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本研究は高位置分解能、高時間分解能を持つ中性子検出器の研究開発である。
最終的な検出器は二次元光半導体画像センサとその表面に形成する中性子検出部から構成される。中性子検出部は中性子検出により可視光を発するシンチレータを採用している。このシンチレータを印刷技術により半導体検出器上に直接形成する事で検出器性能を高めることが最終目的である。本研究の対象は中性子検出部の形成技術に関する基礎技術研究開発である。
2016年度からは位置分解能、時間分解能を高めることに加えて新構造により検出効率を向上させることを目指して研究開発を行った。2018年度はスクリーン印刷技術を用いて新しい構造を製作し実験により検出効率の測定を行った。この検出器は中性子入射方向に対して垂直に光を透過させる樹脂面が複数枚重ねられ、それらを相互に接続する光経路を持つ構造を持つ構造を持つ。2017年度に得た印刷するための基礎データを元に重ね刷りを試み作成することができた。作成した複数のサンプルに対しチェッキングソースを用いて中性子検出効率を測定したが、検出器効率の向上は認められなかった。
次に検出器の試作時に高位置分解を得るために受光素子間の遮光壁の作成を試みた。高位置分解能を得るためにはシンチレータが発する光が直下の受光素子以外では検出されないように隣接する画素間に光を遮る遮光壁を形成する必要がある。素子間隔150ミクロンは問題なく作成することができたが、100ミクロンに狭めると正しく形成できない部分が現れた。しかし、この問題は印刷材料の粒径、粘度、バインダーの種類、スクリーンマスクに使用しているワイヤなどを調整する事で解決できると考える。
以上のように素子間隔150ミクロンまでならば現在の技術で2次元画像検出器上に遮光壁を持つ中性子検出部を印刷技術により直接形成し中性子検出器として機能する事を確認した。
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