Development of high sensitive neutron detector

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K03686
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 宇野 彰二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (70183019)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 量子ビーム / 放射線 / 中性子 / 高感度 / 2次元画像 / 放射線検出器 / 両面セラミック基板 / 高速データ転送

Outline of Annual Research Achievements

中性子感度を向上させるためには、GEMにボロンを付加して、積層すればよいことは、シミュレーション等で分かっている。しかし、これまでの研究により、ボロンを付加するとGEMの穴内にもボロンが付着して、GEMとして動作させるための電圧を両面間に印可することができないという問題があった。また、印可することができたとしても、使用中に放電等で、途中から使用できなくなるという問題があった。これを解決するために、この科研費で放電しても壊れないセラミックGEMにボロンを付加したボロンGEMの製作を行ってきた。穴加工が終わったセラミックGEMにボロンを付加すると通常のGEMと同様に穴内にボロンが付着する問題があることは1年目の研究で分かっていた。そこで、穴加工する前のセラミックGEMにボロンを付加して、その後、穴加工する方法でGEMを製作して試験を行った。この場合は、GEMとして使用できる電圧をかけられることは確かめられた。しかし、焼結させる段階で、ボロンが表面からなくなってしまうようで、中性子に対して、感度がないことも判明した。そこで、まず、ボロンをいくつの方法でアルミ板につけることを試みた。そうするとある一つの方法で、ボロンを安定して付加することができ、しかも、中性子感度がそれほど劣化しないことが確かめられた。また、その方法で、穴加工が終わった小さなセラミックGEMにボロンを付加しても、GEMとして動作させることができる電圧を印可することができることも確かめられた。これらの結果をもとに、中性子感度を持つボロン10を濃縮したスパッタ用ターゲットを購入して、通常サイズ（10㎝角）のボロンGEMを製作するための準備を整えた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2019年度にこれまでと少し違った方法でボロンをGEMに付加することを試みた。それを試験した結果、まだ、小さいサイズではあるが、うまくいきそうであることがわかった。これは、これまで長い間まったくうまく製作することができなかったボロンを付加して、中性子感度を持たせながら、GEMとして動作させることができる電圧を両面間に印可することが可能なボロンGEMを製作できる見通しが立ったことを示している。

Strategy for Future Research Activity

昨年度までに小さいサイズながらボロンを付加したGEMを製作することができた。また、中性子に感度があるボロン10を濃縮したスパッタ用ターゲットも購入することができた。今後は、通常サイズ（10㎝角）のボロンGEMを製作して、中性子ビームを利用して、実際に使用することができるかどうかを検証する。それが確認できた段階で、細かな製作のパラメーターの最適化も行う。また、学会発表などを通して、成果を公表していく。さらに、サイズの大きなものへの応用、読み出し電子回路の改良を目指して、別の科研費等を応募するために資料整理を行う。

Causes of Carryover

予定していた通常サイズのボロンGEMの製作が装置の故障等で遅れがでたため、それを使っての試験ができずに年度末になってしまった。