2017 Fiscal Year Annual Research Report
Simulation of photon yield and quenching characteristics based on physics and chemical processes in liquid scintillator
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26610065
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
阿蘇 司 富山高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (30290737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 正憲 富山大学, 研究推進機構 水素同位体科学研究センター, 准教授 (00334714)
高田 英治 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 教授 (00270885)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Geant4 / 液体シンチレーション / 消光効果 / 計数効率 / クエンチ / ESCR / TDCR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の成果として、これまでに得られている消光効果と発生光子数との関係をまとめた論文が、査読付き論文誌に掲載されることが決定している。また、当初H-3およびC-14への適用を行っていたが、その他の核種S-35およびP-32への適用を行い、計数効率特性やTDCR(Triple to double coincidence ratio)値への影響を評価した。そして、結果を国内外の学会で発表した。これらの成果から、構築した液体シンチレーションの発光シミュレーションは、核種や計測システムによらず適用可能であることを確認し、広く応用できることを示した。
研究期間全体を通じて、液体シンチレーションカウンタ(LSC)装置のモデル化を行い、日立製作所製のLSC-5100とLSC-LB7の２種類の装置に対応するシミュレーションが可能となった。開発したシミュレータは、核種崩壊で放出されたβ線によって起こるシンチレーション発光とその伝搬、そして光電子増倍管で観測される波高分布を計算することができる。計算と測定の波高分布を比較することにより、液体シンチレータの発生光子数が明らかとなった。更に、発生光子数、計数効率、消光効果の指標として一般的に利用されるESCR（外部標準チャンネル比)、そしてTDCRとの相関関係をシミュレーションによって求める手法を示した。
従来法では、事前に測定対象となる核種の標準線源試料を消光効果の条件を変えて複数用意し、計数効率とESCRを測定して校正曲線を作成する必要があった。しかし本研究では、あらゆるβ崩壊核種の試料において、ESCRのみ測定すれば、液体シンチレータの発生光子数が見積もられ、その値をシミュレーションに適用して計数効率を算出することができる。本研究の手法では標準線源試料が不要であり、標準線源試料の準備が難しい短寿命の崩壊核種においても、極めて有効であり大きな成果である。
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