2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of the broadband neutron detector
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20K05392
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute |
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Principal Investigator |
小宮 一毅 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部物理応用技術部電気技術グループ, 副主任研究員 (40578001)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武内 陽子 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部物理応用技術部電気技術グループ, 副主任研究員 (40780987)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 中性子検出器 / 中性子変換膜 / ガス放射線検出器 / ガス電子増幅器 / 高温同時焼成セラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、中性子変換膜の開発と電子増幅部の改良を行った。中性子変換膜部は昨年度、樹脂フィルムにアルミ薄膜と同位体ホウ素薄膜を積層した構造で良好な結果を得ているが、計画時に想定をした樹脂フィルムに金属薄膜と同位体ホウ素薄膜をモザイク状に配置する構造も併せて開発おこなった。現時点では、フォトリソグラフィー技術と成膜技術、リフトオフ技術を用い、１パターンが０．５ミリ平方サイズのモザイク状パターンの構造を有した２．５インチサイズの変換膜の作製にほぼ目途が立った。
また、電子増幅部の改良は、ＨＴＣＣ(高温同時焼成セラミックス)をベースとした穴あき電極にマグネトロンスパッタ装置を用い同位体窒化ホウ素をコーティングすることで、熱中性子の感度向上を目指した穴あき電極の開発をおこなった。当初は、ＨＴＣＣをベースにした穴あき電極で部分的な短絡があり予定していた絶縁性（数百ＭΩ）が得らなかった。そこで、ＨＴＣＣの両面にある白金導体膜の膜厚など構造と試作プロセスの見直しをおこない使用可能な絶縁性を得ることが出来た。その後、マグネトロンスパッタ装置を用い同位体窒化ホウ素をコーティングして評価をおこなったが、同位体窒化ホウ素を成膜した後に絶縁性が著しく低下する。同位体窒化ホウ素を反応性スパッタにて成膜しているが、反応性スパッタのため一部の同位体ホウ素が窒化せず想定した絶縁性能が出ていないことが考えられ、現在、原因の究明をおこなっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナ感染症の蔓延の影響により、材料費の高騰および入手に影響があり、予定していたHTCC製穴あき電極の入手に時間がかかってしまった。また反応性スパッタによる同位体窒化ホウ素膜が想定通りのものではなかったため、予定していたCf-252放射線源を利用して熱中性子と高速中性子の基本的な評価実験をおこなうことが出来なかった。しかし、小さいながらも0.5ミリ平方サイズのモザイク状パターンの構造を有した2.5インチサイズの中性子変換膜の試作に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子変換膜部は、当センターで加工可能な最大サイズとなる４インチサイズでモザイク状中性子変換膜の試作をおこなう。また、この中性子変換膜と一昨年試作した樹脂フィルムにアルミ薄膜と同位体ホウ素薄膜を積層した中性子変換膜の２種類を検出器となるガス電子増幅器に実装して、試作した中性子変換膜の性能を、Cf-252放射線源を利用して熱中性子と高速中性子の基本的な評価実験をした後、小型パルス中性子源源を用い、熱中性子と高速中性子の波長別中性子ラジオグラフィ用検出器としての有効性を明らかにしていく。
また、電子増幅部となる穴あき電極は、同位体窒化ホウ素の反応性スパッタの条件見直しをおこない、絶縁性の向上を検討していく。また、同位体窒化ホウ素の反応性スパッタでのコーティングが難しい場合は、材料そのものを位体窒化ホウ素に置き換えコーティングが可能であるか検討をしていく。
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| Causes of Carryover |
本年度、計画していたCf-252放射線源と小型パルス中性子源を用いた熱中性子と高速中性子の評価実験が試作サンプルの遅れなどにより実施できなかったため、放射線検出器であるガス電子検出器に充填する予定であった電離ガスを使用しなかった。このため、電離ガスの購入費用として計上していた費用について差額が生じた。
次年度にて、Cf-252放射線源と小型パルス中性子源を用いた熱中性子と高速中性子の評価実験を計画しているため、この際に使用する電離ガスの購入に充てる予定である。
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