機構で開発されたモンテカルロ計算コードPHITSを用いて中性子に対する細孔型MPGDの応答性を評価した。 PHITSコードを用いたシミュレーションの結果から、3 μmの厚みを持つ10BをAl窓に蒸着し入射窓を作製し、中性子イメージング検出器を試作した。中性子のイメージング試験は，京都大学加速器中性子源KUANSからの熱中性子ビームおよび京都大学原子炉実験所KURからの冷中性子ビームを用いて行った。イメージング用のサンプルを透過した中性子は10Bで捕獲され、放出されたアルファ線（7Li）を10Bが蒸着されたAl窓とCPの上面部間の有感領域（3 mm）で検出した。有感領域に作られた一次電子は，CPの細孔内でガス分子を雪崩的に電離・励起し、その際に発生したガスシンチレーション光をミラー光学系で反射しCMOSカメラシステムで撮像することに成功した。