2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on production of Low-energy light ions in proton- and neutron-induced reactions and their transport in material and biological body
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21H01863
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡辺 幸信 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (30210959)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川瀬 頌一郎 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (10817133)
中山 梓介 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (30758610)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 陽子・中性子核反応 / 軽イオン生成 / nTD-Si検出器 / パルス波形粒子識別 / 核反応モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、原子炉で発生させた中性子をSi単結晶に照射して半導体化する中性子ドーピング（nTD）法で製造された高品質のSi半導体（nTD-Si）検出器の性能評価試験と理論モデル計算コードCCONEを使った二重微分断面積（DDX）の予備計算を主として実施した。
(1) 九州大学加速器・ビーム応用科学研究センターでの検出器テスト
当センターのタンデム加速器施設にて、Al標的にLi-7ビームを入射して核反応で放出される荷電粒子（陽子、重陽子、三重陽子、α粒子）に対するnTD-Si検出器の粒子識別性能を調べた。nTD-Si検出器からパルス信号波形をデジタイザで処理してPCに取り込む多重チャネルデータ収集系を構築し、パルス波形の形状の違いからイオン種を弁別する波形解析法を適用したデータ解析ツールを開発した。まず、nTD-Si検出器の印加電圧の最適化を行った。次に、検出器面の入射位置及び入射角度による粒子識別性能を調査した。前者は粒子識別性能に影響を与えないが、荷電粒子の入射角度に伴って波形解析法による粒子識別性能が変化することを明らかにした。この実験結果に基づいて、DDX測定に適した計測システムの設計を行った。
(2)理論モデル計算コードの予備解析
本測定に先立ち、炭素標的に対する先行研究データを収集し、理論モデル計算コードCCONEを用いた予備解析を行った。軽核標的の場合、離散的励起準位からの粒子放出を考慮する必要があり、その影響は放出荷電粒子のエネルギースペクトルの低エネルギー領域に顕著に現れることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
広範なエネルギー領域に亘る軽イオンエネルギー分布測定用検出器システムは、nTD-Si検出器のみでなく、通常のSi検出器ととCsI検出器からなるカウンターテレスコープも必要である。CsI検出器用のCsI結晶の入手の遅延により、カウンターテレスコープの製作及び性能評価テストまでは至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)検出器システムとデータ解析手法の開発
通常のSi検出器とCsIシンチレーション検出器を組み合わせた軽イオンエネルギー分布測定用検出器システムを製作し、性能評価を行う。多角度同時計測のための計測システムの設計・製作を実施する。より低いエネルギー領域（2MeV以下）に対して、パルス波形の形状の違いからイオン種を弁別する波形解析法のさらなる改良（波形データの平滑化手法や機械学習の応用等）を行う。
(2)九州大学加速器・ビーム応用科学研究センターでの陽子入射実験
開発した検出器システムを用いて、炭素やアルミニウム標的等に対する14MeV陽子入射実験を実施し、放出軽イオンのエネルギー・角度分布の取得を目指す。
(3)理論モデル計算との比較
理論モデル計算コードCCONEを用いて、(2)で取得した新規データや先行研究データに対する理論モデル解析を行い、含まれる各種物理パラメータの決定とその妥当性の検討を継続して行う。
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