JP2019128332A

JP2019128332A - 中性子検出器

Info

Publication number: JP2019128332A
Application number: JP2018012013A
Authority: JP
Inventors: 智也布宮; Tomoya Nunomiya; 直道森本; Naomichi Morimoto
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01

Abstract

【課題】中性子を検出するために用いられる線量計であって、ラジエータと半導体検出素子とを有する線量計が知られている。中性子検出器においては、１ＭｅＶ以下の低エネルギーを有する中性子に対する感度を向上させることが望まれる。【解決手段】中性子が入射する入射面と、反跳陽子が出射する出射面とを有するラジエータと、ラジエータの出射面側に設けられ、入射した反跳陽子に対応する電流が発生する検出素子とを備え、ラジエータの出射面が、少なくとも凹部および凸部のいずれかを有する中性子検出器を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、中性子検出器に関する。

中性子を検出するために用いられる線量計であって、ラジエータと半導体検出素子とを有する線量計が知られている（例えば、特許文献１）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００２−２６７７６０号公報

中性子検出器においては、１ＭｅＶ以下の低エネルギーを有する中性子に対する感度を向上させることが望まれる。

本発明の第１の態様においては、中性子検出器を提供する。中性子検出器は、ラジエータと、検出素子とを備えてよい。ラジエータは、中性子が入射する入射面と、反跳陽子が出射する出射面とを有してよい。検出素子は、ラジエータの出射面側に設けられてよい。検出素子においては、入射した反跳陽子に対応する電流が発生してよい。ラジエータの出射面は、少なくとも凹部および凸部のいずれかを有してよい。

出射面における凹部および凸部により規定される深さｄは、入射面における凹凸の深さよりも大きくてよい。

入射面は平坦であってよい。

出射面は、ストライプ状の凸部および凹部を有してよい。出射面において、凸部および凹部は、第１の方向において交互に配置されてよい。また、出射面において、凸部および凹部は、第２の方向において各々延伸してよい。第２の方向は、第１の方向と直交する方向であってよい。

出射面に少なくとも凹部および凸部のいずれかを設ける場合における面積をＳ_１としてよい。出射面に凹部および凸部のいずれも設けない場合における平坦な出射面の面積をＳ_２としてよい。凸部または凹部の側部とラジエータの厚さ方向との成す角度をφとしてよい。この場合に、Ｓ_１／Ｓ_２＝１／ｓｉｎφを満たしてよい。

φは６５度以下であってよい。

出射面に少なくとも凹部および凸部のいずれかを設ける場合におけるラジエータの体積をＶ_１としてよい。入射面から凸部の先端部までの長さをｔとしてよい。出射面において、凹部の頂部から凸部の先端部までの深さをｄとしてよい。出射面に凹部および凸部のいずれも設けない場合におけるラジエータの体積をＶ_２としてよい。この場合に、Ｖ_１／Ｖ_２＝１−ｄ／（２ｔ）を満たしてよい。

長さｔおよび深さｄは、（ｄ／ｔ）≦０．２を満たしてよい。

出射面は、複数の針状の凸部を有してよい。凸部および凹部は第１の方向において交互に配置され、且つ、凸部および凹部は第２の方向においても交互に配置されてよい。第２の方向は、第１の方向と直交する方向であってよい。

ラジエータは、半円筒形状、または、ドーム形状を有してよい。半円筒形状は、第１の方向の縁部から中心部にかけて凹んでよい。ドーム形状は、第１の方向の縁部から中心部にかけて凹み、且つ、第２方向の縁部から中心部にかけて凹んでよい。第２方向は、第１の方向と直交してよい。

ラジエータはポリエチレンシートであってよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の実施形態に係る中性子検出器１００の概要を示す図である。（Ａ）から（Ｃ）は、中性子ｎがラジエータ１０に入射し、反跳陽子ｐがラジエータ１０から出射する様子を説明する図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態に係るラジエータ１０の断面図及び下面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施形態に係るラジエータ１０の断面図及び下面図である。第３実施形態に係るラジエータ１０の断面図ある。第３実施形態に係る半円筒形状のラジエータ１０の斜視図である。第３実施形態に係るドーム形状のラジエータ１０の斜視図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は右手系を構成する。本明細書では、後述するラジエータ又は半導体層の厚さ方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸は、ラジエータ又は半導体層の平坦な面に対して垂直であってよい。また、Ｘ‐Ｙ面は、Ｚ軸と直交する平面である。また、本明細書においてはＺ軸方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する場合がある。ただし、「上」及び「下」の方向は重力方向に限定されない。本明細書における「上」及び「下」は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸と同様に、相対的な方向を示す便宜的な表現に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る中性子検出器１００の概要を示す図である。本例の中性子検出器１００は、検出部４０と、増幅部５０と、波高値識別部６０とを含む。なお、図１では、検出部４０についてはＸ‐Ｚ平面での断面図を示すが、増幅部５０及び波高値識別部６０についてはブロック図を示す。

本例の検出部４０は、ラジエータ１０と、検出素子２０と、筐体３０とを有する。本例の筐体３０は、検出素子２０が配置される内部空間を有する。筐体３０の上部にはラジエータ１０が載置され、筐体３０の内部空間はラジエータ１０により閉じられている。

検出部４０は、ラジエータ１０を介して間接的に中性子ｎを検出する機能を有してよい。例えば、中性子ｎは、ラジエータ１０の入射面１２からラジエータ１０に入射する。入射した中性子ｎがラジエータ１０中の水素原子と衝突すると、陽子が弾性散乱されて反跳陽子ｐとして出射面１４から出射する（Ｈ（ｎ，ｐ）反応）。なお、本例において、ラジエータ１０の出射面１４は、ラジエータ１０の検出素子２０側の面であり、ラジエータ１０の入射面１２は出射面１４とは反対側の面である。本例において、入射面１２および出射面１４はＺ軸方向において互いに対向する。

ラジエータ１０は、所定の材料で形成された板又はシートであってよい。ラジエータ１０を構成する材料は、プラスチックであってよく、他の材料であってもよい。例えば、ラジエータ１０を構成する材料は、ポリエチレン（ＰＥ）、水、パラフィン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリプロピレン（ＰＰ）のいずれかである。上述の様に、中性子ｎはラジエータ１０の水素に弾性散乱されるので、ラジエータ１０の中性子感度を向上させるためには、ラジエータ１０が水素を多く含んでいることが望ましい。表１に、各材料の水素モル分率及び安定性等を示す。なお、"○"は良好であることを意味し、"×"は良好ではないことを意味する。

表１に示す水素モル分率の観点から、ラジエータ１０の材料は、ポリエチレン、水及びパラフィンのいずれかであってよい。さらに、常温及び常圧における材料の物理的及び化学的安定性を考慮すると、ラジエータ１０の材料は、ポリエチレンであることが好ましい。本例においては、ラジエータ１０としてポリエチレンシートを用いる。これにより、ラジエータ１０を、水素含有量が高く、安価で、物理的及び科学的に安定なものとすることができる。

本例の検出素子２０は、アノード電極２２と、半導体層２４と、カソード電極２６とを有する。中性子検出器１００の動作時において、不図示の電源部から半導体層２４に定常的に逆バイアスが印加されてよい。本例においては、半導体層２４のアノード側がカソード側よりも低電位となるよう、アノード電極２２及びカソード電極２６間の電位差が調節される。これにより、半導体層２４は、アノード電極２２からカソード電極２６へ広がった空乏層２８を有する。

反跳陽子ｐが半導体層２４の空乏層２８に入射すると、通過する荷電粒子の電離作用により、半導体層２４内に電子‐正孔対が発生する。本例の半導体層２４は、アノード領域及びカソード領域のｐｎ接合を有するシリコン半導体層である。半導体層２４内に発生した正孔はアノード電極２２へ集められてよく、半導体層２４内に発生した電子はカソード電極２６へ集められてよい。本例において、生成した正孔は電流パルスとしてアノード電極２２へ流れる。

電流パルスの大きさは、空乏層２８内に入射する反跳陽子ｐのエネルギーに比例してよい。また、反跳陽子ｐのエネルギーは、ラジエータ１０に入射する中性子ｎのエネルギーに比例してよい。このように、検出素子２０においては、ラジエータ１０に入射する中性子ｎのエネルギーに応じた電流パルスが発生し得る。

本例の増幅部５０は、アノード電極２２から出力される電荷量を時間に対して積分して、電荷量に応じた波高値を有する電圧波形を生成する。また、本例の増幅部５０は、当該電圧波形を整形して、成形後の電圧波形を波高値識別部６０へ出力する。アノード電極２２から出力される電荷量が多いほど電圧信号は高くてよく、電流パルスの電荷量が少ないほど電圧信号は低くてよい。増幅部５０は、半導体チップ中に設けられた増幅回路であってよい。増幅部５０は、一般的なエネルギースペクトル測定装置における前置増幅部及び波形整形増幅部に相当する機能を有してよい。

本例の波高値識別部６０は、増幅部５０からの電圧波形のピーク値に対応して、チャネル（エネルギー（ｋｅＶ又はＭｅＶ））と、チャネルに対応する強度（ｃｐｓ：ｃｏｕｎｔｓｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）とを出力する。これにより、中性子検出器１００は、ラジエータ１０に入射する中性子ｎのエネルギー（ｋｅＶ又はＭｅＶ）に対応する強度のスペクトルを出力することができる。波高値識別部６０は、半導体チップ中に設けられてよい。波高値識別部６０は、一般的なエネルギースペクトル測定装置において、メモリ、演算部及び制御部を有するマルチチャネルアナライザに相当する機能を有してよい。中性子検出器１００は、測定及び演算の結果を表示する不図示の表示部をさらに備えてもよい。

図２は、中性子ｎがラジエータ１０に入射し、反跳陽子ｐがラジエータ１０から出射する様子を説明する図である。なお、図２においては、検出素子２０を簡略化して示す。図２（Ａ）は、比較的エネルギーの高い中性子ｎがラジエータ１０に入射する様子を示し、図２（Ｂ）及び（Ｃ）は、比較的エネルギーの低い中性子ｎがラジエータ１０に入射する様子を示す。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）は比較例であり、図２（Ｃ）が本発明の第１実施形態に対応する。

中性子ｎ及び反跳陽子ｐの進行方向を矢印の向きで示し、両者のエネルギーの大きさを矢印の長さで示す。図２（Ａ）に示す中性子ｎ_１〜ｎ_３及び反跳陽子ｐ_１〜ｐ_３のエネルギーは、図２（Ｂ）の対応する位置に示す中性子ｎ_１〜ｎ_３及び反跳陽子ｐ_１〜ｐ_３のエネルギーよりも十分に大きい。例えば、図２（Ａ）に示す中性子は、^２５２Ｃｆ及び^２４１Ａｍ‐Ｂｅ等の中性子源から発生され、１ＭｅＶより大きい（例えば、数ＭｅＶの）エネルギーを有する、高エネルギー中性子である。これに対して、図２（Ｂ）に示す中性子は、１ＭｅＶ以下のエネルギーを有する、低エネルギー中性子である。

反跳陽子ｐは、荷電粒子であるので、物質中を通過するときにエネルギーを失う。それゆえ、反跳陽子ｐの最大飛程は、反跳陽子ｐのエネルギー（即ち、入射する中性子ｎのエネルギー）に応じて定まる。反跳陽子ｐのエネルギーＥｐと、ポリエチレンシート中における最大飛程との関係を表２に示す。なお、最大飛程は、非特許文献１に示すＳＲＩＭのコードを利用して算出した（非特許文献１：Ｊ．Ｆ．Ｚｉｅｇｌｅｒ、"ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＯＮＳＯＦＩＯＮＳＷＩＴＨＭＡＴＴＥＲ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２６年（２０１４年）７月７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.srim.org/＞）。表２に示すＥｐ＝２．５ＭｅＶ及び４ＭｅＶは、図２（Ａ）に示す高エネルギー中性子に対応するＥｐである。これに対して、Ｅｐ＝５００ｋｅＶ、８００ｋｅＶ及び１ＭｅＶは、図２（Ｂ）に示す低エネルギー中性子に対応するＥｐである。

本例のラジエータ１０は、厚さｔを有する。図２（Ａ）に示す反跳陽子ｐ_１〜ｐ_３は、いずれも検出素子２０に到達するのに十分なエネルギーを有する。これに対して、図２（Ｂ）においては、出射面１４から厚さｔ_１の範囲で弾性散乱される反跳陽子ｐ_２は検出素子２０に到達するが、入射面１２から厚さｔ_２（＝ｔ−ｔ_１）の範囲で弾性散乱される反跳陽子ｐ_１及びｐ_３は検出素子２０に到達できない。つまり、低エネルギー中性子に関しては、出射面１４から厚さｔ_１の範囲で生じた反跳陽子ｐしか検出素子２０に到達できない。

例えば、中性子に対する検出感度を向上させるためには、ラジエータ１０及び検出素子２０のＸ‐Ｙ平面方向の面積を増加させることが考えられる。しかし、面積を増加させたとしても、図２（Ｂ）に示す低エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることは困難である。また、個人線量計においては検出部４０の小型化が求められるので、この場合は面積を増加させること自体がそもそも困難である。

また、例えば、中性子に対する検出感度を向上させるためには、ラジエータ１０の厚さ及び材料の密度を大きくすることも考えられる。しかし、図２（Ａ）に示す高エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることはできても、図２（Ｂ）に示す低エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることは困難である。

そこで、本例においては、図２（Ｃ）に示す様に、ラジエータ１０の出射面１４に少なくとも凹部及び凸部のいずれかを設ける。これにより、ラジエータ１０の厚さｔは変えずに、ラジエータ１０において局所的に薄い部分を設けることができる。それゆえ、図２（Ｃ）においては、反跳陽子ｐ_２だけでなく反跳陽子ｐ_１及びｐ_３も検出素子２０に入射することができる。このようにして、本例においては、低エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることができる。また、図２（Ｃ）においては、図２（Ａ）及び（Ｂ）の例に比べて出射面１４の表面積を大きくすることができるので、この点からも低エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることができる。

図３（Ａ）は、第１実施形態に係るラジエータ１０の断面図である。図３（Ａ）は、図１及び図２（Ａ）と同様に、Ｘ‐Ｚ平面での断面図である。本例の出射面１４は、Ｘ軸方向において交互に配列された凸部１６及び凹部１８を有する。本例において、入射面１２から凸部１６の先端部１７までの長さはｔである。本例において、長さｔは、ラジエータ１０の厚さｔに等しい。また、本例において、凹部１８の底部１９から凸部１６の先端部１７までの深さをｄとする。

本例においては、凸部１６の先端部１７を通るＺ軸と平行な方向において、ラジエータ１０の厚さはｔ（＝ｔ_１＋ｔ_２）である。ここで、厚さｔ_１は、低エネルギー中性子が検出素子２０に到達する厚さであり、厚さｔ_２は、厚さｔ_１以外の部分（即ち、（ｔ−ｔ_１））に等しい。また、本例においては、凹部１８の底部１９を通るＺ軸と平行な方向において、ラジエータ１０の厚さは（ｔ_１＋ｔ_３）である。ここで、厚さｔ_３は、（ｔ−ｔ_１−ｄ）に等しい。

出射面１４における凸部１６及び凹部１８により規定される深さｄは、入射面１２における凹凸の深さよりも大きくてよい。つまり、入射面１２は出射面１４に対して平坦であると見なしてよい。入射面１２が出射面１４に対して平坦であるとは、入射面１２に設けられた非意図的なの凹凸の深さが、出射面１４の深さｄの１／２以下、１／５以下、より好ましくは１／１０以下であることを意味してよい。ただし、入射面１２が出射面１４に対して平坦である場合に、入射面１２は、薄膜であるラジエータ１０の自重による撓み、非意図的なの凹凸の深さ、及び、凸部１６が設けられる周期よりも長い周期の凹凸の少なくともいずれかを有してもよい。

本例において、入射面１２とＺ軸との成す角度をφとする。つまり、凸部１６又は凹部１８の側部１５とＺ軸方向との成す角度をφとする。なお、Ｚ軸方向は、ラジエータ１０の厚さ方向の一例である。Ｚ軸方向は、入射面１２に直交する方向であってもよい。なお、角度φはゼロ度より大きく、９０度より小さい角度であってよい。

出射面１４に少なくとも凸部１６及び凹部１８のいずれかを設ける場合における面積をＳ_１とし、出射面１４に凸部１６及び凹部１８のいずれも設けない場合における平坦な出射面１４の面積をＳ_２とした場合に、Ｓ_１、Ｓ_２及びφは、Ｓ_１／Ｓ_２＝１／ｓｉｎφを満たしてよい。このことは、凸部１６の先端部１７からＺ軸方向に対して垂直に延伸させた三角形７０（斜線を付して示す）を考慮すれば、容易に導出することができる。本例においては、出射面１４が上述の平坦である面積Ｓ_２の場合に比べて、面積を（１／ｓｉｎφ）倍とすることができる。つまり、出射面１４において表面積を稼ぐことにより、低エネルギー中性子の検出感度を向上させることができる。

角度φが小さいほど、（１／ｓｉｎφ）は大きくなる。φは９０度より小さいので、（１／ｓｉｎφ）は１より大きくてよい。φは８０度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．０２以上であってよい。φは７５度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．０４以上であってよい。φは７０度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．０６以上であってよい。φは６５度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．１０以上であってよい。φは６０度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．１５以上であってよい。φは４５度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は１．４１以上であってよい。φは３０度以下であってよく、（１／ｓｉｎφ）は２以上であってもよい。

同様に、ラジエータ１０について、出射面１４に少なくとも凸部１６及び凹部１８のいずれかを設ける場合の体積をＶ_１とし、出射面１４に凸部１６及び凹部１８のいずれも設けない体積をＶ_２とした場合に、Ｖ_１、Ｖ_２、ｄ及びｔは、Ｖ_１／Ｖ_２＝１−ｄ／（２ｔ）を満たしてよい。このことは、台形７２（斜線を付して示す）に対応する体積Ｖ_１と、三角形７０及び台形７２に対応する体積Ｖ_２との比を考慮すれば容易に導出することができる。

本例において、高エネルギー中性子の検出感度はＶ_１／Ｖ_２（＜１）倍となる。つまり、（ｄ／ｔ）が大きいほどＶ_１／Ｖ_２は小さくなる。（ｄ／ｔ）は０．１以下であってよく、Ｖ_１／Ｖ_２は０．９５以上であってよい。（ｄ／ｔ）は０．２以下であってよく、Ｖ_１／Ｖ_２は０．９以上であってよい。（ｄ／ｔ）は０．３以下であってよく、Ｖ_１／Ｖ_２は０．８５以上であってよい。（ｄ／ｔ）は０．４以下であってよく、Ｖ_１／Ｖ_２は０．８以上であってよい。このように、例えば、（ｄ／ｔ）を０．２以下とすることにより、Ｖ_１／Ｖ_２を９０％以上に維持することができる。つまり、低エネルギー中性子の検出感度を（１／ｓｉｎφ）倍に増加させつつも、高エネルギー中性子の検出感度の低下を１０％以下の減少にまで抑えることができる。

図３（Ａ）に示す様に、本例の凸部１６及び凹部１８はＸ‐Ｚ平面において三角波を構成する。ただし、他の例においては、凸部１６及び凹部１８は矩形波を構成してもよく、正弦波を構成してもよい。矩形波及び正弦波の各形状においても、本例と同種の効果を得ることができる。

図３（Ｂ）は、第１実施形態に係るラジエータ１０の下面図である。出射面１４を上面視した場合に、本例の凸部１６及び凹部１８はストライプ状である。つまり、本例の凸部１６及び凹部１８は、Ｘ軸方向において交互に配置され、且つ、Ｙ軸方向において各々延伸する。なお、本明細書において、Ｘ軸方向は第１の方向の一例であり、Ｙ軸方向は第２の方向の一例である。

図４（Ａ）は、第２実施形態に係るラジエータ１０の断面図である。図４（Ｂ）は、第２実施形態に係るラジエータ１０の下面図である。本例の出射面１４は、複数の針状の凸部１６を有する。つまり、本例の出射面１４においては、凸部１６及び凹部１８がＸ軸方向において交互に配置され、且つ、凸部１６及び凹部１８がＹ軸方向においても交互に配置される。

また、本例において、Ｘ軸方向における複数の凸部１６のまとまりである第１の列８０‐１、第２の列８０‐２及び第３の列８０‐３は、Ｙ軸方向において先端部１７がそろうように配置されている。本例においては、出射面１４において、Ｘ軸方向だけでなくＹ軸方向においても、面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝１／ｓｉｎφ、及び、体積比Ｖ_１／Ｖ_２＝１−ｄ／（２ｔ）に対応する効果を得ることができる。それゆえ、第１実施形態に比べて、低エネルギー中性子の検出感度の増加の効果をより高めることができる。

なお、本例の凸部１６はＺ軸負方向に突出する四角錐形状（即ち、ピラミッド形状）であるが、他の例においては、三角錐、他の多角錐及び円錐の少なくともいずれを採用してもよい。また、Ｙ軸方向において互いに隣接する列８０を、Ｘ軸方向に半ピッチだけずらして配列させてもよい。なお、１ピッチは、例えば、Ｘ軸方向において隣接する２つの先端部１７の間隔である。

図５は、第３実施形態に係るラジエータ１０の断面図ある。図５は、ラジエータ１０のＸ‐Ｚ平面での断面図である。ラジエータ１０は、Ｘ軸方向において対向する二つの縁部１１４‐１および１１４‐２の各々から中心部１１２にかけて凹んだ形状を有してよい。本例のラジエータ１０は、縁部１１４から中心部にかけて各々湾曲した入射面１２および出射面１４を有する。本例のラジエータ１０は一定の厚みｔ_Ｒを有する。本例においては、出射面１４から所定の厚さ範囲を厚さｔ_Ｒ１とし、入射面１２から所定の厚さ範囲を厚さｔ_Ｒ２とする（ｔ_Ｒ２＝ｔ_Ｒ−ｔ_Ｒ１）。

本例においても、出射面１４から厚さｔ_Ｒ１の範囲で弾性散乱される反跳陽子ｐが検出素子２０に到達してよい。つまり、厚さｔ_Ｒ１は、第１実施形態の厚さｔ_１に対応してよい。また、厚さｔ_Ｒ２は、第１実施形態の厚さｔ_２に対応してよい。本例においては、出射面１４の表面積を大きくすることができるので、低エネルギー中性子に対する検出感度を向上させることができる。ただし、Ｚ軸方向において、縁部１１４の底部から中心部１１２の上部までの高さＴは、ラジエータ１０の厚さｔ_Ｒよりも大きくなる。それゆえ、検出部４０が上述の実施形態に比べて大きくなるので、小型化が要求される個人線量計においては、第１および第２実施形態に記載のラジエータ１０の方が望ましい。

図６は、第３実施形態に係る半円筒形状のラジエータ１０の斜視図である。本例のラジエータ１０は、縁部１１４から中心部１１２にかけて凹んだ半円筒形状を有する。図６におけるラジエータ１０のＸ‐Ｚ平面での断面図が、図５に対応してよい。

図７は、第３実施形態に係るドーム形状のラジエータ１０の斜視図である。本例のラジエータ１０は、ドーム形状を有する。本例のドーム形状は、Ｘ軸方向において対向する二つの縁部１１４‐１および１１４‐２から中心部１１２にかけて凹み、且つ、Ｙ軸方向において対向する二つの縁部１１４‐３および１１４‐４から中心部１１２にかけて凹んでよい。図７におけるラジエータ１０の中心部１１２を通るＸ‐Ｚ平面での断面図が、図５に対応してよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・ラジエータ、１２・・入射面、１４・・出射面、１５・・側部、１６・・凸部、１７・・先端部、１８・・凹部、１９・・底部、２０・・検出素子、２２・・アノード電極、２４・・半導体層、２６・・カソード電極、２８・・空乏層、３０・・筐体、４０・・検出部、５０・・増幅部、６０・・波高値識別部、７０・・三角形、７２・・台形、８０・・列、１００・・中性子検出器、１１２・・中心部、１１４・・縁部

Claims

中性子が入射する入射面と、反跳陽子が出射する出射面とを有するラジエータと、
前記ラジエータの前記出射面側に設けられ、入射した前記反跳陽子に対応する電流が発生する検出素子と
を備え、
前記ラジエータの前記出射面は、少なくとも凹部および凸部のいずれかを有する
中性子検出器。
前記出射面における前記凹部および前記凸部により規定される深さｄは、前記入射面における凹凸の深さよりも大きい
請求項１に記載の中性子検出器。
前記入射面は平坦である、請求項１または２に記載の中性子検出器。
前記出射面は、前記凸部および前記凹部が第１の方向において交互に配置され且つ前記凸部および前記凹部が前記第１の方向と直交する第２の方向において各々延伸する、ストライプ状の前記凸部および前記凹部を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子検出器。
前記出射面に少なくとも前記凹部および前記凸部のいずれかを設ける場合における面積をＳ_１とし、
前記出射面に前記凹部および前記凸部のいずれも設けない場合における平坦な前記出射面の面積をＳ_２とし、
前記凸部または前記凹部の側部と前記ラジエータの厚さ方向との成す角度をφとする場合に、
Ｓ_１／Ｓ_２＝１／ｓｉｎφを満たす
請求項１から４のいずれか一項に記載の中性子検出器。
前記φは６５度以下である
請求項５に記載の中性子検出器。
前記出射面に少なくとも前記凹部および前記凸部のいずれかを設ける場合における前記ラジエータの体積をＶ_１とし、
前記入射面から前記凸部の先端部までの長さをｔとし、
前記出射面において、前記凹部の頂部から前記凸部の前記先端部までの深さをｄとし、
前記出射面に前記凹部および前記凸部のいずれも設けない場合における前記ラジエータの体積をＶ_２とする場合に、
Ｖ_１／Ｖ_２＝１−ｄ／（２ｔ）を満たす
請求項１から６のいずれか一項に記載の中性子検出器。
前記長さｔおよび前記深さｄは、（ｄ／ｔ）≦０．２を満たす
請求項７に記載の中性子検出器。
前記出射面は、前記凸部および前記凹部が第１の方向において交互に配置され、且つ、前記凸部および前記凹部が前記第１の方向と直交する第２の方向においても交互に配置される、複数の針状の前記凸部を有する
請求項１または２に記載の中性子検出器。
前記ラジエータは、
第１の方向の縁部から中心部にかけて凹んだ半円筒形状、または、
前記第１の方向の縁部から中心部にかけて凹み、且つ、前記第１の方向と直交する第２方向の縁部から中心部にかけて凹んだドーム形状
を有する
請求項１に記載の中性子検出器。
前記ラジエータはポリエチレンシートである
請求項１から１０のいずれか一項に記載の中性子検出器。