JP2003167062A - Neutron position detector - Google Patents

Neutron position detector

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JP2003167062A
JP2003167062A JP2001369231A JP2001369231A JP2003167062A JP 2003167062 A JP2003167062 A JP 2003167062A JP 2001369231 A JP2001369231 A JP 2001369231A JP 2001369231 A JP2001369231 A JP 2001369231A JP 2003167062 A JP2003167062 A JP 2003167062A
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JP
Japan
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gas
neutron
neutron position
position detector
core wire
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Application number
JP2001369231A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhito Isozumi
泰人 五十棲
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Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
Original Assignee
Kansai Technology Licensing Organization Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the neutron position with high resolving power in simple constitution using<SP>3</SP>He gas sealed in a container. <P>SOLUTION: This neutron position detector includes a sealed space container 42 where mixed gas containing<SP>3</SP>He gas and additive gas is sealed at gas pressure with 5 to 20 atms in the interior thereof, and a resistance core wire 43 stretched in the sealed space container 42 and having fixed resistance per unit length in the longitudinal direction. In the state where neutrons are incident on the sealed space container 42, the output charge at both ends of the resistance core wire 43 are measured to detect the neutron position. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば原子炉な
どから出射される中性子および試料によって散乱される
中性子の照射位置を検出する中性子位置検出器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neutron position detector for detecting irradiation positions of neutrons emitted from, for example, a nuclear reactor and neutrons scattered by a sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】物質の構造を解析するために種々の放射
線を用いた散乱実験が行われており、放射線の中でも特
にX線が多用されている。図5は、X線分光装置1によ
る回折X線の位置検出の状態を示す図である。たとえば
X線分光装置1では、線源2から出射されたX線6を試
料3に照射し、試料3からの散乱X線をフッ化リチウ
ム、ゲルマニウム(LiF,Ge)などの結晶からなる
回折板4によって回折し、回折されたX線7,8を位置
検出器5によって位置検出する。この位置検出器5によ
って検出された位置に基づいて回折X線7,8の波長ま
たはエネルギが特定され、物質の構造解析および分析な
どが行われる。
2. Description of the Related Art Scattering experiments using various kinds of radiation have been conducted in order to analyze the structure of a substance, and among them, X-rays are widely used. FIG. 5 is a diagram showing a state in which the position of the diffracted X-ray is detected by the X-ray spectroscopic device 1. For example, in the X-ray spectroscope 1, the sample 3 is irradiated with the X-rays 6 emitted from the radiation source 2, and the scattered X-rays from the sample 3 are diffracted by a crystal such as lithium fluoride or germanium (LiF, Ge). The X-rays 7 and 8 diffracted by 4 are detected by the position detector 5. The wavelength or energy of the diffracted X-rays 7 and 8 is specified based on the position detected by the position detector 5, and the structural analysis and analysis of the substance are performed.

【0003】X線は、物質中の電子と相互作用すること
によってその構造解析等を行うものであり、原子の結合
に電子が関与している物質の解析には有効に用いられる
けれども、たとえば生体材料および磁性材料の構造解析
には適していない。一方放射線の一種であり物質中の原
子核を構成する陽子と相互作用しかつ磁気モーメントを
有する中性子(線)、中でも運動エネルギの小さい熱中
性子または冷中性子は、前記生体材料および磁性材料の
構造解析等に適している。
X-rays are used for structural analysis and the like by interacting with electrons in substances, and although they are effectively used for analyzing substances in which electrons are involved in the bonding of atoms, for example, living organisms. It is not suitable for structural analysis of materials and magnetic materials. On the other hand, neutrons (rays), which are a type of radiation and interact with the protons that make up the nuclei in a substance, and have a magnetic moment, especially thermal neutrons or cold neutrons with low kinetic energy, are used for structural analysis of the biomaterials and magnetic materials, etc. Suitable for

【0004】中性子の位置の検出(以後、単に位置検出
と呼ぶ)には、ヘリウム(4He)の同位元素である3
eと中性子との相互作用を利用できることが知られてい
る。3Heは、中性子との核反応断面積が大きく、たと
えば2Åの中性子に対して約5500barnを有する
ので中性子の検出効率が高いこと、また中性子に付随し
て発生することの多いγ線との相互作用の感度が低く中
性子の検出に対するγ線の影響を少なくできるという利
点を有する。
For detecting the position of neutrons (hereinafter simply referred to as position detection), 3 H, which is an isotope of helium ( 4 He), is used.
It is known that the interaction between e and neutrons can be used. 3 He has a large nuclear reaction cross section with neutrons, for example, it has about 5500 barn for 2 Å neutrons, so it has high neutron detection efficiency, and it also interacts with γ-rays that often accompany neutrons. It has the advantage that the action sensitivity is low and the influence of γ-rays on the detection of neutrons can be reduced.

【0005】中性子(n)は、3Heと相互作用し、式
(1)に示すように1つの三重水素(3H:以後、3Hで
表記する)と1つの陽子(p)とが生成される。 n+3He→3H+p …(1)
Neutron (n) interacts with 3 He to generate one tritium ( 3 H: hereinafter referred to as 3 H) and one proton (p) as shown in formula (1). To be done. n + 3 He → 3 H + p (1)

【0006】式(1)の反応によって生成される3Hと
陽子とはそれぞれイオンの状態でほぼ反対方向に放出さ
れ、まわりの物質の原子・分子を電離しながら進む。中
性子と3Heとが反応した位置すなわち中性子位置は、3
Hおよび陽子が生成した電離電荷の重心で与えられるけ
れども、3Hの飛程(荷電粒子が物質を電離して止るま
での平均距離)および電離電荷量と陽子のそれらとはと
もに大きく異なるので、3Hと陽子とによって形成され
る電離電荷の重心位置と中性子位置とはずれを生じる。
このずれが中性子位置検出の位置分解能を悪くする。1
気圧の3Heガスでは、陽子の飛程は48.5mmと大
きいので、前述の電離電荷重心が陽子の飛程側にずれる
距離も大きくなり、その位置分解能も低く、陽子の飛程
の約0.8倍の39mmにもなる。
The 3 H and protons produced by the reaction of the formula (1) are emitted in substantially opposite directions in the state of ions, and proceed while ionizing atoms and molecules of the surrounding substance. The position where the neutron reacts with 3 He, that is, the neutron position is 3
H and protons are given by the center of gravity of the generated ionization charge, but since the range of 3 H (the average distance until a charged particle ionizes a substance and stops it) and the amount of ionized charge and those of protons are greatly different, The position of the center of gravity of the ionizing charge formed by 3 H and the proton deviates from the position of the neutron.
This deviation deteriorates the position resolution of neutron position detection. 1
With 3 He gas at atmospheric pressure, the range of protons is as large as 48.5 mm, so the distance that the center of gravity of the ionized charge shifts to the range of protons is large, and the positional resolution is low, and the range of protons is about 0. It is 8 times as large as 39 mm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図6は、1気圧程度の
3Heガスを用いた従来の中性子位置検出器10による
位置検出の状態を示す図である。39mm程度の粗い位
置分解能に対応して中性子位置を検出するためには、回
折板11と中性子位置検出器10との間隔を大きくした
配置にし、線源12から試料13を経て回折板11によ
って反射され大きく広がる中性子位置を、広い面積を有
する中性子位置検出器10によって捕捉しなければなら
ない。したがって、従来の中性子位置検出器10には、
1気圧程度の3Heガスを封入した直径1〜2cm程度
の比例計数管14が数百並べて設けられるので、中性子
位置検出器10の寸法は数mにも及ぶ。このように、従
来の中性子位置検出器10では、中性子位置検出のため
の散乱試験装置15が巨大化し、また多数の比例計数管
14を使用するので極めて高価になるという問題があ
る。
FIG. 6 shows the case of about 1 atm.
It is a figure which shows the state of the position detection by the conventional neutron position detector 10 using 3 He gas. In order to detect the neutron position corresponding to a coarse position resolution of about 39 mm, the diffraction plate 11 and the neutron position detector 10 are arranged with a large interval, and the diffraction source 11 passes from the source 12 to the sample 13 and is reflected by the diffraction plate 11. A neutron position detector 10 having a large area has to capture the neutron position which is largely spread. Therefore, in the conventional neutron position detector 10,
Since hundreds of proportional counters 14 having a diameter of about 1 to 2 cm and containing 3 He gas of about 1 atm are provided side by side, the neutron position detector 10 has a size of several meters. As described above, in the conventional neutron position detector 10, there is a problem that the scattering test device 15 for detecting the neutron position becomes enormous, and a large number of proportional counters 14 are used, which is extremely expensive.

【0008】図7は、もう1つの従来の中性子位置検出
器16の構成を簡略化して示す図である。前述のような
問題を解決する技術として以下に示すようなプリント基
板を用いたもう1つの従来の中性子位置検出器16があ
る。もう1つの従来の中性子位置検出器16は、その内
部空間18に高圧の3Heガスが導入される容器19
と、容器19内に設けられる上部陰極20、陽極21お
よび前記プリント基板で構成される下部陰極22とを含
む。ここで下部陰極22は、複数の導電体23が並列し
て基板上にプリント基板として設けられたいわゆるマル
チカソードである。下部陰極22の隣接する導電体23
同志を結ぶ回路24にはDelay-Line25がそれぞれ設け
られている。
FIG. 7 is a schematic view showing the structure of another conventional neutron position detector 16. As a technique for solving the above-mentioned problem, there is another conventional neutron position detector 16 using a printed circuit board as shown below. Another conventional neutron position detector 16 is a container 19 in which high-pressure 3 He gas is introduced into its internal space 18.
And an upper cathode 20, an anode 21, and a lower cathode 22 composed of the printed circuit board provided in the container 19. Here, the lower cathode 22 is a so-called multi-cathode in which a plurality of conductors 23 are arranged in parallel on a substrate as a printed circuit board. Adjacent conductor 23 of lower cathode 22
A Delay-Line 25 is provided in each of the circuits 24 connecting the two.

【0009】もう1つの従来の中性子位置検出器16で
は、中性子(n)が窓26から容器19内に入射し、3
Heと反応したとき、3Hと陽子(p)とが原子核反応
式(1)で生成する。この電離に伴って発生した電子
(e)は、上部陰極20と陽極21との間に印加されて
いる高電圧によって形成される電場で加速されて他の分
子を電離する。このような電離が繰返され、陽極21上
の中性子位置に該当する位置では電子なだれを生じてマ
イナス(−)の電荷29が集積される。下部電極22に
は、陽極21上に集積された−電荷に対応してプラス
(+)電荷30が誘起される。下部電極22に誘起され
た+電荷30を下部電極22の両端部27,28から取
出すとき、隣接する導電体23同志の間に設けられるDe
lay-Line25によって、端部27と端部28とにおける
電荷の出力に時間差が生じる。この時間差を位置に変換
することによって中性子位置が検出される。
[0009] In another conventional neutron position detector 16, neutron (n) is incident through the window 26 into the container 19, 3
When reacted with He, 3 H and a proton (p) are produced by the nuclear reaction formula (1). The electrons (e) generated by this ionization are accelerated by the electric field formed by the high voltage applied between the upper cathode 20 and the anode 21 to ionize other molecules. Such ionization is repeated, and electron avalanche occurs at a position corresponding to the neutron position on the anode 21 and a negative (−) charge 29 is accumulated. A positive (+) charge 30 is induced in the lower electrode 22 corresponding to the negative charge accumulated on the anode 21. When the + charge 30 induced in the lower electrode 22 is taken out from both ends 27 and 28 of the lower electrode 22, a De provided between adjacent conductors 23 is provided.
The lay-Line 25 causes a time difference in the charge output at the end 27 and the end 28. The neutron position is detected by converting this time difference into a position.

【0010】もう1つの従来の中性子位置検出器16
は、中性子位置の検出に前述のように高圧の3Heガス
を用いることによって陽子の飛程を縮め、位置分解能を
高める可能性を示しているけれども、以下のような問題
がある。下部電極22であるプリント基板から汚染ガス
が発生しやすい。この汚染ガスは検出器の動作機構を阻
害し、中性子位置の検出感度を低下させるので、中性子
位置検出中は絶え間なく汚染ガスを除去しなければなら
ない。したがって、もう1つの従来の中性子位置検出器
16には、ポンプ31によって容器19内のガスを循環
させるガス循環系32を設けるとともに、ガス循環系3
2内に前記汚染ガスを除去するガス純化装置33を設け
なければならない。
Another conventional neutron position detector 16
Shows the possibility of shortening the range of protons and increasing the position resolution by using high-pressure 3 He gas for detecting the neutron position, but there are the following problems. A pollutant gas is easily generated from the printed circuit board which is the lower electrode 22. Since this polluted gas interferes with the operation mechanism of the detector and lowers the detection sensitivity of the neutron position, the polluted gas must be continuously removed during the neutron position detection. Therefore, the other conventional neutron position detector 16 is provided with the gas circulation system 32 for circulating the gas in the container 19 by the pump 31, and the gas circulation system 3
A gas purifying device 33 for removing the contaminated gas must be provided in 2.

【0011】このように、もう1つの従来の中性子位置
検出器16では、ガス循環系32を充填できるだけの3
Heガスを準備しなければならないので、3Heガスの
費用が多大になる。またガス純化装置33を備えるガス
循環系32が必須になるので、散乱試験装置が大型化し
かつ自由に移動させることが困難であり、所望の場所に
おいて所望の試料による中性子位置検出を行うことがほ
とんど不可能である。
As described above, in another conventional neutron position detector 16, the gas circulation system 32 can be filled with only 3 gas.
Since He gas must be prepared, the cost of 3 He gas becomes large. Further, since the gas circulation system 32 equipped with the gas purifying device 33 is indispensable, it is difficult to move the scattering test device to a large size and move freely, and most of the neutron position detection is performed by a desired sample at a desired place. It is impossible.

【0012】本発明の目的は、容器内に封止された3
eガスを用いかつ簡易な構成によって高い分解能で中性
子位置を検出することができる中性子位置検出器を提供
することである。
It is an object of the present invention to have a 3 H sealed in a container.
It is an object of the present invention to provide a neutron position detector that can detect a neutron position with high resolution by using e gas and having a simple configuration.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に3He
ガスと添加ガスとを含む混合ガスが5〜20気圧のガス
圧力で封止された密封空間容器と、密封空間容器内に張
架され長さ方向に単位長さあたりの抵抗が一定の抵抗芯
線とを含み、密封空間容器に中性子が入射した状態で抵
抗芯線の両端における出力電荷を測定することを特徴と
する中性子位置検出器である。
[Means for Solving the Problems] The present invention has 3 He inside.
A sealed space container in which a mixed gas containing a gas and an additive gas is sealed at a gas pressure of 5 to 20 atm, and a resistance core wire that is stretched in the sealed space container and has a constant resistance per unit length in the length direction. A neutron position detector including: and measuring output charge at both ends of a resistance core wire in a state where neutrons are incident on a sealed space container.

【0014】本発明に従えば、密封空間容器内に封止さ
れる3Heと添加ガスとを含む混合ガスのガス圧力を5
〜20気圧に高めることによって、3Heと中性子とが
反応して生成される陽子の飛程を縮めることができるの
で、中性子位置検出の位置分解能を高めることが可能に
なる。また密封空間容器内に抵抗芯線を張架し、中性子
3Heとの反応時に抵抗芯線からの出力電荷を測定す
るという簡易な構成で中性子位置を高い位置分解能で検
出することが可能になる。
According to the present invention, the gas pressure of the mixed gas containing 3 He and the additive gas sealed in the sealed space container is set to 5
By increasing the pressure to -20 atm, the range of protons generated by the reaction of 3 He and neutrons can be shortened, so that the position resolution of neutron position detection can be improved. Further, it is possible to detect the neutron position with high positional resolution with a simple configuration in which the resistance core wire is stretched in the sealed space container and the output charge from the resistance core wire is measured when the neutron reacts with 3 He.

【0015】また高価なガスである3Heガスを密封空
間容器内に封じ切りで中性子位置を検出することができ
るので、中性子位置検出のランニングコストを安価に抑
制することが可能である。さらにガス循環系を必要とせ
ず、前述のように簡易な構成によって検出器の小型化を
実現することができるので、中性子位置検出器を所望の
場所に移動させて中性子散乱試験を行うことが可能であ
り、物質の構造解析等における中性子散乱試験の汎用性
を著しく高めることができる。
Moreover, since the neutron position can be detected by sealing off the expensive 3 He gas in the sealed space container, the running cost for neutron position detection can be suppressed at low cost. Furthermore, since a gas circulating system is not required and the detector can be downsized by the simple configuration as described above, it is possible to move the neutron position detector to a desired place and perform a neutron scattering test. Therefore, the versatility of the neutron scattering test in the structural analysis of substances can be remarkably enhanced.

【0016】また本発明は、前記抵抗芯線は、抵抗値が
10〜200kΩであることを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the resistance core wire has a resistance value of 10 to 200 kΩ.

【0017】本発明に従えば、抵抗芯線の抵抗値が適正
な範囲に選ばれるので、抵抗芯線からの熱雑音によるゆ
らぎを充分抑えることができ中性子位置検出における位
置分解能を1mm以下に高めることができる。
According to the present invention, since the resistance value of the resistance core wire is selected in an appropriate range, fluctuation due to thermal noise from the resistance core wire can be sufficiently suppressed, and the position resolution in neutron position detection can be increased to 1 mm or less. it can.

【0018】また本発明は、前記抵抗芯線は、直径が5
〜20μmの炭素線であることを特徴とする。
According to the present invention, the resistance core wire has a diameter of 5
It is characterized in that it is a carbon wire of -20 μm.

【0019】本発明に従えば、抵抗芯線には、直径が5
〜20μmの炭素線が選ばれる。炭素線は、金属線など
に比較して単位長さ当りの抵抗が大きいので、5〜20
μmの直径を有するように形成することによって出力電
荷の測定に好適な抵抗値を実現することができる。
According to the invention, the resistance core has a diameter of 5
A carbon wire of ~ 20 μm is selected. Carbon wire has a larger resistance per unit length than metal wire, so
By forming it so as to have a diameter of μm, it is possible to realize a resistance value suitable for measuring the output charge.

【0020】また本発明は、前記混合ガスに含まれる添
加ガスは、原子番号で18以下の原子によって分子が構
成される単原子分子ガスまたは多原子分子ガスであり、
アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、メタン(C
4)、水素(H2)、炭酸ガス(CO2)、ヘリウム(4
He)、エタン(CH3CH3)、プロパン(CH3CH2
CH 3)およびブタン(CH3(CH22CH3)からな
る群より選ばれた1種または2種以上のガスを含むこと
を特徴とする。
The present invention also provides the addition contained in the mixed gas.
The gas is composed of atoms with an atomic number of 18 or less.
Is a monoatomic molecular gas or a polyatomic molecular gas,
Argon (Ar), neon (Ne), methane (C
HFour), Hydrogen (H2), Carbon dioxide (CO2),helium(Four
He), ethane (CH3CH3), Propane (CH3CH2
CH 3) And butane (CH3(CH2)2CH3) From
Contain one or more gases selected from the group
Is characterized by.

【0021】本発明に従えば、混合ガスに含まれる添加
ガスには、原子番号で18以下の原子によって分子が構
成される単原子ガスまたは多原子分子ガスが用いられる
ので、中性子位置検出時におけるγ線の影響を低減する
とともに陽子の飛程を縮めて中性子位置検出の位置分解
能を高めることができる。
According to the present invention, the additive gas contained in the mixed gas is a monoatomic gas or a polyatomic molecular gas whose molecules are composed of atoms having an atomic number of 18 or less. It is possible to reduce the influence of γ-rays and reduce the range of protons to improve the position resolution of neutron position detection.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある中性子位置検出器41の構成を簡略化して示す部分
断面図である。中性子位置検出器41は、内部に3He
ガスと添加ガスとを含む混合ガスが5〜20気圧のガス
圧力で封止された密封空間容器42と、密封空間容器4
2内に張架され長さ方向に単位長さあたりの抵抗が一定
の抵抗芯線43とを含む。
1 is a partial sectional view showing a simplified structure of a neutron position detector 41 which is an embodiment of the present invention. The neutron position detector 41 has 3 He inside.
A sealed space container 42 in which a mixed gas containing a gas and an additive gas is sealed at a gas pressure of 5 to 20 atm, and a sealed space container 4
2 and a resistance core wire 43 which is stretched in 2 and has a constant resistance per unit length in the length direction.

【0023】密封空間容器42は、大略円筒形状を有す
る中空の容器であり、両端にフランジ部44a,44b
の形成された外層容器45と、外層容器45に内接して
設けられる内層容器46と、前記フランジ部44a,4
4bにそれぞれ接して設けられる中フランジ板47a,
47bと、さらに中フランジ板47a,47bにそれぞ
れ接して外方に設けられる蓋体48a,48bとを含
む。
The sealed space container 42 is a hollow container having a substantially cylindrical shape, and has flange portions 44a and 44b at both ends.
Of the outer layer container 45, the inner layer container 46 inscribed in the outer layer container 45, and the flange portions 44a, 4
4b, each of which is provided in contact with the inner flange plate 47a,
47b, and cover bodies 48a and 48b provided outside in contact with the middle flange plates 47a and 47b, respectively.

【0024】外層容器45は、ステンレス鋼製の管の両
端に前記フランジ部44a,44bが形成されたもので
ある。外層容器45には、軸線方向に延びるほぼ長方形
の開口部49(以後、窓49と呼ぶ)が形成され、この
窓49を通じて中性子が密封空間容器42内に入射す
る。内層容器46は、厚み:約1〜2mm、内径:2.
0cm、長さ:約10cmのアルミニウム製の管であ
る。このアルミニウム製の内層容器46は、中性子位置
検出器41における陰極として用いられる。
The outer layer container 45 is a stainless steel tube having the flange portions 44a and 44b formed at both ends thereof. A substantially rectangular opening 49 (hereinafter referred to as a window 49) extending in the axial direction is formed in the outer layer container 45, and neutrons enter the sealed space container 42 through the window 49. The inner layer container 46 has a thickness of about 1 to 2 mm and an inner diameter of 2.
It is an aluminum tube having a length of 0 cm and a length of about 10 cm. The aluminum inner layer container 46 is used as a cathode in the neutron position detector 41.

【0025】中フランジ板47a,47bは、ステンレ
ス鋼製のリング状の部材であり、その内縁部には突出部
50が形成される。蓋体48a,48bは、ステンレス
鋼製であり、周縁にフランジ部の形成された断面形状が
略C字状の部材である。一方の蓋体48aには、密封空
間容器42内に混合ガスを導入するガス供給管51が装
着される。このガス供給管51の供給口は、混合ガスを
密封空間容器42内に供給後閉塞可能なように構成され
る。
The middle flange plates 47a, 47b are ring-shaped members made of stainless steel, and the protrusions 50 are formed on the inner edges thereof. The lids 48a and 48b are made of stainless steel, and are members each having a flange portion formed on the periphery thereof and having a substantially C-shaped cross section. A gas supply pipe 51 for introducing the mixed gas into the sealed space container 42 is attached to the one lid 48 a. The supply port of the gas supply pipe 51 is configured to be able to close the mixed gas after being supplied into the sealed space container 42.

【0026】外層容器45と中フランジ板47a,47
bとは、外層容器45のフランジ部44a,44bに形
成される貫通孔を挿通し中フランジ板47a,47bに
形成される雌ねじ部と螺合するボルト52によって装着
される。外層容器45と中フランジ板47a,47bと
が装着されるとき、内層容器46は、ポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)製の第1シール材53を介して
中フランジ板47a,47bに圧接されるので、中フラ
ンジ板47a,47bと内層容器46との間における混
合ガスの漏洩が防止される。
The outer layer container 45 and the middle flange plates 47a, 47
"b" is attached by a bolt 52 which is inserted through the through holes formed in the flange portions 44a, 44b of the outer layer container 45 and is screwed into the female screw portions formed in the middle flange plates 47a, 47b. When the outer layer container 45 and the middle flange plates 47a, 47b are mounted, the inner layer container 46 is pressed against the middle flange plates 47a, 47b via the first sealing material 53 made of polytetrafluoroethylene (PTFE). The mixture gas is prevented from leaking between the inner flange plates 47a and 47b and the inner layer container 46.

【0027】また中フランジ板47a,47bと蓋体4
8a,48bとは、蓋体48a,48bのフランジ部に
形成される貫通孔54を挿通し中フランジ板47a,4
7bに形成される雌ねじ部55と螺合するボルト56に
よって装着される。中フランジ板47a,47bと蓋体
48a,48bとが装着されるとき、両者はPTFE製
の第2シール材58を介して圧接されるので、中フラン
ジ板47a,47bと蓋体48a,48bとの間におけ
る混合ガスの漏洩が防止される。このように内外層容器
45,46、中フランジ板47a,47bおよび蓋体4
8a,48bによって、混合ガスを密封するべき内部空
間57が形成される。
The middle flange plates 47a and 47b and the lid 4
8a and 48b are intermediate flange plates 47a and 4b through which the through holes 54 formed in the flange portions of the lids 48a and 48b are inserted.
It is mounted by a bolt 56 that is screwed with a female screw portion 55 formed on 7b. When the middle flange plates 47a, 47b and the lids 48a, 48b are attached, they are pressed against each other via the second seal member 58 made of PTFE, so that the middle flange plates 47a, 47b and the lids 48a, 48b are attached. Leakage of the mixed gas during the period is prevented. Thus, the inner and outer layer containers 45, 46, the middle flange plates 47a, 47b and the lid 4
An inner space 57 for sealing the mixed gas is formed by 8a and 48b.

【0028】前述のようにして形成される内部空間57
には、密封空間容器42のほぼ軸線位置に軸線方向に延
びて抵抗芯線43が張架される。この抵抗芯線43は、
中性子位置検出器41における陽極として用いられる。
張架される抵抗芯線43の端部59は、コネクタ端子6
0に接続される。コネクタ端子60は、中フランジ板4
7a,47bに設けられる絶縁部材61によって支持さ
れる。蓋体48a,48bのほぼ中央部に配置されるコ
ネクタ端子60には、コネクタ端子60を覆うように端
子カバー62を設け、前記内部空間57に混合ガスを封
止したままで端子カバー62を介して抵抗芯線43の両
端における出力電荷の測定を可能にしている。
The internal space 57 formed as described above.
A resistance core wire 43 is stretched in the axial direction of the sealed space container 42 and extends in the axial direction. The resistance core wire 43 is
It is used as an anode in the neutron position detector 41.
The end 59 of the resistance core wire 43 to be stretched is connected to the connector terminal 6
Connected to 0. The connector terminal 60 is the middle flange plate 4
It is supported by an insulating member 61 provided on 7a and 47b. A terminal cover 62 is provided on the connector terminal 60 arranged substantially in the center of the lids 48a and 48b so as to cover the connector terminal 60, and the internal space 57 is sealed with the mixed gas and the terminal cover 62 is interposed therebetween. Thus, the output charge at both ends of the resistance core wire 43 can be measured.

【0029】密封空間容器42の内部空間57には、3
Heガスと添加ガスとを含む混合ガスが5〜20気圧の
ガス圧力で封止される。混合ガスの圧力範囲が、5〜2
0気圧に限定されるのは次の理由による。密封空間容器
42内に入射した中性子と 3Heとが反応して生成され
る陽子は、内部空間57内に存在する他のガス分子と衝
突してエネルギーを失う。したがって、内部空間57内
に存在するガス分子の密度を高くする程、陽子の飛程を
縮めて中性子位置検出の位置分解能を向上することがで
きる。混合ガスの圧力が5気圧未満では、内部空間57
内に存在するガス分子の密度が低く陽子の飛程を充分に
縮めることができない。混合ガスの圧力が20気圧を超
えると、陽子の飛程を縮めるには好適であるけれども、
検出器の動作機構が阻害される(ガス中の電子なだれが
正常に生成しない)。したがって、混合ガスの圧力を5
〜20気圧とした。
In the internal space 57 of the sealed space container 42,3
The mixed gas containing the He gas and the additive gas has a pressure of 5 to 20 atm.
It is sealed with gas pressure. The pressure range of the mixed gas is 5 to 2
The reason why it is limited to 0 atm is as follows. Sealed space container
With the neutrons that are injected into 42 3It is generated by reacting with He
Protons collide with other gas molecules existing in the internal space 57.
Hit and lose energy. Therefore, in the internal space 57
The higher the density of gas molecules present in the
It can be shortened to improve the position resolution of neutron position detection.
Wear. If the pressure of the mixed gas is less than 5 atm, the internal space 57
The density of gas molecules inside is low and the range of protons is sufficient.
It cannot be shortened. The pressure of the mixed gas exceeds 20 atm
Although it is suitable for shortening the range of protons,
The operation mechanism of the detector is disturbed (electron avalanche in the gas
It does not generate normally). Therefore, the pressure of the mixed gas should be 5
-20 atm.

【0030】混合ガス中に3Heとともに含まれる添加
ガスには、原子番号Zで18以下の原子によって分子が
構成される単原子ガスまたは多原子分子ガスであるアル
ゴン(Ar)、ネオン(Ne)、メタン(CH4)、水
素(H2)、炭酸ガス(CO2)、ヘリウム(4He)、
エタン(CH3CH3)、プロパン(CH3CH2CH3
およびブタン(CH3(CH22CH3)からなる群より
選ばれた1種または2種以上のガスが好適に用いられ
る。
The additive gas contained together with 3 He in the mixed gas includes argon (Ar) and neon (Ne), which are monoatomic gas or polyatomic molecular gas whose molecules are composed of atoms having an atomic number Z of 18 or less. , Methane (CH 4 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), helium ( 4 He),
Ethane (CH 3 CH 3), propane (CH 3 CH 2 CH 3)
One or more gases selected from the group consisting of and butane (CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 ) are preferably used.

【0031】中性子と3Heとの反応によって生成した
陽子は、その陽子の周辺に存在する原子・分子との衝突
によって、それらを電離しながらエネルギーを失って移
動を停止する。すなわち陽子の飛程は、陽子の移動時に
おいて周辺に存在する原子・分子の影響を受ける。陽子
と衝突することによって陽子の移動を停止させる効果
は、一般的に原子番号Zの大きな原子において顕著であ
るので、原子番号Zの小さい3Heのみによって混合ガ
スのガス圧力を高くしても陽子の飛程を縮める効果を充
分に得ることはできない。
The protons generated by the reaction between neutrons and 3 He lose their energy while ionizing the atoms and molecules existing around the protons, and stop their movement. That is, the range of protons is affected by the atoms and molecules existing around the protons when they move. Since the effect of stopping the movement of protons by colliding with protons is generally remarkable in atoms with a large atomic number Z, even if the gas pressure of the mixed gas is increased by only 3 He with a small atomic number Z, the protons The effect of shortening the range of can not be fully obtained.

【0032】中性子と3Heとが反応して生成される陽
子の飛程を縮めるには、原子番号Zの大きな原子が移動
している陽子の周辺に存在することが有効であるけれど
も、原子番号Zの大きな原子はγ線と相互作用し易いの
で、原子番号Zの大きな原子と3Heとが共存すること
によって、γ線によるバックグランド計数が増加し、中
性子の計数を妨害する。このようなγ線との相互作用
(光電効果)は、原子番号Zの5乗にほぼ比例して急激
に増加するので、中性子位置検出器の添加ガスとして実
際に使用できるのは、原子番号Zが18以下の原子であ
る。しかしながら、原子番号Zの小さい原子では、前述
のように陽子の飛程を縮める効果を得るに充分ではな
い。
In order to reduce the range of protons produced by the reaction between neutrons and 3 He, it is effective that an atom having a large atomic number Z is present around the moving proton. Since an atom with a large Z easily interacts with γ-rays, coexistence of an atom with a large atomic number Z and 3 He increases the background count due to γ-rays and interferes with the counting of neutrons. Such interaction with γ-rays (photoelectric effect) increases sharply in proportion to the 5th power of the atomic number Z, so that the atomic number Z can actually be used as the additive gas for the neutron position detector. Is an atom of 18 or less. However, an atom having a small atomic number Z is not sufficient to obtain the effect of reducing the range of protons as described above.

【0033】そこで発明者は、移動中の陽子が原子・分
子と衝突することによってエネルギーを失う現象につい
て検討し、以下の知見を得た。陽子は、分子を構成する
原子の原子核と電子とのうち、原子核よりも原子核のま
わりの核外電子と衝突することによってエネルギーを失
いその移動を停止する。原子番号Zで18以下の原子に
よって分子が構成され、その分子の有する核外電子数の
合計が少なくとも3He以上である単原子ガスまたは多
原子分子ガスを添加ガスとして選択することによって、
陽子の飛程を縮めるに充分な効果を得ることが可能であ
る。この単原子ガスまたは多原子分子ガスが有する核外
電子数の合計が、陽子の移動停止に対して有効に作用す
るので、以後分子の有する核外電子の総数を有効原子番
号Zeと呼ぶことにする。1例をあげるとメタン(CH
4)の有効原子番号Zeは、メタンを構成する炭素
(C)の核外電子数は6と、水素(H)の核外電子数1
×4=4との和で与えられ10である。たとえば、添加
ガスがn種類のガスを含む場合、各種類のガスを代表し
て、その有効原子番号をZei、分圧比をRiで表す
と、添加ガスの有効原子番号Zeは、次の式(2)によ
って求めることができる。
Therefore, the inventor has studied the phenomenon of loss of energy due to collision of moving protons with atoms / molecules, and has obtained the following findings. The protons lose their energy and stop their movement by colliding with the nuclear electrons of the atoms and electrons of the atoms constituting the molecule, which are around the atomic nucleus rather than the atomic nucleus. By selecting a monoatomic gas or a polyatomic molecular gas in which a molecule is composed of 18 or less atoms with an atomic number Z and the total number of extranuclear electrons of the molecule is at least 3 He or more as an additive gas,
It is possible to obtain a sufficient effect to reduce the range of protons. Since the total number of extranuclear electrons of the monoatomic gas or polyatomic molecular gas effectively acts to stop the movement of protons, the total number of extranuclear electrons of the molecule is hereinafter referred to as the effective atomic number Ze. To do. One example is methane (CH
The effective atomic number Ze of 4 ) is 6 as the number of extraneous electrons of carbon (C) which constitutes methane, and 1 as the number of extraneous electrons of hydrogen (H).
It is 10 given by the sum of × 4 = 4. For example, when the additive gas includes n kinds of gases, the effective atomic number Ze of the additive gas is represented by Zei and the partial pressure ratio is represented by Ri on behalf of each kind of gas. It can be determined by 2).

【0034】[0034]

【数1】 [Equation 1]

【0035】原子番号Zが18以下の原子で構成され有
効原子番号Zeが少なくとも3He(Ze=2)以上で
あり、添加ガスとして好適に用いられる単原子ガスまた
は多原子分子ガスとして、前述したようにネオン(N
e:Ze=10)、メタン(CH4:Ze=10)、ア
ルゴン(Ar:Ze=18)、水素(H2:Ze=
2)、炭酸ガス(CO2:Ze=22)、ヘリウム(4
e:Ze=2)、エタン(CH3CH3:Ze=18)、
プロパン(CH3CH2CH3:Ze=26)、ブタン
(CH3(CH22CH3:Ze=34)などがある。こ
れらの群より選ばれた1種または2種以上のガスを添加
ガスとして用いることによって、中性子と3Heとの反
応によって生成した陽子の飛程を縮め、中性子位置分解
能を高めることが可能になる。
As the monoatomic gas or polyatomic molecular gas, which is composed of atoms having an atomic number Z of 18 or less and has an effective atomic number Ze of at least 3 He (Ze = 2) or more, and which is preferably used as an additive gas, the above-mentioned examples are given. Like neon (N
e: Ze = 10), methane (CH4: Ze = 10), argon (Ar: Ze = 18), hydrogen (H 2: Ze =
2), carbon dioxide (CO 2 : Ze = 22), helium ( 4 H
e: Ze = 2), ethane (CH 3 CH 3 : Ze = 18),
There are propane (CH 3 CH 2 CH 3 : Ze = 26), butane (CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 : Ze = 34) and the like. By using one or more gases selected from these groups as additive gas, it is possible to shorten the range of protons generated by the reaction between neutrons and 3 He and to enhance the neutron positional resolution. .

【0036】前記抵抗芯線43には、10〜200kΩ
の抵抗値が選ばれる。抵抗芯線43における抵抗値の範
囲が、10〜200kΩに限定されるのは次の理由によ
る。図2は、電荷分割法の概略を説明する図である。図
2は、密封空間容器42内において張架された陽極であ
る長さL(=L1+L2)の抵抗芯線43を示す。密封
空間容器42内に入射した中性子は3Heと反応して陽
子と3Hとを生成するとともに、生成粒子がまわりのガ
スを電離して電子を多数生成する。これらの電子は、内
層容器46を兼ねる陰極と抵抗芯線43の陽極との間に
印加される電圧によって形成される電場によって加速さ
れて他の分子を電離し、このような電離が次々に誘起さ
れていわゆる電子なだれ65を形成する。電子なだれ6
5中の電子はマイナスの電荷を有するので、抵抗芯線4
3の陽極に集積される。この抵抗芯線43に集積される
電荷の重心66は、前記中性子と3Heとが反応した中
性子位置である。
The resistance core wire 43 has a resistance of 10 to 200 kΩ.
The resistance value of is selected. The range of the resistance value of the resistance core wire 43 is limited to 10 to 200 kΩ for the following reason. FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the charge division method. FIG. 2 shows a resistance core wire 43 of length L (= L1 + L2) which is an anode stretched in the sealed space container 42. The neutrons entering the sealed space container 42 react with 3 He to generate protons and 3 H, and the generated particles ionize the surrounding gas to generate a large number of electrons. These electrons are accelerated by the electric field formed by the voltage applied between the cathode that also serves as the inner layer container 46 and the anode of the resistance core wire 43 to ionize other molecules, and such ionization is successively induced. Forming a so-called electron avalanche 65. Electronic avalanche 6
Since the electrons in 5 have a negative charge, the resistance core wire 4
3 integrated into the anode. The center of gravity 66 of the charge accumulated in the resistance core wire 43 is the neutron position where the neutron and 3 He react.

【0037】抵抗芯線43に集積された電荷は、抵抗芯
線43の両端部において出力電荷として測定される。こ
のとき、電荷重心66から距離L1の位置にある抵抗芯
線43の一端部67において測定される電荷Q1と、電
荷重心66から距離L2の位置にある抵抗芯線43の他
端部68において測定される電荷Q2との間には、式
(3)によって与えられ関係が成立する。 Q1:Q2=L2:L1 …(3)
The charges accumulated in the resistance core wire 43 are measured as output charges at both ends of the resistance core wire 43. At this time, the electric charge Q1 measured at one end 67 of the resistance core wire 43 located at a distance L1 from the charge center of gravity 66 and the other end 68 of the resistance core wire 43 located at a distance L2 from the charge center of gravity 66 are measured. A relationship is established between the electric charge Q2 and the electric charge Q2, which is given by the equation (3). Q1: Q2 = L2: L1 (3)

【0038】式(3)に示す関係から抵抗芯線43の両
端部67,68においてそれぞれ測定される出力電荷の
比(Q1/Q2)を距離の比(L2/L1)に置換え、
抵抗芯線43の長さL方向における電荷重心66すなわ
ち中性子位置を求めることができる。このような方法を
電荷分割法と呼ぶ。抵抗芯線43の抵抗値が低い程熱雑
音による出力電荷のゆらぎが増加し、抵抗値が10kΩ
未満では電荷重心66を検出し特定することが実際上困
難になる。抵抗芯線43の抵抗値が大きくなると、抵抗
芯線43の両端に現れる出力電荷の時間的拡がりが大き
くなり、抵抗値が200kΩ程度を超えるとこの時間的
拡がりが構成電子回路の処理能力を上回り、明らかに位
置分解能の劣化が見られる。また出力電荷の測定に長時
間を要し電荷重心66の検出に要する時間が長くなるの
で、測定の時間分解能が低下し中性子位置検出器として
の実用性が失われる。したがって、抵抗芯線43の抵抗
値を10〜200kΩの範囲とした。
From the relationship shown in equation (3), the ratio (Q1 / Q2) of the output charges measured at both ends 67, 68 of the resistance core wire 43 is replaced with the distance ratio (L2 / L1),
The charge center of gravity 66, that is, the neutron position, in the length L direction of the resistance core wire 43 can be obtained. Such a method is called a charge division method. The lower the resistance value of the resistance core wire 43 is, the more the fluctuation of the output charge due to the thermal noise is increased, and the resistance value is 10 kΩ.
If it is less than, it becomes practically difficult to detect and specify the charge center of gravity 66. When the resistance value of the resistance core wire 43 becomes large, the time spread of the output charge appearing at both ends of the resistance core wire 43 becomes large, and when the resistance value exceeds about 200 kΩ, this time spread exceeds the processing capacity of the constituent electronic circuit, which is obvious. The position resolution is deteriorated. Further, since it takes a long time to measure the output charge and the time required to detect the charge center of gravity 66 becomes long, the time resolution of the measurement is lowered and the practicality as a neutron position detector is lost. Therefore, the resistance value of the resistance core wire 43 is set in the range of 10 to 200 kΩ.

【0039】前述のような抵抗値が10〜200kΩを
有する抵抗芯線43には、直径:5〜15μmの炭素線
が好適に用いられる。電荷分割法が適用される中性子位
置検出器における陽極としての抵抗芯線43には、導電
材であることが必要とされ、また適度な抵抗を有するこ
とが必要とされる。導電材に抵抗を付与するには径を細
くして断面積を減少し、長さを長くすることが有効であ
る。細線化の容易な素材として金属があげられるけれど
も、たとえば金属の合金細線である直径が10μmのカ
ルマ線(70%Ni−20%Cr−7%Al−Fe)で
は、単位長さあたりの抵抗が0.17kΩ/cmであ
り、直径が10μmのニクロム線(80%Ni−20%
Cr)では0.12kΩ/cmであるに過ぎず、前述し
たような抵抗値の範囲を満足するには長大な陽極となる
ので、中性子位置検出器が大型化し実用性が失われる。
A carbon wire having a diameter of 5 to 15 μm is preferably used for the resistance core wire 43 having a resistance value of 10 to 200 kΩ as described above. The resistance core wire 43 as an anode in the neutron position detector to which the charge division method is applied needs to be a conductive material and has an appropriate resistance. In order to impart resistance to the conductive material, it is effective to reduce the diameter to reduce the cross-sectional area and increase the length. Although a metal can be cited as a material that can be easily thinned, for example, a kaluma wire (70% Ni-20% Cr-7% Al-Fe) having a diameter of 10 μm, which is an alloy thin wire of metal, has a resistance per unit length. 0.17 kΩ / cm, Nichrome wire with a diameter of 10 μm (80% Ni-20%
Cr) is only 0.12 kΩ / cm, which is a long anode to satisfy the above-mentioned resistance value range, and the neutron position detector becomes large in size and loses practicality.

【0040】炭素線は、いわゆるカーボンファイバとし
て細線化の技術が確立されており、入手が容易であるば
かりでなく、細線化されたものは陽極として好適な単位
長さあたりの抵抗を有する。たとえば直径7μmの炭素
線では、単位長さあたりの抵抗が4.2kΩ/cmであ
り、わずかに10cmの長さで42kΩの抵抗値を実現
することができる。
The carbon wire has a well-established technology for thinning it as a so-called carbon fiber, and not only is it easily available, but the thinned wire has a resistance per unit length suitable as an anode. For example, with a carbon wire having a diameter of 7 μm, the resistance per unit length is 4.2 kΩ / cm, and a resistance value of 42 kΩ can be realized with a length of only 10 cm.

【0041】炭素線における直径の範囲が、5〜20μ
mに限定されるのは次の理由による。炭素線の直径が5
μm未満では、炭素線の取扱いが難しくなり密封空間容
器42の内部空間57における張架が困難である。炭素
線の直径が20μmを超えると、断面積の増加によって
単位長さあたりの抵抗が小さくなるので、所望の抵抗値
を得るためには長大な長さが必要となる。したがって、
炭素線の直径を5〜20μmの範囲とした。
The diameter range of the carbon wire is 5 to 20 μm.
The reason for being limited to m is as follows. Diameter of carbon wire is 5
When the thickness is less than μm, it is difficult to handle the carbon wire and it is difficult to stretch the carbon wire in the internal space 57 of the sealed space container 42. If the diameter of the carbon wire exceeds 20 μm, the resistance per unit length decreases due to the increase in the cross-sectional area, so a long length is required to obtain the desired resistance value. Therefore,
The diameter of the carbon wire was in the range of 5 to 20 μm.

【0042】(実施例)以下本発明の実施例について説
明する。図3は、中性子位置検出器41による中性子位
置検出試験の概略を示す図である。内層容器46である
陰極には、厚み:1.5mm、長さ:10cmのアルミ
ニウム管を使用し、抵抗芯線43である陽極には、直
径:7.0μm、長さ:10cmの炭素線を使用し、混
合ガスには、0.34気圧の3Heガスと10.04気
圧の添加ガスとを使用した中性子位置検出器41を準備
した。
(Examples) Examples of the present invention will be described below. FIG. 3 is a diagram showing an outline of a neutron position detection test by the neutron position detector 41. An aluminum tube having a thickness of 1.5 mm and a length of 10 cm is used for the cathode which is the inner layer container 46, and a carbon wire having a diameter of 7.0 μm and a length of 10 cm is used for the anode which is the resistance core wire 43. Then, a neutron position detector 41 using 0.34 atm of 3 He gas and 10.04 atm of additive gas was prepared as the mixed gas.

【0043】陽極として用いた炭素線の抵抗値は42k
Ωであった。添加ガスには、原子番号Zが18のアルゴ
ン(Ar)によって構成される単原子ガスであるArガ
スと、原子番号Zが6の炭素(C)と1の水素(H)と
によって構成される多原子分子ガスであるメタン(CH
4)ガスとを、容積比でArを90%、CH4を10%に
混合して用いた。前記式(2)に基づく添加ガスの有効
原子番号Zeは、約16.6であった。
The resistance value of the carbon wire used as the anode is 42 k.
It was Ω. The additive gas is composed of Ar gas, which is a monatomic gas composed of argon (Ar) having an atomic number Z of 18, and carbon (C) having an atomic number Z of 6 and hydrogen (H) of 1. Methane (CH, which is a polyatomic molecule gas)
4 ) Gas was used by mixing 90% Ar and 10% CH 4 in volume ratio. The effective atomic number Ze of the additive gas based on the formula (2) was about 16.6.

【0044】中性子位置検出器41には、窓49部分に
3枚のカドミウム(Cd)板71,72,73を、0.
5mmの間隔Gが形成されるように貼り付けて2つのス
リット74,75を形成した。中性子線源76から出射
される中性子を、スリット74,75から中性子位置検
出器41内に入射させ、陽極である炭素線43の両端に
おける出力電荷を測定し、電荷分割法により中性子位置
を検出した。中性子位置の位置分解能は、測定された電
荷の半値幅によって評価した。
In the neutron position detector 41, three cadmium (Cd) plates 71, 72, 73 are provided at the window 49 portion, respectively.
The two slits 74 and 75 were formed by adhering so that a gap G of 5 mm was formed. Neutrons emitted from the neutron source 76 were made to enter the neutron position detector 41 from the slits 74 and 75, the output charge at both ends of the carbon wire 43, which was an anode, was measured, and the neutron position was detected by the charge division method. . The position resolution of the neutron position was evaluated by the full width at half maximum of the measured charge.

【0045】図4は、中性子位置検出試験結果を示す図
である。図4の横軸に表されるチャンネル番号は、陽極
の長さ方向における電荷検出位置の特定を可能にするべ
く、陽極を便宜上長さ方向に区分し、区分された各区画
に付した番号のことを言う。したがって、チャンネル番
号は陽極の長さ方向の位置を示し、横軸は距離を示す。
図4における縦軸は、中性子の計数値を示す。
FIG. 4 is a diagram showing the results of the neutron position detection test. The channel number shown on the horizontal axis of FIG. 4 is a number assigned to each divided section for convenience in dividing the anode in the length direction so that the charge detection position in the length direction of the anode can be specified. Say that. Therefore, the channel number indicates the position in the length direction of the anode, and the horizontal axis indicates the distance.
The vertical axis in FIG. 4 represents the neutron count value.

【0046】各チャンネルにおける計数値を連ねたライ
ン77には、2つのスリット74,75が形成された位
置すなわち中性子位置にピーク78,79が検出され
た。前記2つのピーク78,79において得られる半値
幅を中性子位置の位置分解能とした。ピーク78におけ
る位置分解能は、0.93mmであり、ピーク79にお
ける位置分解能は0.94mmであった。1気圧の3
eガスによる位置分解能39mmに比較し、本発明の中
性子位置検出器41により位置分解能は著しく向上し
た。
Peaks 78 and 79 were detected at the position where the two slits 74 and 75 were formed, that is, at the neutron position in the line 77 that connects the count values in each channel. The half width obtained at the two peaks 78 and 79 was used as the position resolution of the neutron position. The position resolution at peak 78 was 0.93 mm, and the position resolution at peak 79 was 0.94 mm. 1 atmosphere of 3 H
The position resolution was remarkably improved by the neutron position detector 41 of the present invention as compared with the position resolution of 39 mm by e-gas.

【0047】なお、本中性子位置検出試験では、Cd板
71,72,73によって形成されるスリット74,7
5は一重に設けられたので、一部の中性子は中性子位置
検出器41に対して斜めに入射した。このことによっ
て、中性子位置分解能は、0.93〜0.94mmに止
まったものである。たとえばスリットを多重に設け、中
性子位置検出器41に対して中性子をさらに垂直に近い
角度で入射することによって、中性子位置検出器41の
位置分解能は、0.5mm以下を達成できると判断され
る。
In this neutron position detection test, the slits 74 and 7 formed by the Cd plates 71, 72 and 73 are used.
Since 5 was provided in a single layer, some neutrons were obliquely incident on the neutron position detector 41. As a result, the neutron position resolution remains at 0.93 to 0.94 mm. For example, it is judged that the position resolution of the neutron position detector 41 can be 0.5 mm or less by providing multiple slits and injecting neutrons into the neutron position detector 41 at an angle closer to vertical.

【0048】以上に述べたように、本実施の形態では、
抵抗芯線43には炭素線が用いられるけれども、これに
限定されることなく、その他の素材からなるものであっ
ても良い。また添加ガスには、好適なガスとしてAr、
Ne、CH4、H2、CO24He、CH3CH3、CH3
CH2CH3およびCH3(CH22CH3を掲げるけれど
も、ここに列挙されるガスに限定されることなく、その
他の原子番号Zで18以下の原子によって構成される単
原子ガスまたは多原子ガスを用いることができる。
As described above, in the present embodiment,
Although carbon wire is used for the resistance core wire 43, the resistance core wire 43 is not limited to this and may be made of other material. In addition, as the additive gas, Ar,
Ne, CH 4 , H 2 , CO 2 , 4 He, CH 3 CH 3 , CH 3
CH 2 CH 3 and CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 are listed, but are not limited to the gases listed here, but other monoatomic gas or polyatomic gas composed of atoms having an atomic number Z of 18 or less. Atomic gas can be used.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によれば、密封空間容器内に封止
される3Heと添加ガスとを含む混合ガスのガス圧力を
5〜20気圧に高めることによって、3Heと中性子と
が反応して生成される陽子の飛程を縮めることができる
ので、中性子位置検出の位置分解能を高めることが可能
になる。また密封空間容器内に抵抗芯線を張架し、中性
子と3Heとの反応時に抵抗芯線からの出力電荷を測定
するという簡易な構成で中性子位置を高い位置分解能で
検出することが可能になる。
According to the present invention, 3 He reacts with neutrons by increasing the gas pressure of the mixed gas containing 3 He and the additive gas sealed in the sealed space container to 5 to 20 atm. Since it is possible to reduce the range of the protons that are generated, the position resolution of neutron position detection can be improved. Further, it is possible to detect the neutron position with high positional resolution with a simple configuration in which the resistance core wire is stretched in the sealed space container and the output charge from the resistance core wire is measured when the neutron reacts with 3 He.

【0050】また高価なガスである3Heガスを密封空
間容器内に封じ切りで中性子位置を検出することができ
るので、中性子位置検出のランニングコストを安価に抑
制することが可能である。さらにガス循環系を必要とせ
ず、前述のように簡易な構成によって検出器の小型化を
実現することができるので、中性子位置検出器を所望の
場所に移動させて中性子散乱試験を行うことが可能であ
り、物質の構造解析等における中性子散乱試験の汎用性
を著しく高めることができる。
Further, since the expensive 3 He gas can be sealed in the hermetically sealed space container to detect the neutron position, the running cost for detecting the neutron position can be suppressed at a low cost. Furthermore, since a gas circulating system is not required and the detector can be downsized by the simple configuration as described above, it is possible to move the neutron position detector to a desired place and perform a neutron scattering test. Therefore, the versatility of the neutron scattering test in the structural analysis of substances can be remarkably enhanced.

【0051】また本発明によれば、抵抗芯線の抵抗値が
適正な範囲に選ばれるので、中性子位置検出における位
置分解能を1mm以下に高めることができる。
Further, according to the present invention, since the resistance value of the resistance core wire is selected in an appropriate range, the position resolution in neutron position detection can be increased to 1 mm or less.

【0052】また本発明によれば、抵抗芯線には、直径
が5〜20μmの炭素線が選ばれる。炭素線は、金属線
などに比較して単位長さ当りの抵抗が大きいので、5〜
20μmの直径を有するように形成することによって出
力電荷の測定に好適な抵抗値を実現することができる。
Further, according to the present invention, a carbon wire having a diameter of 5 to 20 μm is selected as the resistance core wire. Carbon wire has a larger resistance per unit length than metal wire, so
By forming it so as to have a diameter of 20 μm, a resistance value suitable for measuring the output charge can be realized.

【0053】また本発明によれば、混合ガスに含まれる
添加ガスには、原子番号で18以下の原子によって分子
が構成される単原子ガスまたは多原子分子ガスが用いら
れるので、中性子位置検出時におけるγ線の影響を低減
するとともに陽子の飛程を縮めて中性子位置検出の位置
分解能を高めることができる。
Further, according to the present invention, since the additive gas contained in the mixed gas is a monoatomic gas or a polyatomic molecular gas whose molecule is composed of atoms having an atomic number of 18 or less, a neutron position is detected. It is possible to reduce the influence of γ-rays at the same time and reduce the range of protons to improve the position resolution of neutron position detection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態である中性子位置検出器
41の構成を簡略化して示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a simplified configuration of a neutron position detector 41 which is an embodiment of the present invention.

【図2】電荷分割法の概略を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a charge division method.

【図3】中性子位置検出器41による中性子位置検出試
験の概略を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a neutron position detection test by a neutron position detector 41.

【図4】中性子位置検出試験結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a neutron position detection test result.

【図5】X線分光装置1による回折X線の位置検出の状
態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the position of a diffracted X-ray is detected by the X-ray spectroscopic device 1.

【図6】1気圧程度の3Heガスを用いた従来の中性子
位置検出器10による位置検出の状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state of position detection by a conventional neutron position detector 10 using 3 He gas at about 1 atm.

【図7】もう1つの従来の中性子位置検出器16の構成
を簡略化して示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a simplified configuration of another conventional neutron position detector 16.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 中性子位置検出器 42 密封空間容器 43 抵抗芯線(陽極) 45 外層容器 46 内層容器(陰極) 49 窓 41 Neutron position detector 42 sealed space container 43 Resistance core wire (anode) 45 Outer layer container 46 Inner layer container (cathode) 49 windows

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に3Heガスと添加ガスとを含む混
合ガスが5〜20気圧のガス圧力で封止された密封空間
容器と、 密封空間容器内に張架され長さ方向に単位長さあたりの
抵抗が一定の抵抗芯線とを含み、 密封空間容器に中性子が入射した状態で抵抗芯線の両端
における出力電荷を測定することを特徴とする中性子位
置検出器。
1. A hermetically sealed space container in which a mixed gas containing 3 He gas and an additive gas is sealed at a gas pressure of 5 to 20 atm, and a unit length in the longitudinal direction stretched in the hermetically sealed space container. A neutron position detector including a resistance core wire having a constant resistance per unit, and measuring an output charge at both ends of the resistance core wire in a state where neutrons are incident on the sealed space container.
【請求項2】 前記抵抗芯線は、 抵抗値が10〜200kΩであることを特徴とする請求
項1記載の中性子位置検出器。
2. The neutron position detector according to claim 1, wherein the resistance core wire has a resistance value of 10 to 200 kΩ.
【請求項3】 前記抵抗芯線は、 直径が5〜20μmの炭素線であることを特徴とする請
求項1または2記載の中性子位置検出器。
3. The neutron position detector according to claim 1, wherein the resistance core wire is a carbon wire having a diameter of 5 to 20 μm.
【請求項4】 前記混合ガスに含まれる添加ガスは、 原子番号で18以下の原子によって分子が構成される単
原子ガスまたは多原子分子ガスであることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の中性子位置検出器。
4. The additive gas contained in the mixed gas is a monoatomic gas or a polyatomic molecular gas whose molecule is composed of atoms having an atomic number of 18 or less. A neutron position detector according to claim 2.
【請求項5】 前記添加ガスは、 アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、メタン(C
4)、水素(H2)、炭酸ガス(CO2)、ヘリウム(4
He)、エタン(CH3CH3)、プロパン(CH3CH2
CH3)およびブタン(CH3(CH22CH3)からな
る群より選ばれた1種または2種以上のガスを含むこと
を特徴とする請求項4記載の中性子位置検出器。
5. The additive gas is argon (Ar), neon (Ne), methane (C).
H 4 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), helium ( 4
The He), ethane (CH 3 CH 3), propane (CH 3 CH 2
The neutron position detector according to claim 4, which contains one or more gases selected from the group consisting of CH 3 ) and butane (CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 ).
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WO2006011901A2 (en) * 2003-12-18 2006-02-02 Trustees Of Princeton University Radionuclide detector and software for controlling same
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