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本研究の目的は、高速中性子のイメージングに向けて新しい3次元位置有感型放射線検出器の基礎開発を行うことである。センサは、立方体の透明な容器に液体シンチレータを封入し各6面に光センサを配置し、それぞれの面に到達したシンチレーション光子量の比から高速中性子が散乱した場所の情報、および全光子量から付与エネルギーの情報を得るという原理に基づいており、Monolithic Cubic Detector (MCD)と呼んでいる。高速中性子計測において、MCDを実現するためにはいくつかの課題があった。MCD内で起こったシンチレーション光をMCD内で反射をさせず直接光センサへ導かないと位置情報が失われてしまうため、液体シンチレータ・容器・光学グリスの屈折率をできるだけ近づける必要があり、さらに容器は液体シンチレータを化学的に安定に封入できる必要がある。また、高速中性子を計測する際には、同時にガンマ線が発生している場合が多いため中性子・ガンマ線弁別をすることが同時に必要になる。
研究期間の前半は、上記の条件を満たす試験用のMCDの設計・製作を進めた。結論としては、ガンマ線・中性子線弁別が可能な液体シンチレータ（EJ-325）、アクリルで製作した容器、光学グリス（BC-630）を用いることで、各媒体の屈折率が1.49前後にすることができ、シンチレーション光をMCD外へ効率的に導くことができた。また、安定に液体シンチレータを封入できることがわかりそのような試験用のMCDを製作した。最終年度ではMCDに光センサ（光電子増倍管）を２つ取り付け、１次元での位置決定を評価する実験を行った。Cf-252からの高速中性子をMCDへ照射し光電子増倍管からの信号を解析することで、ガンマ線・中性子を弁別しながら、その散乱位置およびエネルギーの決定ができることを実証し、研究計画の目標を達成した。
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