半導体計測器の核融合生成中性子照射下での感度特性変化一般式の確立及びその実証実験

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14780388
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 小波蔵 純子 筑波大学, 物理学系, 講師 (60302345)
• キーワード: 半導体検出器 / 中性子損傷 / 核融合中性子源 / 中性子フルエンス / X線トモグラフィ

研究概要

これまでの成果として、(i)サイクロトロン加速器生成DD核融合中性子を半導体に照射する予備実験から、我々が提唱した「半導体検出器新感度理論」の2つのキー・パラメータ、即ち、「信号電荷三次元拡散長」並びに「空乏層厚」が、中性子損傷を受けた半導体感度に対しても主要な本質的パラメータであることが分かってきた。(ii)これを定式化するために、この「半導体検出器新感度理論」の主要パラメータの「信号電荷三次元拡散長」の異なる半導体検出器を設計し、中性子量依存性を調べる為にこれを製作した。(iii)上記のP型半導体(P型は中性子照射に強いと考えられている)に対し、n型半導体(n型は廉価でプラズマ計測に広く用いられている)の中性子照射効果の差異からの物理素過程・機構解明と、今後の中性子環境下での実用性を調べるために、JETで用いられている、n型半導体X線トモグラフィ計測器を用いた特性比較解析を行った。(iv)中性子照射フルエンス量(時間積分量)としては、従来のJET等のDD実験時の平均的中性子フルエンス量、現在のJET等の先端的DT実験に対する中性子照射実験相当量、更に、将来、計画されている「実験炉規模の中性子フルエンス下の半導体特性のシミュレーション実験」に夫々対応して研究すべく0.1〜100×10^<13>neutrons/cm^2をFNSに於いて照射した。以上、半導体感度変化と中性子照射量の関係の定式化の系統的データ収集を行った。

研究成果

• [文献書誌] J.Kohagura et al.: "Calibration experiments of ^3He neutron detectors for analyzing neutron emissivity in the hot-ion mode on the GAMMA 10 tandem mirror"Review of Scientific Instruments. Vol.74. 1757-1760 (2003)
• [文献書誌] J.Kohagura et al.: "Ceffects of Fusion Produced Neutrons on Semiconductor Detectors"Transactions of Fusion Science and Technology. Vol.43, No.1T. 271-273 (2003)
• [文献書誌] J.Kohagura et al.: "Deterioration and Recovery Effects in Energy Responses of Semiconductor X-ray Detectors due to Nuclear-Fusion Produced Neutron Irradiation"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (In press). (2003)
• [文献書誌] T.Cho, J.Kohagura et al.: "Extended Consolidation of Scaling Laws of Potentials Covering Over the Representative Tandem-Mirror Operations in GAMMA 10"Proc.19th IAEA Int. Conf. in Fusion Energy. IAEA-CN-94/EX/C1-4Ra (2002)
• [文献書誌] T.Cho, J.Kohagura et al.: "Summarized scaling laws of plasma confining potential formation and effects in the GAMMA 10 tandem mirror"Transactions of Fusion Science and Technology. Vol.43, No.1T. 37-43 (2003)
• [文献書誌] M.Hirata, J.Kohagura et al.: "A novel electrostatic ion-energy spectrometer by the use of a proposed "self-collection" method for secondary-electron emission from a metal collector"Review of Scientific Instruments. Vol.74. 1913-1916 (2003)