研究課題
本研究では、数百ｎｍから数十ｎｍという極めて高い位置分解能を持つ超冷中性子検出器を開発してきた。目的は、地球重力場中での量子化状態にある超冷中性子の位置分布の精密測定である。これまで、ＬｉＮＯ３を微粒子原子核乳剤中に添加した検出器と、ガラス又はＳｉ板上にスパッターした１０Ｂ薄膜上に微粒子原子核乳剤を塗布した検出器を試作してきた。ＬｉＮＯ３添加型では、６Ｌｉが中性子を吸収し、α粒子と三重水素が発生し、それらの飛跡が乳剤層中に検出される。１０Ｂ薄膜型では、１０Ｂが中性子を吸収し、α粒子と７Ｌｉが発生し、いずれかが１０Ｂ薄膜から出発する飛跡として検出される。これらを試作し、京大原子炉、Ｊ－ＰＡＲＣ・ＭＬＦ・ＢＬ０５、京大ＫＵＡＮＳにおいて熱・冷中性子の照射実験を行った。２０１４年、乳剤層中に６Ｌｉを１．２×１０－３ｍｏｌ／ｃｍ３含むＬｉＮＯ３添加型検出器を試作し、熱・冷中性子を照射したところ、期待通りの反応数を検出し、飛跡の銀粒子の線密度の実測および飛程のストラグリングから、吸収点の分解能が約５００ｎｍと判明した。検出効率は、５ｍ／ｓの超冷中性子に換算して８．６％である。１０Ｂ薄膜型では、吸収点の分解能は１０Ｂ膜の厚みにより決まる。１０ｎｍの厚みの試料を試作しており、原理的に数１０ｎｍの分解能を持つ。２０１４年の試作で１０Ｂ薄膜の純度と安定性の問題により、低い検出効率を得たが、以来改良を行ってきた。１０Ｂ膜の不安定性については２０１６年の試験により、膜中の１０Ｂの乳剤層中への拡散が原因であると解明した。２０１５年より１０Ｂ膜の安定化のため、１０Ｂ膜上にバリアーとなる薄膜の形成を試みて来た。ＮｉＣ膜のバリアー効果を確認することができ、想定に近い検出効率を得た。しかし、ＮｉＣ膜は、乳剤中に化学的なノイズを作り易く、また、乳剤層が剥がれやすいという性質があり、更なる改良が必要である。
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日本写真学会誌
巻: 78 (4) ページ: 239-242
