JP2014502346A - ３材料２種対応中性子分光装置 - Google Patents

Abstract

本発明のシステムは、中性子とガンマ線の両方を検出し画像化し測定することが可能である。このシステムは、３つの平行プレートを有し、夫々は、複数の検出器を含む。各プレートは異なる検出器を有する。第１プレートは、プラスチックシンチレーション検出器を有する。第２プレートは、パルス波形弁別（ＰＳＤ）特性がある複数のスチルベンシンチレーション検出器を有する。第３プレートは、複数の無機検出器を有する。第１プレートおよび第２プレートは接続して用いられ、中性子を検出し画像化し測定する。第２プレートおよび第３プレートは接続して用いられ、ガンマ線を検出し画像化し測定する。

Description

発明の詳細な説明

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年１１月３日に出願された米国仮特許出願第６１／４０９，７７９号の利益を主張するものであり、引用により本明細書に組み込まれる。

［連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載］
本発明は、米国国防総省国防脅威削減局（Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｈｒｅａｔ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ）との契約ＨＤＴＲＡ１−０８−Ｃ−００７７の下、米国政府の支援によってなされた。米国政府は、本発明における所定の権利を有する。

［技術分野］
本発明は、中性子画像化（ｉｍａｇｉｎｇ）分光装置に関し、特に、中性子源をリアルタイムで位置特定および識別するための分光装置に関する。

［背景技術］
従来の中性子画像化装置／分光装置には、いくつかの用途がある。しかしながら、どの用途も、核物質の検出、位置特定、モニタリングおよび識別を中心に展開している。

中性子は、その性質から検出されにくく、画像化や分光分析も容易に行うことが難しい。検出は、ほとんど、高速中性子源から得られる減速中性子や熱中性子を記録する形で行われてきたが、中性子相互作用によって生成された荷電粒子を測定するだけなので、基となる中性子の性質を推定するのは、難しい上に曖昧である。

減速中性子の記録には、入射方向や入射エネルギーの情報が何も含まれていない。バルク検出器における高速中性子の測定では、エネルギー測定について妥協せざるを得ないが、それでも方向の情報が欠けている。二重散乱テレスコープは、中性子散乱を２つ必要とすることにより複雑さが大幅に増すとともに効率が悪いというペナルティを有するが、弾性散乱運動を用いて入射速度ベクトルを制限しながら、同時に高品質のエネルギー測定を行うことができる点で、最終的には利益をもたらす。

［発明の概要］
本発明のシステムは、中性子とガンマ線の両方を検出し、画像化し、測定することが可能である。本システムは全部で３枚の平行プレートを有し、夫々が複数の検出器を含む。平行プレートの夫々は、異なる検出器を有している。第１プレートは、複数のプラスチックシンチレーション検出器を有する。第２プレートは、パルス波形弁別（ＰＳＤ）特性がある複数のスチルベンシンチレーション検出器を有する。第３プレートは、複数の無機検出器を有する。第１プレートおよび第２プレートは、接続して用いられることで、中性子を検出し、画像化し、測定する。第２プレートおよび第３プレートは、接続して用いられることで、ガンマ線を検出し、画像化し、測定する。

本発明は、中性子を画像化し測定するシステムである。本システムは、フレームと、フレームによって担持される一組の平行プレートと、電子処理ユニットとを有している。平行プレートの夫々は、複数の検出器を担持する。検出器は、電子処理ユニットに電子的に接続される。一方の平行プレートにある検出器は、プラスチックシンチレーション検出器である。他方の平行プレートにある検出器は、スチルベンシンチレーション検出器である。検出器は、中性子を検出し、電子処理ユニットは、一方の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、さらに他方の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、に基づいて、中性子の経路を判定する。

一実施形態において、本システムは、上記一組のプレートに平行で、それら両者の間には位置していない第３プレートを有している。第３プレートは、複数の検出器を有し、本システムは、中性子およびガンマ線を画像化し測定する。

一実施形態において、第３プレートにおける検出器は、無機シンチレーション検出器である。一実施形態において、無機シンチレーション検出器は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である。

一実施形態において、中性子およびガンマ線を画像化し測定するシステムは、フレームと、フレームによって担持される３つの平行プレートと、電子処理ユニットとを有している。平行プレートの夫々は、複数の検出器を担持する。検出器は、電子処理ユニットに電子的に接続される。各平行プレート上にある検出器は、非液体シンチレーション検出器または液体シンチレーション検出器であってもよい。検出器は、中性子を検出し、電子処理ユニットは、１番目の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、さらに２番目の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、に基づいて、中性子の経路を判定する。検出器は、ガンマ線を、２番目の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、さらに３番目の平行プレートにおける複数の検出器の１つとの相互作用と、に基づいて検出する。

一実施形態において、各平行プレート上にある検出器は、非液体シンチレーション検出器である。
一実施形態において、上記３つのプレートのうちの３番目上にある検出器の夫々は、無機シンチレーション検出器である。一実施形態において、上記３つのプレートのうちの２番目上にある検出器の夫々は、パルス波形弁別可能である。

一実施形態において、上記３つのプレートのうちの１番目上にある検出器の夫々は、プラスチックシンチレーション検出器であり、上記３つのプレートのうちの２番目上にある検出器の夫々は、スチルベンシンチレーション検出器である。

一実施形態において、上記３つのプレートのうちの３番目上にある検出器の夫々は、無機シンチレーション検出器である。一実施形態において、上記３つのプレートのうちの３番目上にある検出器の夫々は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）製である。

本発明のこれらの態様は、排他的であることを意味するものではなく、本発明の他の特徴、態様、および効果は、以下に記す説明、添付請求項、および添付図面と併せて読めば、当業者には容易に明らかになるであろう。

本発明の上述およびその他の目的、特徴、および効果は、添付図面に示される本発明の詳細な実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。添付図面において、同類の参照符号は、異なる図面においても同一部品を指す。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれている。

中性子画像化分光装置システムの斜視図である。 中性子の二重散乱運動の概略図である。 ^２５２Ｃｆ（カリホルニウム）に対するシステム応答のグラフである。 角度分解能のグラフである。 ^２５２Ｃｆ源の３メートル地点での一次画像化グラフである。 ３平面システムのブロック図である。

［好適な実施形態の詳細な説明］
図１を参照して、中性子画像化分光装置２０を示す。本システムは、中性子源とガンマ線源との両方を、遠隔から画像化し測定することが可能である。本システムにおける遠隔からの画像化および測定は、線源に触れることなしに行われる。

分光装置２０は、フレーム２２と、３つの平行な検出プレートまたは面２４，２６，２８と、電子処理ユニット３０とを有している。以下に詳細を示すように、システム２０の好適な実施形態は、携帯可能なように設計される。

検出プレートまたは面２４，２６，２８は、夫々が互いに平行になっている。各パネルは、複数の検出器３４を有している。各検出器３４は、シンチレーション検出器である。シンチレーション検出器または計数管３４は、電離放射線により、蛍光物質内で閃光（シンチレーション）を発生させる。閃光は、光増倍管とその関連回路３０によって検出およびカウントされる。

検出プレート２４，２６，２８の夫々は、他のプレートとは異なる検出器３４を有し、検出器３４独自の特別な機能を果たしている。
３つのプレート２４，２６，２８は、ＭｅＶ領域の核内中性子およびガンマ放射線を検出可能な積層構造になっている。第１プレート２４の検出器３４は、プラスチックシンチレータを有し、このシンチレータは、中性子画像化システムの一部、割合はかなり低いがガンマ線画像化システムの一部として機能する。第２プレート２６の検出器３４は、パルス波形弁別（ＰＳＤ）特性を有するスチルベン［Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ：ＣＨＣ_６Ｈ_５］を使用する。中性子は、二重散乱構成において、まずプラスチックシンチレータ検出器３４によって第１プレート２４内で散乱され、その後さらに、スチルベン検出器３４によって、第２プレート２６内で散乱される。スチルベンからのＰＳＤ信号を優先的に用いて、中性子相互作用を選定する。

本発明によれば、第２プレート２６のスチルベン検出器３４および第１プレート２４のプラスチックシンチレータ検出器３４による従来の二つのプレート配列とは異なり、本システムを、ガンマ線画像化用としても使用することができる。ガンマ線画像化には、スチルベン検出器３４を有する第２プレート２６と第３プレート２８とが用いられる。第３プレート２８の検出器３４の夫々は、無機シンチレータである。好適な実施形態では、検出器は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）である。

スチルベン検出器３４を有する第２プレート２６は、ガンマ線画像化システムの鍵となる構成要素であり、両検出システムに対して、ノイズに対する信号を最大化するために必要なＰＳＤ測定を提供する。

第２プレート２６のスチルベン検出器３４は、ガンマ線画像化システムと中性子画像化システムとで共有される。スチルベンによって中性子／ガンマ線を識別することによって、両システムに対して信号対ノイズ比を最大化する。上述したように、本システムは、鉱油等の液体シンチレータとは違い、固体シンチレータを用いている。固体シンチレータによって、より堅牢な携帯型のシステム２０が可能になる。

上述したように、３つの平行な検出プレート２４，２６，２８は、夫々が複数の検出器３４を有する。同型式の検出器３４がプレート全体にわたって用いられるが、これは他のプレートの検出器とは異なる。検出器３４の順番は、上から下への順に（すなわち第１プレートから第３プレートへの順に）、プラスチックシンチレータ、スチルベン、および無機シンチレータ３４である。

実際の中性子測定には、プラスチックシンチレータにおけるシンチレーションの振幅と、プラスチック検出器からスチルベン検出器までの飛行時間とを用いる。スチルベンにおけるガンマ線信号は、イベント排除に使用することができる。ガンマ線測定には、スチルベンおよび無機シンチレータの両方におけるシンチレーションの振幅を用い、中性子排除のために飛行時間を用いる。スチルベン内での中性子信号は、イベントを認めるのに必要となる。イベントは、３つの検出面の少なくとも２つに信号が存在するときに発生する。

上述したように、システム２０は、中性子とガンマ線の両方を測定可能である。中性子およびガンマ線の放射は関連しており、放射線環境の線源に関する知識を増やすために一緒に用いられ得る。システム２０は、１対の二重散乱カメラである。第１プレート２４および第２プレート２６は、中性子用の二重散乱カメラである。第２プレート２６および第３プレート２８は、ガンマ線放射用の二重散乱カメラである。中性子であってもガンマ線であっても、発想は、いったん前方の検出器内で粒子が散乱し、その後、それが時には後方の検出器内で散乱するというものである。中性子またはガンマ線は、相互作用なしでこれらの検出器３４のいずれをも通過することができる。これらの粒子は、確率的なやり方で相互作用する。これらの検出器の厚さは、粒子の適当な量を記録するのに足りるが、２度相互作用するほど厚くはないような厚さになるように選択される。

２つの二重散乱カメラの違いは、中性子に対する理想的な散乱または検出媒体、つまり第２プレート２６における検出器３４がまた、偶然にもガンマ線に対して優れた前方散乱体であることである。このような物質は、水素含有量が高い有機物質である。これにより、中性子カメラに対しては、前方散乱体と後方散乱体の両方に対して有機シンチレータを有するカメラを構成する。中性子エネルギーは、中性子が前方の検出器において蓄積したエネルギーと、後方の検出器までの旅行時間によって測定された反跳中性子のエネルギーと、を合計することによって測定される。

ガンマ線に対する状況は、全てのガンマ線が同じ速度で走行している点で異なり、したがって飛行時間からはエネルギー情報を収集できない。代わりに、ガンマ線を全体として捕獲しなければならず、第３プレート２８における検出器３４のように、一般的に高密度の無機シンチレータで構成された厚みのある検出器を必要とする。ガンマ線検出器の水素含有量は、あまり重要ではない。ただ、この媒体内でのガンマ線の相互作用距離よりも厚みが大きくなければならない。

システム２０の中性子散乱カメラは、有機シンチレーション検出器の２つのプレート、すなわち第１プレート２４および第２プレート２６を有している。
ガンマ線検出に対しては、無機シンチレーション検出器３４を有することが好ましいという点において、第３プレート２８は、高密度の無機シンチレータを有している。スチルベンシンチレータを有する中央のプレート２６は、中性子カメラに対する後方散乱体およびガンマ線カメラに対する前方散乱体として機能する。これにより２種対応カメラを提供する。

全てが有機シンチレーション検出器で構成された中性子カメラは、ガンマ線を検出可能であるが、その質は大幅に妥協せざるを得ない。同様に、従来のガンマ線カメラは、中性子を検出可能であるが、非効率で、解像度を妥協せざるを得ない。

好適な実施形態における検出器３４は、最初の２つのプレートにおいて、鉱油のような液体の代わりに、プラスチックやスチルベンのような固体有機物を使用する。これは、現場作業には堅牢性が求められるからである。第２の特性は、いわゆるパルス波形弁別（ＰＳＤ）であり、検出器からの信号のナノ秒の波形が、散乱粒子がガンマ線なのか中性子なのかを識別するために用いられ得ることを意味している。この性質を有するシンチレーション検出器で構成されたいずれかの種類のカメラの少なくとも１つのプレートを有することは非常に有益である。

本システム２０は、第１面２４の検出器３４における材料がパルス波形弁別特性を有さないプラスチックシンチレータであるように設計されている。第２面２６の検出器３４は、中性子カメラおよびガンマ線カメラの両方に役立ち、スチルベンと称される有機結晶から構成される。スチルベンにはパルス波形弁別特性がある。最後に、第３面２８の検出器３４は、ＰＳＤ特性のないＮａＩ等の無機結晶から構成される。

完全なシステム２０は、両種の粒子に対する感度を最適化しており、一方、ハードウェアや電子機器の総量を最小化する。全てが固体状態であると、システムを堅牢なものにすることができ、それでいて両種に対して優れた解像度および感度を有することができる。

上述のシステム２０を用いて、基本的な理論の一部を説明する。中性子は電荷を持たないので、容易には相互作用しない。それゆえ、中性子は、間接的な方法で検出しなければならない。ＭｅＶのエネルギーで中性子を検出する好適な方法としては、大角ｎｐ弾性散乱断面積を利用する。選択材料は、中性子散乱体および反跳陽子検出器の機能に役立つもの、つまり有機シンチレータである。この材料は、主に水素と炭素で構成され、個数比は１．０から２．０である。水素の相対濃度は、シンチレータの種類によって変化する。

画像化を行うために、入射中性子は、２つの検出器の夫々においてｎｐ散乱されなければならない。いったん中性子が計器に入射すると、中性子の経路に従って、各ｎｐ相互作用の位置、相対時間、およびエネルギー蓄積を測定可能でなければならない。

図２を参照して、中性子の二重散乱運動の概略図を示す。入射方向が未知の中性子４６が、図１に示されたような検出器３４での検出による２度のｎｐ散乱を受けて、線源に関する情報が得られる。２つの相互作用の空間的座標および飛行時間（ＴｏＦ）を測定することにより、散乱された中性子のエネルギーおよび方向（つまり運動量ベクトル）が決定される。最初の反跳陽子のエネルギーを測定することにより、入射中性子のエネルギーおよび散乱角が算出され得る。

この情報により、入射中性子の方向を、反跳中性子の速度（図２に示すような）の周りにある円錐５０の被覆４８上に沿うように制限することができる。散乱角ｓｉｎ^２θ＝Ｅ_ｐ／Ｅ_ｎである。円錐５０を物体平面もしくは球上に投影することによって、図２に示すように、各イベントに対するイベント円５２が得られる。複数のイベント円の交点から、統計的な手段により、中性子源の像を得ることが可能である。

さらに図２を参照して、好適な実施形態において、第１プレート２４における検出器３４は、プラスチックシンチレータの１インチ円筒形セルで構成されていて、高速で堅牢な１インチ光電子増倍管（ＰＭＴ）によって読み取られる。第２層および第３層上の検出器も同様に１インチセルで構成されていて、同様のＰＭＴによって読み取られる。第１プレート２４のプラスチックシンチレータとは対照的に、第２プレート２６は、スチルベンであり、第３プレート２８は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）等の無機物である。第２プレート２６上の検出器３４は、パルス波形弁別（ＰＳＤ）が可能である。パルス波形弁別（および飛行時間（ＴｏＦ））によってシステムがガンマ線を除去または区別可能になり、これは高レベルのバックグラウンド環境には重要である。

上述された基本的な理論の一部を用いて、図６のブロック図に示されるような検出方法を説明する。飛行時間測定は、プレート２４，２６，２８の間で行われる。全てのセルまたは検出器３４は、独立したデータチャネルに相当する。中性子が第１プレート２４における検出器３４と相互作用するとき、検出器プレートからのアナログ信号が、第１プレート２４における様々なセルのアナログ和から生成される。これらの信号は、ＴｏＦ測定を引き起こし、第２プレート２６において起こることと時間合致しているかどうかを検査するために、高速論理信号を生成する。さらに、第１プレート２４において中性子が蓄積したエネルギーに対するアナログパルス高として機能する。セル識別は、相互作用位置、すなわち特定の検出器に対応する１インチの空間解像度であるように行われる。第１プレート２４における異なる検出器３４からの多重信号は、除去される。

第２プレート２６においても同様の信号処理が行われる。ここでは、和信号がＴｏＦ測定を停止させ、トリガーとなったセルを識別および記録する。
第２プレート２６のスチルベン検出器３４、つまり有機シンチレータは、パルス波形弁別特性を有する。シンチレータのこの特性によっては、電離粒子が高速（電子、ミューオン）なのか低速（陽子または重イオン）なのかを識別するのに使用可能なアナログ信号が生成される。この２種類の粒子は、それぞれの詳細なパルス波形、すなわち、シンチレータの化学的性質の機能が異なる。これにより、中性子が引き起こすイベントは、識別され、さらなるデータ分析のために選定され得る。電子イオン化パルス波形は、一般的に破棄される。

好適な実施形態において、２つのプレート２４，２６は、シンチレータからシンチレータまでは３０ｃｍ離れている。この距離を横切ったガンマ線は、１ｎｓのＴｏＦを記録する一方、１ＭｅＶの中性子は、同じ距離を走行するのに、３０ｎｓまでの時間を必要とする。斜めの軌道はＴｏＦ値をより長くしてしまうが、この影響は、セル識別によって得られたイベントの位置情報を用いて補正される。ＴｏＦの範囲は、５０ｎｓのオーダーであり、典型的な高速中性子の速度の上下にわたる範囲である。ＴｏＦの範囲がより長くなることにより、高温放射線環境における重要な測定である偶然同時計数率の測定も自動的に得られる。

上述したように、ある実施形態において、システム２０は、携帯型に設計される。一実施形態において、システム２０は、各プレートに７７個の検出器セルが置かれている状態で、バッテリ電源によりで８時間作動できるように設計される。図１を再度参照すると、バッテリパック３８がフレーム２２によって担持されている。アナログデータは、電子処理ユニット３０の一部であるオンボードコンピュータにおいて処理され、遠隔のコンピュータへ伝送してリアルタイムにモニタリングまたは分析、および／またはデータアーカイブするために、デジタル化され、フォーマットされる。オンボードコンピュータと遠隔コンピュータとの接続は、イーサネットケーブルまたは無線通信によって行われ得る。

この機器は、遠隔コンピュータ、名目上は、ナショナルインスツルメンツ株式会社によって販売されるＬａｂＶＩＥＷ（商標）を実行するラップトップコンピュータを通じて制御される。遠隔コンピュータはまた、温度、電圧、全検出器セルにおける計数率および他のレートといった、機器の動作および性能を評価するために重要な多くのハウスキーピングパラメータを監視する。光電子増倍管（ＰＭＴｓ）での利得は指令可能である。検出器セルプレートには、輸送中の衝撃を吸収するばねが付いている。

システム２０のプロトタイプは、各プレートに３つのセルがある状態で作られた。第１プレート２４および第２プレート２６を用いて中性子を測定するシステム２０の試験は、（１）複数のセルからの信号を同時に処理する各プレートに対する電子機器の性能試験と、（２）６つのセルの利得と閾値を整える能力の試験であり、その結果は、利得と閾値の変動によるスペクトルと像のばらつきが最小である１つの機器のように動作した。最初の２つのプレート２４，２６における９組のセルの組み合わせも、各セルが正しく調整および削減されている場合に、１つの機器のように動作しなければならない。これを実行するために、^２５２Ｃｆ源を軸上に３．４ｍの距離で配置した。

図３を参照して、^２５２Ｃｆ（カリホルニウム）に対するシステム応答のグラフを示す。角度分解能のグラフを図４に示し、特に、３ｘ３の累積コンビネーションに対する角度分解能測定（ＡＲＭ）を示す。セルの各コンビネーションに対する中性子の軌道は異なり、運動学的に測定された散乱角の夫々は、単純幾何学によって測定された散乱角に一致しなければならない。ＡＲＭ関数は、中性子のイベントあたりの、これら２つの角度の差である。この分布の幅は１２°（ＦＷＨＭ）までであり、２つのセルのみを用いて測定したもの（１０°ＦＷＨＭ）よりも若干大きい。これは、おそらく、第１プレート２４における検出器３４の利得の小規模なばらつきか、もしくは飛行時間（ＴｏＦ）の較正に起因する。ＡＲＭ分布上の非ガウシアンの袖部は、検出閾値、つまり図１に示すような第１プレート２４または第２プレート２６のいずれかにおける５０ｋｅＶ_ｅｅの近傍での中性子のイベント、等価には約３００ｋｅＶから７００ｋｅＶまでの中性子から生じている。

中性子源のスペクトルを測定するために、測定された散乱角が真の角度の２０°以内であったイベントを選択した。その結果、すなわち、計数スペクトルを図３に示す。
容易には観察できないが、この図から注目される重要な特徴は、２つのセルでの実験と比較して、単位有効時間あたりの計数がはるかに多いことである。これは、２セル構造と比較して、実効面積が９倍大きいからである。指数関数的なワットの形状はさらに回復し、統計規模が大きいので、より滑らかになっている。

最後に、イベント円の交差を許容する、対応する異なるイベント円錐軸を有する多数（９個）の異なるセル形状を用いて、画像化能力を検討する。図５には、円交点の密度の３−Ｄグラフを示す。この図を作成するためになされたＡＲＭ削除はない。ＡＲＭ削除は、線源の位置が既知となってから、エネルギースペクトルを作成するためだけになされる。

図５における中央の強いピークは、線源の真の位置に対応して、画像プレート内に存在する。しかしながら、中央のピークの外側にも考慮すべき構造が存在する。この構造は、点源の存在から相関する円の交点から生じている。セル組の数が少ない場合、つまり、我々のケースにおいては９個では、それらは最も顕著に現れる。完全に実装された機器では、セル組の計数は、５９００に増加し、これらのローブあるいはゴースト像は、分散する。一方で、中央のピークは実効面積に比例して、つまり、セル組の数に比例して高くなる。

このシステムまたは機器２０は、混在した放射線環境において特に有用であるが、一般的に中性子環境は、ガンマ線も豊富である。動作用途は、米国国防総省（ＤｏＤ）、国土安全保障省（ＤＨＳ）、もしくは核分裂性物質または放射性物質の識別に関与するあらゆる機関による、安全保障での使用である。一例としては、主要都市の内外における交通のモニタリングまたはスクリーニングに関与する州警察である。

しかし、原子力産業においてもまた、２種対応機器が核燃料および関連するガンマ線放射をモニタリングするのに役立つことがわかるであろう。
想定されるＤＨＳでの使用用途は、物質の中性子放射量が他の物質によって覆い隠されている場合である。２種対応カメラは、中性子放射源を識別するだけでなく、中性子の存在によって誘起されたガンマ線放射を識別することも可能である。ガンマ線放射は、例えばプルトニウムのような中性子源を隠す物質の痕跡をもたらす。最もエキサイティングな例は、中性子放射が周囲の爆薬（窒素が多く含まれる）における窒素核を励起することである。中性子は直接的には見ることはできないが、窒素励起の特徴的な痕跡は検出可能である。いずれの機関も、中性子源だけでなく周囲の物質の追加的な情報を有し得る。

第２プレートと第３プレートの検出器の使用はガンマ線の検出には好適であるが、第１プレートと第３プレートの検出器の使用も可能であることが認められる。このシステムの効率は、上述の実施形態と同程度に高くはない。

スチルベン検出器、またはＰＳＤ特性がある他の検出器を有する第１プレートを、プラスチックおよび無機検出器の両方を有する第２プレートとともに使用可能であることも理解される。これにより、第１プレート内の検出器は、中性子検出およびガンマ線検出の両方に対してＰＳＤを提供する。

本明細書において本発明の原理を説明してきたが、上述の説明は一例としてなされただけものであり、本発明の範囲に関する限定としてなされてものではないことは、当業者に理解されよう。本明細書に記載された例示の実施形態に加えて、他の実施形態も本発明の範囲内であることが考えられる。当業者による変更や置換も本発明の範囲内であるとみなされる。

Claims (13)

1. 中性子を画像化および測定するシステムであって、
   フレームと、
   互いに平行で前記フレームによって担持される第１プレートおよび第２プレートと、
   電子処理ユニットと、を備え、
   前記第１プレートおよび前記第２プレートはそれぞれ複数の検出器を担持し、前記検出器は、前記電子処理ユニットに電子的に接続されており、
   前記第１プレートの前記検出器は、プラスチックシンチレーション検出器であり、
   前記第２プレートの前記検出器は、スチルベンシンチレーション検出器であり、
   前記検出器は、中性子を検出し、前記電子処理ユニットは、前記第１プレートの前記検出器の１つとの相互作用と、さらに前記第２プレートの前記検出器の１つとの相互作用とに基づいて、中性子の経路を判定するシステム。
2. 前記第１プレートおよび前記第２プレートに平行な第３プレートをさらに備え、前記第３プレートは、複数の検出器を有し、前記システムは、中性子およびガンマ線を画像化および測定する請求項１記載のシステム。
3. 前記第３プレートの前記検出器は、無機シンチレーション検出器である請求項２記載のシステム。
4. 前記無機シンチレーション検出器は、ヨウ化ナトリウムを用いる請求項３記載のシステム。
5. 中性子およびガンマ線を画像化し測定するシステムであって、
   フレームと、
   互いに平行で前記フレームによって担持される第１プレート、第２プレート、および第３プレートと、
   電子処理ユニットと、を備え、
   前記第１プレート、前記第２プレート、および前記第３プレートはそれぞれ複数の検出器を担持し、前記検出器は、前記電子処理ユニットに電子的に接続されており、
   前記第１プレート、前記第２プレート、および前記第３プレートの夫々の上にある前記検出器は、シンチレーション検出器であり、前記検出器は、中性子を検出し、前記電子処理ユニットは、前記第１プレートの前記検出器の１つとの相互作用と、さらに前記第２プレートの前記検出器の１つとの相互作用と、に基づいて、中性子の経路を判定し、
   前記検出器は、ガンマ線を検出し、前記電子処理ユニットは、前記第２プレートの前記検出器の１つとの相互作用と、さらに前記第３プレートの前記検出器の１つとの相互作用と、に基づいて、ガンマ線の経路を判定するシステム。
6. 前記第１プレート、前記第２プレート、および前記第３プレートの夫々の上にある前記検出器は、非液体シンチレーション検出器である請求項５記載のシステム。
7. 前記第３プレート上の前記検出器の夫々は、無機シンチレーション検出器である請求項６記載のシステム。
8. 前記第２プレート上の前記検出器の夫々は、パルス波形弁別可能である請求項７記載のシステム。
9. 前記第１プレート上の前記検出器の夫々は、プラスチックシンチレーション検出器であり、前記第２プレート上の前記検出器の夫々は、スチルベンシンチレーション検出器である請求項５記載のシステム。
10. 前記第３プレート上の前記検出器の夫々は、無機シンチレーション検出器である請求項９記載のシステム。
11. 前記第３プレート上の前記検出器の夫々は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）製である請求項１０記載のシステム。
12. 中性子およびガンマ線を画像化し測定する方法であって、
    プラスチックシンチレーション検出器を有する第１プレート、スチルベンシンチレーション検出器を有する第２プレート、および無機シンチレーション検出器を有する第３プレートを設ける手順と、
    前記第１プレートの前記プラスチックシンチレーション検出器との相互作用によって、粒子を検出する手順と、
    前記第１プレートの前記プラスチックシンチレーション検出器から前記第２プレートの前記スチルベン検出器までの前記粒子の飛行時間を測定する手順と、
    前記第２プレートの前記スチルベン検出器のパルス波形弁別（ＰＳＤ）特性によって生成されたパルス波形を含む、前記粒子の前記第２プレートの前記スチルベン検出器との相互作用に基づいて、前記粒子に関する詳細を判定する手順と、
    前記第３プレートの前記無機シンチレーション検出器との相互作用によって、前記粒子を検出する手順と、
    データを分析して前記粒子が中性子なのかガンマ線なのかを判定する手順と、
    を備える方法。
13. ＰＳＤ測定に基づき、中性子検出およびガンマ線検出の両方のために、ノイズに対する信号を最大にする手順をさらに備える請求項１２記載の方法。