JP2024032148A - Neutron source position measuring device and neutron source position measuring method - Google Patents

Neutron source position measuring device and neutron source position measuring method Download PDF

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Abstract

【課題】中性子線源の位置を簡便に測定する。【解決手段】中性子線源位置測定装置10は、中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータ12と、金属板コンバータ12の基準点20の位置を識別するためのマーカと、基準点20を通る基準軸22上において、金属板コンバータ12から中性子線源96側に離れて配置され、閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータ12よりも大きい材料で構成される中性子吸収体14と、を備える。【選択図】図2An object of the present invention is to easily measure the position of a neutron beam source. A neutron source position measuring device (10) includes a metal plate converter (12) containing a metal element that is converted into another radioactive isotope that undergoes beta decay by a threshold reaction of absorbing neutrons, and a reference point of the metal plate converter (12). The metal plate is placed away from the metal plate converter 12 toward the neutron source 96 on the reference axis 22 passing through the reference point 20 and the marker for identifying the position of the metal plate 20, and has a neutron absorption coefficient of energy at which a threshold reaction occurs. A neutron absorber 14 made of a material larger than the converter 12 is provided. [Selection diagram] Figure 2

Description

本発明は、中性子線源位置の測定装置および測定方法に関する。 The present invention relates to a neutron source position measuring device and method.

中性子線を用いて物質内を非破壊で透視する検査手法が知られており、中性子ラジオグラフィ検査(NRT;Neutron Radiography Testing)または中性子イメージングと呼ばれる。中性子イメージングでは、主にX線での検査が難しいとされる原子番号の小さい元素を含む物質の検査に使用され、例えば水素(H)を含む水、油または樹脂、リチウム(Li)や硼素(B)を含む物質などの検査に使用できる。中性子源として、例えば、加速器を用いて加速した陽子線などの粒子線をターゲットに照射して中性子線を発生させる加速器中性子源が利用される。 BACKGROUND ART An inspection method for non-destructively looking through a substance using a neutron beam is known, and is called neutron radiography testing (NRT) or neutron imaging. Neutron imaging is mainly used to inspect substances containing elements with low atomic numbers that are difficult to inspect with X-rays, such as water, oil, or resin containing hydrogen (H), lithium (Li), and boron ( It can be used to test substances containing B). As a neutron source, for example, an accelerator neutron source is used that generates a neutron beam by irradiating a target with a particle beam such as a proton beam accelerated using an accelerator.

中性子と物質の相互作用の態様は、中性子のエネルギーによって変化するため、検査に用いる中性子線のエネルギー(スペクトル)を適切に調整および測定することが求められる。中性子スペクトルの測定方法として、複数種の金属箔コンバータに中性子線を照射し、中性子線の照射によって放射化した複数種の金属箔コンバータのそれぞれから放出される放射線の強度を転写プレートに転写して測定する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。 Since the mode of interaction between neutrons and substances changes depending on the energy of the neutrons, it is necessary to appropriately adjust and measure the energy (spectrum) of the neutron beam used for inspection. As a method for measuring neutron spectra, multiple types of metal foil converters are irradiated with neutron beams, and the intensity of the radiation emitted from each of the multiple types of metal foil converters activated by the neutron beam irradiation is transferred onto a transfer plate. A measuring method has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2020-24105号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-24105

加速器中性子源の場合、粒子線とターゲットが相互作用する位置が中性子線の発生源となる。加速器中性子源を適切に運用するためには、中性子線の発生源の位置を正確に測定できることが好ましい。 In the case of an accelerator neutron source, the source of the neutron beam is where the particle beam interacts with the target. In order to properly operate an accelerator neutron source, it is preferable to be able to accurately measure the position of the neutron beam source.

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、中性子線源の位置を簡便に測定する技術を提供することにある。 One exemplary object of an embodiment of the present invention is to provide a technique for easily measuring the position of a neutron source.

本発明のある態様の中性子線源位置測定装置は、中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータと、金属板コンバータの基準点の位置を識別するためのマーカと、基準点を通る基準軸上において、金属板コンバータから中性子線源側に離れて配置され、閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第1中性子吸収体と、を備える。 A neutron source position measuring device according to an embodiment of the present invention includes a metal plate converter containing a metal element that is converted into another radioactive isotope that undergoes beta decay by a threshold reaction of absorbing neutrons, and a reference point of the metal plate converter. A marker for identifying the position and a material that is placed away from the metal plate converter toward the neutron source side on the reference axis passing through the reference point and has a neutron absorption coefficient larger than that of the metal plate converter for the energy at which the threshold reaction occurs. a first neutron absorber configured.

本発明の別の態様は、ある態様の中性子線源位置測定装置を用いる中性子線源位置測定方法である。この方法は、中性子線源からの中性子線を第1中性子吸収体ごしに金属板コンバータに照射することと、中性子線の照射によって放射化した金属板コンバータから放出される放射線の二次元強度分布を画像化して画像データを生成することと、基準軸上における金属板コンバータから第1中性子吸収体までの距離と、第1中性子吸収体のサイズと、画像データに含まれる第1中性子吸収体の投影像のサイズとを用いて、基準軸上における中性子線源までの距離を算出することと、画像データに含まれるマーカの位置に対する第1中性子吸収体の投影像の位置に基づいて、基準軸に対する中性子線源の位置を算出することと、を備える。 Another aspect of the present invention is a neutron source position measuring method using the neutron source position measuring device of a certain aspect. This method involves irradiating a metal plate converter with neutron beams from a neutron beam source through a first neutron absorber, and a two-dimensional intensity distribution of radiation emitted from the metal plate converter that is activated by the neutron beam irradiation. , the distance from the metal plate converter to the first neutron absorber on the reference axis, the size of the first neutron absorber, and the number of first neutron absorbers included in the image data. The distance to the neutron source on the reference axis is calculated using the size of the projected image, and the distance to the neutron source on the reference axis is calculated based on the position of the projected image of the first neutron absorber with respect to the position of the marker included in the image data. and calculating the position of the neutron source relative to the position of the neutron source.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that arbitrary combinations of the above-mentioned constituent elements and mutual substitution of constituent elements and expressions of the present invention among methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、中性子線源の位置を簡便に測定できる。 According to the present invention, the position of a neutron source can be easily measured.

加速器中性子源から放出される中性子線を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a neutron beam emitted from an accelerator neutron source. 第1の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of a neutron source position measuring device according to a first embodiment. 金属板コンバータに使用される金属元素の特性を示すテーブルである。3 is a table showing characteristics of metal elements used in metal plate converters. 金属板コンバータの構成を模式的に示す背面図である。FIG. 2 is a rear view schematically showing the configuration of a metal plate converter. 中性子吸収体および支持プレートの構成を模式的に示す正面図である。FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of a neutron absorber and a support plate. 図2の中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す背面図である。FIG. 3 is a rear view schematically showing the configuration of the neutron source position measuring device of FIG. 2; 転写装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a transfer device. 金属板コンバータの転写画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a transferred image of a metal plate converter. 中性子源の位置の算出方法を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a method of calculating the position of a neutron source. 中性子線源位置測定方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a neutron beam source position measurement method. 第2の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。FIG. 2 is a side view schematically showing the configuration of a neutron source position measuring device according to a second embodiment. 第3の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。FIG. 7 is a side view schematically showing the configuration of a neutron source position measuring device according to a third embodiment. 図13(a)~(e)は、複数の金属板コンバータの転写画像の一例を示す図である。FIGS. 13(a) to 13(e) are diagrams showing examples of transferred images of a plurality of metal plate converters. 中性子線の三次元プロファイルの一例を示すグラフである。It is a graph showing an example of a three-dimensional profile of a neutron beam. 中性子線の指向性の一例を示すグラフである。It is a graph showing an example of directivity of a neutron beam.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明において参照する図面において、各構成部材の大きさや厚みは説明の便宜上のものであり、必ずしも実際の寸法や比率を示すものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail. Note that the configuration described below is an example and does not limit the scope of the present invention in any way. In addition, in the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. Further, in the drawings referred to in the following description, the size and thickness of each component are for convenience of explanation, and do not necessarily indicate actual dimensions or ratios.

本実施の形態は、中性子源から放出される中性子の空間分布を測定することにより、中性線源の位置を測定する技術に関する。特に、加速器中性子源から放出される高速中性子の空間分布を測定することによって中性子線源の位置を特定する。本明細書における「高速中性子」は、中性子のエネルギーが1MeV以上である高エネルギー中性子を指す。 This embodiment relates to a technique for measuring the position of a neutral source by measuring the spatial distribution of neutrons emitted from the neutron source. In particular, the location of the neutron source is determined by measuring the spatial distribution of fast neutrons emitted from the accelerator neutron source. The term "fast neutron" as used herein refers to a high-energy neutron with a neutron energy of 1 MeV or more.

図1は、加速器中性子源90から放出される中性子線NBを模式的に示す図である。加速器中性子源90は、加速器92と、ターゲット94とを備える。加速器92は、ターゲット94に照射される粒子線PBを加速する装置であり、サイクロトロンなどである。粒子線PBは、陽子線やアルファ線などである。加速器92は、例えば10MeV以上に加速された陽子線を生成する。ターゲット94は、粒子線PBの照射による核反応によって高速中性子を生成する。ターゲット94の一例は、金属ベリリウムであるが、リチウムなどの他の材料を用いてもよい。中性子線NBの発生源である中性子線源96は、ターゲット94の内部に位置し、粒子線PBとターゲット94が相互作用して中性子を発生させる箇所に位置する。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a neutron beam NB emitted from an accelerator neutron source 90. Accelerator neutron source 90 includes an accelerator 92 and a target 94. The accelerator 92 is a device that accelerates the particle beam PB irradiated onto the target 94, and is a cyclotron or the like. The particle beam PB is a proton beam, an alpha beam, or the like. The accelerator 92 generates a proton beam accelerated to, for example, 10 MeV or more. The target 94 generates fast neutrons through a nuclear reaction caused by irradiation with the particle beam PB. An example of target 94 is beryllium metal, but other materials such as lithium may also be used. A neutron beam source 96, which is a source of the neutron beam NB, is located inside the target 94, and is located at a location where the particle beam PB and the target 94 interact to generate neutrons.

中性子線源96から放出される中性子線NBは、中性子のエネルギーに応じた指向性を有する。図1では、エネルギーの異なる中性子線NB1,NB2,NB3の指向角θ1,θ2,θ3を模式的に示す。第1中性子線NB1は、相対的に高エネルギー(例えば10MeV)の高速中性子であり、相対的に小さい第1指向角θ1の範囲内に存在する。第2中性子線NB2は、中程度のエネルギー(例えば5MeV)の高速中性子であり、第1指向角θ1よりも大きい第2指向角θ2の範囲内に存在する。第3中性子線NB3は、相対的に低エネルギー(例えば1MeV)の高速中性子であり、第2指向角θ2よりも大きい第3指向角θ3の範囲内に存在する。 The neutron beam NB emitted from the neutron beam source 96 has directivity depending on the energy of the neutron. FIG. 1 schematically shows directivity angles θ1, θ2, and θ3 of neutron beams NB1, NB2, and NB3 having different energies. The first neutron beam NB1 is a fast neutron with relatively high energy (for example, 10 MeV), and exists within the range of the relatively small first directivity angle θ1. The second neutron beam NB2 is a fast neutron with medium energy (for example, 5 MeV), and exists within the range of a second directivity angle θ2 that is larger than the first directivity angle θ1. The third neutron beam NB3 is a fast neutron with relatively low energy (for example, 1 MeV), and exists within the range of a third directivity angle θ3 that is larger than the second directivity angle θ2.

このように、中性子線源96から放出される中性子のエネルギーが高くなるほど、指向角θ1~θ3が小さくなる傾向にある。中性子線源96からは1MeV未満の低エネルギーの中性子も放出されうるが、低エネルギーの中性子は中性子線源96から等方的に放出される傾向にある。本実施の形態では、図1に示されるような指向性を有する高速中性子の発生源である中性子線源96の位置を測定することを目的とする。 In this way, the higher the energy of the neutrons emitted from the neutron beam source 96, the smaller the directivity angles θ1 to θ3 tend to be. Although low energy neutrons of less than 1 MeV can also be emitted from the neutron source 96, low energy neutrons tend to be emitted from the neutron source 96 isotropically. The purpose of this embodiment is to measure the position of a neutron beam source 96, which is a source of fast neutrons having directivity as shown in FIG.

(第1の実施の形態)
図2は、第1の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置10の構成を模式的に示す側面図である。中性子線源位置測定装置10は、金属板コンバータ12と、中性子吸収体14と、固定治具16とを備える。中性子線源位置測定装置10は、位置決めプレート18をさらに備えてもよい。
(First embodiment)
FIG. 2 is a side view schematically showing the configuration of the neutron source position measuring device 10 according to the first embodiment. The neutron source position measuring device 10 includes a metal plate converter 12, a neutron absorber 14, and a fixing jig 16. The neutron source position measuring device 10 may further include a positioning plate 18.

中性子線源位置測定装置10は、位置測定の基準となる基準点20および基準軸22を備える。基準点20は、金属板コンバータ12の任意の位置に設定され、例えば、金属板コンバータ12の中心に設定される。基準軸22は、金属板コンバータ12に直交する軸であり、金属板コンバータ12の厚み方向に延びる。基準軸22は、基準点20を通るように設定される。図面において、基準軸22が延びる方向をz軸とし、基準軸22に直交する二つの方向をx方向およびy方向としている。また、明細書において、z方向を軸方向ということがあり、x方向およびy方向を総称して径方向ということがある。 The neutron source position measuring device 10 includes a reference point 20 and a reference axis 22 that serve as a reference for position measurement. The reference point 20 is set at an arbitrary position on the metal plate converter 12, for example, at the center of the metal plate converter 12. The reference axis 22 is an axis perpendicular to the metal plate converter 12 and extends in the thickness direction of the metal plate converter 12. The reference axis 22 is set to pass through the reference point 20. In the drawings, the direction in which the reference axis 22 extends is defined as the z-axis, and the two directions orthogonal to the reference axis 22 are defined as the x-direction and the y-direction. Further, in the specification, the z direction may be referred to as an axial direction, and the x direction and y direction may be collectively referred to as a radial direction.

中性子線源位置測定装置10は、基準点20および基準軸22に対する中性子線源96の位置を測定するために用いられる。中性子線源位置測定装置10を用いることにより、基準点20から中性子線源96までの基準軸22に沿った方向(z方向)の距離Lと、基準軸22から中性子線源96までの径方向の距離rとを特定できる。径方向の距離rは、x方向の距離rxおよびy方向の距離ryとして特定できる。 The neutron source position measuring device 10 is used to measure the position of the neutron source 96 with respect to the reference point 20 and the reference axis 22. By using the neutron source position measuring device 10, the distance L in the direction along the reference axis 22 (z direction) from the reference point 20 to the neutron source 96 and the radial direction from the reference axis 22 to the neutron source 96 can be determined. The distance r can be specified. The radial distance r can be specified as a distance rx in the x direction and a distance ry in the y direction.

金属板コンバータ12は、厚みが均一で平坦な金属板である。金属板コンバータ12は、入射する中性子線NBの二次元強度分布を測定するために用いられる。金属板コンバータ12は、中性子を吸収する閾値反応によって放射化する金属元素を含有する。金属板コンバータ12に中性子線NBが照射されると、照射された中性子のエネルギーに応じた放射性同位元素が金属板コンバータ12の内部に生成される。中性子線NBの照射後に、金属板コンバータ12から放出される放射線の二次元強度分布を測定することで、金属板コンバータ12に照射された中性子線NBの特定のエネルギー領域における二次元強度分布を算出できる。 The metal plate converter 12 is a flat metal plate with a uniform thickness. The metal plate converter 12 is used to measure the two-dimensional intensity distribution of the incident neutron beam NB. The metal plate converter 12 contains a metal element that is activated by a threshold reaction of absorbing neutrons. When the metal plate converter 12 is irradiated with the neutron beam NB, a radioisotope corresponding to the energy of the irradiated neutrons is generated inside the metal plate converter 12. By measuring the two-dimensional intensity distribution of the radiation emitted from the metal plate converter 12 after irradiation with the neutron beam NB, the two-dimensional intensity distribution in a specific energy region of the neutron beam NB irradiated to the metal plate converter 12 is calculated. can.

図3は、金属板コンバータ12に使用される金属元素の特性を示す図である。金属板コンバータ12に用いる金属元素として、例えば、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ガドリニウム(Gd)、モリブデン(Mo)または金(Au)を用いることができる。これらの金属元素は、閾値反応によって生成される放射性同位元素がベータ壊変してベータ線を放出するため、放射線の二次元強度分布を高精度で測定しやすい。また、これらの金属元素は、放射性同位元素の半減期が0.1時間以上200時間以下であるため、放射線を測定する上での時間的な利便性が高い。 FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of metal elements used in the metal plate converter 12. As the metal element used in the metal plate converter 12, for example, zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), gadolinium (Gd), molybdenum (Mo), or gold (Au) can be used. In these metal elements, radioactive isotopes produced by threshold reactions undergo beta decay and emit beta rays, making it easy to measure the two-dimensional intensity distribution of radiation with high precision. Moreover, since the half-life of radioactive isotopes of these metal elements is 0.1 hour or more and 200 hours or less, it is highly convenient in terms of time for measuring radiation.

亜鉛(Zn)の場合、様々な天然同位体が存在し、同位体存在割合は、64Znが48.63%、66Znが27.90%、67Znが4.10%、68Znが18.75%、70Znが0.62%である。このうち、64Znは、閾値エネルギー0.9MeVの(n,p)反応により半減期12.7時間でβ壊変する64Cuが生成される。66Znは、閾値エネルギー1.887MeVの(n,p)反応により半減期5.12分でβ壊変する66Cuが生成される。66Cuの半減期は0.1時間未満であるため、中性子線NBの照射完了から放射線の測定開始までの準備時間において66Cuの残存量は激減する。そこで、中性子線NBの照射後に30分~1時間程度待ってから放射線を測定することで、実質的に64Cuの寄与のみを測定することができる。したがって、金属板コンバータ12にZn板を用いることで、0.9MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。 In the case of zinc (Zn), various natural isotopes exist, and the isotope abundance ratios are: 64 Zn 48.63%, 66 Zn 27.90%, 67 Zn 4.10%, 68 Zn 18 .75%, 70 Zn is 0.62%. Among these, 64 Zn undergoes an (n,p) reaction with a threshold energy of 0.9 MeV to produce 64 Cu, which undergoes β - decay with a half-life of 12.7 hours. 66 Zn undergoes an (n,p) reaction with a threshold energy of 1.887 MeV to produce 66 Cu, which undergoes β - decay with a half-life of 5.12 minutes. Since the half-life of 66 Cu is less than 0.1 hour, the remaining amount of 66 Cu sharply decreases during the preparation time from the completion of neutron beam NB irradiation to the start of radiation measurement. Therefore, by waiting approximately 30 minutes to 1 hour after neutron beam NB irradiation and then measuring the radiation, it is possible to substantially measure only the contribution of 64 Cu. Therefore, by using a Zn plate for the metal plate converter 12, it is possible to measure the two-dimensional intensity distribution of neutrons having energy of 0.9 MeV or more.

アルミニウム(Al)の場合、同位体存在割合は、27Alが100%である。27Alは、閾値エネルギー1.896MeVの(n,p)反応により半減期9.458分でβ壊変する27Mgが生成され、閾値エネルギー3.249MeVの(n,α)反応により半減期14.959時間でβ壊変する24Naが生成される。中性子線NBの照射直後では、半減期の長い24Naに比べて半減期の短い27Mgが多量に生成される。しかし、中性子線NBの照射後から1~2時間程度経過すると、半減期の短い27Mgの残存量が激減し、半減期の長い24Naの残存量の方が多くなる。例えば、中性子線NBの照射後から1時間程度までの期間に放射線を測定することで、実質的に27Mgの寄与のみを測定でき、その後の期間に放射線を測定することで、実質的に24Naの寄与のみを測定できる。したがって、金属板コンバータ12にAl板を用いることで、1.896MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布と、3.249MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布とを測定できる。 In the case of aluminum (Al), the isotope abundance ratio is 100% for 27 Al. 27 Al undergoes β - decay with a half-life of 9.458 min through an (n, p) reaction with a threshold energy of 1.896 MeV, and 27 Mg is produced with a half-life of 14 through an (n, α) reaction with a threshold energy of 3.249 MeV. 24 Na is produced which undergoes β - decay in .959 hours. Immediately after neutron beam NB irradiation, a large amount of 27 Mg, which has a short half-life, is produced compared to 24 Na, which has a long half-life. However, after about 1 to 2 hours have passed after neutron beam NB irradiation, the remaining amount of 27 Mg, which has a short half-life, decreases dramatically, and the remaining amount of 24 Na, which has a long half-life, becomes larger. For example, by measuring radiation for a period of about one hour after neutron beam NB irradiation, it is possible to substantially measure only the contribution of 27 Mg, and by measuring radiation in the subsequent period, it is possible to substantially measure the contribution of 24 Mg. Only the contribution of Na can be measured. Therefore, by using an Al plate for the metal plate converter 12, it is possible to measure a two-dimensional intensity distribution of neutrons having an energy of 1.896 MeV or more and a two-dimensional intensity distribution of neutrons having an energy of 3.249 MeV or more.

マグネシウム(Mg)の場合、同位体存在割合は、24Mgが78.99%、25Mgが10.00%、26Mgが11.01%である。このうち、24Mgは、閾値エネルギー4.931MeVの(n,p)反応により半減期14.96時間でβ壊変する24Naが生成される。したがって、金属板コンバータ12にMg板を用いることで、4.931MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。 In the case of magnesium (Mg), the isotope abundance ratios are 78.99% for 24 Mg, 10.00% for 25 Mg, and 11.01% for 26 Mg. Of these, 24 Mg undergoes (n,p) reaction with a threshold energy of 4.931 MeV to generate 24 Na, which undergoes β - decay with a half-life of 14.96 hours. Therefore, by using an Mg plate for the metal plate converter 12, it is possible to measure the two-dimensional intensity distribution of neutrons having energy of 4.931 MeV or more.

ガドリニウム(Gd)の場合、同位体存在割合は、152Gdが0.20%、154Gdが2.18%、155Gdが14.80%、156Gdが20.47%、157Gdが15.65%、158Gdが24.84%、160Gdが21.86%である。このうち、160Gdは、閾値エネルギー7.498MeVの(n,2n)反応により18.479時間でβ壊変する159Gdが生成される。また、158Gdは、主に1MeV未満の共鳴領域における(n,γ)反応により159Gdが生成される。生成される159Gdは同じ同位体であるため、半減期の違いによる分離はできない。ただし、1MeV未満の低エネルギーの中性子は、ターゲット94から等方的に放出されるため、指向性を有する高速中性子の二次元強度分布の相対的な形状に与える影響は小さい。したがって、金属板コンバータ12にGd板を用いることで、7.498MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。 In the case of gadolinium (Gd), the isotope abundance ratios are: 152 Gd 0.20%, 154 Gd 2.18%, 155 Gd 14.80%, 156 Gd 20.47%, 157 Gd 15. 65%, 158 Gd 24.84%, and 160 Gd 21.86%. Of these, 160 Gd undergoes β - decay in 18.479 hours through an (n,2n) reaction with a threshold energy of 7.498 MeV, producing 159 Gd. Furthermore, from 158 Gd, 159 Gd is generated mainly through an (n, γ) reaction in a resonance region of less than 1 MeV. Since the 159 Gd produced is the same isotope, they cannot be separated based on differences in half-life. However, since low-energy neutrons of less than 1 MeV are emitted isotropically from the target 94, their influence on the relative shape of the two-dimensional intensity distribution of directional fast neutrons is small. Therefore, by using a Gd plate for the metal plate converter 12, it is possible to measure the two-dimensional intensity distribution of neutrons having energy of 7.498 MeV or more.

モリブデン(Mo)の場合、同位体存在割合は、92Moが14.84%、94Moが9.25%、95Moが15.92%、96Moが16.68%、97Moが9.55%、98Moが24.13%、100Moが9.63%である。このうち、100Moは、閾値エネルギー8.373MeVの(n,2n)反応により半減期65.94時間でβ壊変する99Moが生成され、主に1MeV未満の共鳴領域における(n,γ)反応により半減期14.61分でβ壊変する101Moが生成される。101Moは、99Moに比べて半減期が短いため、半減期は14.61分であるため、中性子線NBの照射後から1時間以上経過してから放射線を測定することで、実質的に99Moの寄与のみを測定できる。また、98Moは、主に1MeV未満の共鳴領域における(n,γ)反応により99Moが生成される。生成される99Moは同じ同位体であるため、半減期の違いによる分離はできない。ただし、1MeV未満の低エネルギーの中性子は、ターゲット94から等方的に放出されるため、指向性を有する高速中性子の二次元強度分布の相対的な形状に与える影響は小さい。したがって、金属板コンバータ12にMo板を用いることで、8.373MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。 In the case of molybdenum (Mo), the isotope abundance ratios are 14.84% for 92 Mo, 9.25% for 94 Mo, 15.92% for 95 Mo, 16.68% for 96 Mo, and 9.9 % for 97 Mo. 55%, 98 Mo 24.13%, and 100 Mo 9.63%. Among these, 100 Mo undergoes (n, 2n) reaction with a threshold energy of 8.373 MeV to produce 99 Mo which undergoes β - decay with a half-life of 65.94 hours, and (n, γ) mainly in the resonance region below 1 MeV. The reaction produces 101 Mo, which undergoes β - decay with a half-life of 14.61 minutes. Since 101 Mo has a shorter half-life than 99 Mo, with a half-life of 14.61 minutes, measuring the radiation after one hour or more has passed after irradiation with neutron beam NB can effectively eliminate Only the contribution of 99 Mo can be measured. Furthermore, from 98 Mo, 99 Mo is generated mainly through an (n, γ) reaction in a resonance region of less than 1 MeV. Since the 99 Mo produced is the same isotope, it is not possible to separate them based on differences in half-life. However, since low-energy neutrons of less than 1 MeV are emitted isotropically from the target 94, their influence on the relative shape of the two-dimensional intensity distribution of directional fast neutrons is small. Therefore, by using a Mo plate for the metal plate converter 12, it is possible to measure the two-dimensional intensity distribution of neutrons having energy of 8.373 MeV or more.

金(Au)の場合、同位体存在割合は、197Auが100%である。197Auは、閾値エネルギー8.114MeVの(n,2n)反応により半減期6.183日でβ壊変する196Auが生成される。また、197Auは、主に1MeV未満の共鳴領域における(n,γ)反応により半減期2.695日でβ壊変する198Auが生成される。197Auの場合、共鳴領域における反応断面積が極めて大きいために196Auに比べて198Auが多量に生成されてしまう。また、198Auの半減期が比較的長いことから、196Auの寄与のみを短時間で分離することが困難である。そこで、金属板コンバータ12にAu板を用いる場合、中性子線NBの入射方向の手前側にAu板で構成されるフィルタを追加し、共鳴領域の中性子をフィルタに吸収させるようにしてもよい。これにより、Au板である金属板コンバータ12には主に高速中性子が入射することとなり、共鳴領域の寄与を分離できる。したがって、金属板コンバータ12にAu板を用いる場合、Au板フィルタを組み合わせることによって、8.114MeV以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。なお、198Auの半減期の4倍程度(例えば11日)の時間が経過してから放射線を測定することで、実質的に196Auの寄与のみを測定することも可能である。この場合、Au板フィルタを組み合わせなくてもよい。 In the case of gold (Au), the isotope abundance ratio is 100% 197 Au. 197 Au undergoes a (n,2n) reaction with a threshold energy of 8.114 MeV to produce 196 Au which undergoes β - decay with a half-life of 6.183 days. Furthermore, 197 Au undergoes β - decay with a half-life of 2.695 days, mainly through an (n, γ) reaction in a resonance region of less than 1 MeV, to produce 198 Au. In the case of 197 Au, since the reaction cross section in the resonance region is extremely large, a larger amount of 198 Au is produced than in 196 Au. Furthermore, since the half-life of 198 Au is relatively long, it is difficult to separate only the contribution of 196 Au in a short period of time. Therefore, when using an Au plate for the metal plate converter 12, a filter made of an Au plate may be added to the front side in the direction of incidence of the neutron beam NB, so that the filter absorbs neutrons in the resonance region. As a result, fast neutrons are mainly incident on the metal plate converter 12, which is an Au plate, and the contribution of the resonance region can be separated. Therefore, when using an Au plate for the metal plate converter 12, by combining it with an Au plate filter, it is possible to measure the two-dimensional intensity distribution of neutrons having energy of 8.114 MeV or more. Note that it is also possible to substantially measure only the contribution of 196 Au by measuring radiation after a period of time approximately four times the half-life of 198 Au (for example, 11 days) has elapsed. In this case, it is not necessary to combine the Au plate filter.

金属板コンバータ12の材料は、価格や扱いやすさといった実用性を考慮すると、Zn、AlまたはMoで構成されることが好ましい。金属板コンバータ12は、使用する金属元素を95%以上または99%以上含有する材料で構成されることが好ましい。一例としてAlを用いる場合、金属板コンバータ12は、Alを99%以上含有するAl板で構成され、0.1mm~5mm程度の厚さを有する。測定対象とする高速中性子の反応断面積は極めて小さいため、金属板コンバータ12の厚みを数mm程度にしたとしても、金属板コンバータ12の透過前後の高速中性子の強度はほとんど変わらない。 The material of the metal plate converter 12 is preferably composed of Zn, Al, or Mo in consideration of practicality such as price and ease of handling. The metal plate converter 12 is preferably made of a material containing 95% or more or 99% or more of the metal elements used. For example, when Al is used, the metal plate converter 12 is made of an Al plate containing 99% or more of Al, and has a thickness of about 0.1 mm to 5 mm. Since the reaction cross-section of the fast neutrons to be measured is extremely small, even if the thickness of the metal plate converter 12 is set to several mm, the intensity of the fast neutrons before and after passing through the metal plate converter 12 will hardly change.

図2に戻り、中性子吸収体14は、基準点20を通る基準軸22上において、金属板コンバータ12から中性子線源96側に離れて配置される。中性子吸収体14は、中性子線源96から金属板コンバータ12に向かう中性子線NBを吸収して遮蔽することにより、金属板コンバータ12の表面に中性子吸収体14の投影像が形成されるようにする。中性子吸収体14は、厚みが均一な板状部材である。中性子吸収体14は、外径がφ2であり、内径がφ1であるリング形状を有し、中央部に開口42が設けられる。中性子吸収体14は、中性子吸収体14の中心44が基準軸22上に位置するように配置される。中性子吸収体14の径方向(x方向およびy方向)のサイズφ2は、金属板コンバータ12の径方向(x方向およびy方向)サイズよりも小さく、例えば、金属板コンバータ12の径方向のサイズの1/2以下または1/3以下である。 Returning to FIG. 2, the neutron absorber 14 is placed away from the metal plate converter 12 toward the neutron source 96 on the reference axis 22 passing through the reference point 20. The neutron absorber 14 absorbs and blocks the neutron beam NB directed from the neutron beam source 96 toward the metal plate converter 12 so that a projected image of the neutron absorber 14 is formed on the surface of the metal plate converter 12. . The neutron absorber 14 is a plate-like member with a uniform thickness. The neutron absorber 14 has a ring shape with an outer diameter of φ2 and an inner diameter of φ1, and is provided with an opening 42 in the center. The neutron absorber 14 is arranged such that the center 44 of the neutron absorber 14 is located on the reference axis 22. The radial size φ2 of the neutron absorber 14 in the radial direction (x direction and y direction) is smaller than the radial direction (x direction and y direction) size of the metal plate converter 12, for example, the radial size φ2 of the metal plate converter 12. It is 1/2 or less or 1/3 or less.

中性子吸収体14は、金属板コンバータ12に比べて中性子吸収係数が大きい材料で構成される。中性子吸収体14は、金属板コンバータ12が含有する金属元素の閾値反応が生じるエネルギーにおける中性子吸収係数が金属板コンバータ12よりも大きい材料で構成されることが好ましい。中性子吸収体14の材料として、鉄(Fe)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)またはタングステン(W)を用いることができる。中性子吸収体14の材料は、Fe,Cu、NiおよびWの少なくとも一つを含む金属材料であってもよいし、これらの少なくとも一つを含む化合物材料であってもよい。中性子吸収体14の厚みは、特に限られないが、例えば、0.1mm~5mm程度である。 The neutron absorber 14 is made of a material with a larger neutron absorption coefficient than the metal plate converter 12. It is preferable that the neutron absorber 14 is made of a material having a larger neutron absorption coefficient than the metal plate converter 12 at the energy at which the threshold reaction of the metal element contained in the metal plate converter 12 occurs. As a material for the neutron absorber 14, iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), or tungsten (W) can be used. The material of the neutron absorber 14 may be a metal material containing at least one of Fe, Cu, Ni, and W, or a compound material containing at least one of these. The thickness of the neutron absorber 14 is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 mm to 5 mm.

固定治具16は、金属板コンバータ12および中性子吸収体14を固定し、中性子線源96に対する金属板コンバータ12および中性子吸収体14の配置が変わらないようにする。固定治具16は、支持プレート24と、スペーサ26と、締結部材28とを備える。 Fixing jig 16 fixes metal plate converter 12 and neutron absorber 14 so that the arrangement of metal plate converter 12 and neutron absorber 14 with respect to neutron beam source 96 does not change. The fixing jig 16 includes a support plate 24, a spacer 26, and a fastening member 28.

支持プレート24は、中性子吸収体14を支持し、中性子吸収体14の位置を固定する。支持プレート24は、金属板コンバータ12と同様の厚みが均一で平坦な金属板であり、金属板コンバータ12と同じ材料で構成される。支持プレート24を金属板コンバータ12と同じ材料で構成することにより、支持プレート24の透過前後の高速中性子の強度がほとんど変わらないようにすることができる。その結果、支持プレート24を設けることによる金属板コンバータ12に投影される中性子線強度分布への影響を実質的になくすことができる。中性子吸収体14を支持プレート24に固定する方法は特に限られないが、例えば、樹脂接着剤や両面テープなどを用いて、支持プレート24の中央部に中性子吸収体14を取り付けることができる。 The support plate 24 supports the neutron absorber 14 and fixes the position of the neutron absorber 14. The support plate 24 is a flat metal plate with a uniform thickness similar to the metal plate converter 12, and is made of the same material as the metal plate converter 12. By configuring the support plate 24 from the same material as the metal plate converter 12, the intensity of fast neutrons before and after passing through the support plate 24 can be made to remain almost unchanged. As a result, the influence of the provision of the support plate 24 on the neutron beam intensity distribution projected onto the metal plate converter 12 can be substantially eliminated. The method for fixing the neutron absorber 14 to the support plate 24 is not particularly limited, but the neutron absorber 14 can be attached to the center of the support plate 24 using, for example, a resin adhesive or double-sided tape.

スペーサ26は、金属板コンバータ12と支持プレート24の間に配置され、金属板コンバータ12から中性子吸収体14までの距離L1が所定値に維持されるようにする。位置決めプレート18が設けられる場合、スペーサ26は、支持プレート24と位置決めプレート18の間にも配置される。スペーサ26は、金属板コンバータ12、支持プレート24および位置決めプレート18が互いに平行となるようにする。 The spacer 26 is arranged between the metal plate converter 12 and the support plate 24 so that the distance L1 from the metal plate converter 12 to the neutron absorber 14 is maintained at a predetermined value. If a positioning plate 18 is provided, a spacer 26 is also arranged between the support plate 24 and the positioning plate 18. Spacers 26 ensure that metal plate converter 12, support plate 24 and positioning plate 18 are parallel to each other.

締結部材28は、ボルトやねじなどであり、金属板コンバータ12、支持プレート24および位置決めプレート18と、スペーサ26とを互いに締結して固定する。固定治具16は、例えば締結部材28を取り外すことで、金属板コンバータ12を取り外しできるよう構成される。中性子線NBの照射後、中性子線源位置測定装置10を分解することにより、金属板コンバータ12から放出される放射線の二次元強度分布を高精度で測定できる。 The fastening member 28 is a bolt, screw, or the like, and fastens and fixes the metal plate converter 12, the support plate 24, the positioning plate 18, and the spacer 26 to each other. The fixing jig 16 is configured such that the metal plate converter 12 can be removed by removing the fastening member 28, for example. By disassembling the neutron source position measuring device 10 after irradiation with the neutron beam NB, the two-dimensional intensity distribution of the radiation emitted from the metal plate converter 12 can be measured with high accuracy.

位置決めプレート18は、中性子線源位置測定装置10を設置する際の位置決めに用いる目印を有する金属板である。位置決めプレート18は、固定治具16によって金属板コンバータ12および中性子吸収体14に対して固定される。位置決めプレート18は、例えば、金属板コンバータ12および中性子吸収体14よりも中性子線源96側(つまり、中性子線NBの入射方向の手前側)に配置される。位置決めプレート18は、金属板コンバータ12と同様の厚みが均一で平坦な金属板であり、金属板コンバータ12や支持プレート24と同じ材料で構成される。 The positioning plate 18 is a metal plate having a mark used for positioning when installing the neutron source position measuring device 10. The positioning plate 18 is fixed to the metal plate converter 12 and the neutron absorber 14 by a fixing jig 16. The positioning plate 18 is arranged, for example, closer to the neutron beam source 96 than the metal plate converter 12 and the neutron absorber 14 (that is, closer to the front side in the direction of incidence of the neutron beam NB). The positioning plate 18 is a flat metal plate with a uniform thickness similar to the metal plate converter 12, and is made of the same material as the metal plate converter 12 and the support plate 24.

図4は、金属板コンバータ12の構成を模式的に示す背面図である。金属板コンバータ12は、中心孔32と、ノッチ34a,34bと、固定孔36と、罫書線38a,38bとを有する。 FIG. 4 is a rear view schematically showing the configuration of the metal plate converter 12. The metal plate converter 12 has a center hole 32, notches 34a, 34b, a fixing hole 36, and score lines 38a, 38b.

中心孔32は、金属板コンバータ12の基準点20に設けられる貫通孔であり、基準点20のx方向およびy方向の位置を識別するためのマーカである。ノッチ34a,34bは、金属板コンバータ12の外周の一部箇所に設けられるV字状またはU字状の切り欠きである。ノッチ34a,34bは、金属板コンバータ12のx方向およびy方向の向きを識別するための目印である。固定孔36は、金属板コンバータ12の外周部に設けられる貫通孔であり、固定治具16による固定に用いられる。図示する例では、金属板コンバータ12の外形が正方形であり、正方形の四隅のそれぞれに固定孔36が設けられる。罫書線38a,38bは、x方向およびy方向の中心位置を示す目印である。第1罫書線38aは、中心孔32を通ってy方向に延びる直線として描かれ、第2罫書線38bは、中心孔32を通ってx方向に延びる直線として描かれる。 The center hole 32 is a through hole provided at the reference point 20 of the metal plate converter 12, and is a marker for identifying the position of the reference point 20 in the x direction and the y direction. The notches 34a and 34b are V-shaped or U-shaped cutouts provided at some locations on the outer periphery of the metal plate converter 12. Notches 34a and 34b are marks for identifying the orientation of metal plate converter 12 in the x and y directions. The fixing hole 36 is a through hole provided in the outer peripheral portion of the metal plate converter 12, and is used for fixing with the fixing jig 16. In the illustrated example, the outer shape of the metal plate converter 12 is a square, and fixing holes 36 are provided at each of the four corners of the square. The ruled lines 38a and 38b are marks indicating the center positions in the x direction and the y direction. The first score line 38a is drawn as a straight line extending through the center hole 32 in the y direction, and the second score line 38b is drawn as a straight line extending through the center hole 32 in the x direction.

ノッチ34a,34bは、金属板コンバータ12の表面(例えば中性子線NBの入射側)と裏面(例えば中性子線NBの出射側)を識別するためのマークでもある。ノッチ34a,34bは、中心孔32に対して非対称となる複数の位置に設けられる。図示する例の場合、転写結果においてV字状の第1ノッチ34aに対してU字状の第2ノッチ34bが左側にある場合、コンバータの表面(中性子線NBの入射側の面)での転写結果であることが示される。 The notches 34a and 34b are also marks for identifying the front surface (for example, the neutron beam NB incident side) and the back surface (for example, the neutron beam NB output side) of the metal plate converter 12. The notches 34a, 34b are provided at a plurality of positions asymmetrical with respect to the center hole 32. In the illustrated example, if the U-shaped second notch 34b is on the left side of the V-shaped first notch 34a in the transfer result, the transfer on the surface of the converter (the surface on the incident side of the neutron beam NB) It is shown that the result is

なお、金属板コンバータ12の形状は、図4に示すものに限られず、長方形や円形などの他の任意の形状であってもよい。金属板コンバータ12は、x方向およびy方向の位置や向きを識別するための目印として、ノッチ34a,34bとは異なる切り欠きまたは貫通孔が設けられてもよい。例えば、二つのノッチ34a,34bを設けるのではなく、例えば、第1ノッチ34aまたは第2ノッチ34bの一方のみが設けられてもよい。その他、金属板コンバータ12の表裏を識別するために中心孔32に対して非対称となる複数の位置に切り欠きや貫通孔を設けてもよい。x方向およびy方向の位置や向きを識別するための目印として固定孔36を用いてもよい。例えば、複数の固定孔36を中心孔32に対して非対称となる位置に設けてもよい。 Note that the shape of the metal plate converter 12 is not limited to that shown in FIG. 4, and may be any other shape such as a rectangle or a circle. The metal plate converter 12 may be provided with a cutout or a through hole different from the notches 34a and 34b as a mark for identifying the position and orientation in the x direction and the y direction. For example, instead of providing two notches 34a and 34b, only one of the first notch 34a and the second notch 34b may be provided. In addition, cutouts or through holes may be provided at a plurality of positions asymmetrical with respect to the center hole 32 in order to identify the front and back sides of the metal plate converter 12. The fixing hole 36 may be used as a mark for identifying the position and orientation in the x direction and the y direction. For example, the plurality of fixing holes 36 may be provided at asymmetrical positions with respect to the center hole 32.

図5は、中性子吸収体14および支持プレート24の構成を模式的に示す正面図であり、中性子線NBの入射側から見たときの構成を示す。支持プレート24は、金属板コンバータ12と同様の形状およびサイズを有する。図示する例において、支持プレート24の外形は正方形であり、正方形の四隅のそれぞれに固定孔40が設けられる。中性子吸収体14は、支持プレート24の中心部に取り付けられる。中性子吸収体14は、外径φ2および内径φ1が同心円となるように形成され、中性子吸収体14の中心44が基準軸22に一致するように支持プレート24に取り付けられる。中性子吸収体14が外径φ2および内径φ1を有する特徴的な形状を有することにより、金属板コンバータ12に形成される中性子吸収体14の投影像のサイズや位置の特定が容易となる。 FIG. 5 is a front view schematically showing the structure of the neutron absorber 14 and the support plate 24, and shows the structure when viewed from the neutron beam NB incidence side. Support plate 24 has a similar shape and size as metal plate converter 12 . In the illustrated example, the outer shape of the support plate 24 is a square, and fixing holes 40 are provided at each of the four corners of the square. The neutron absorber 14 is attached to the center of the support plate 24. The neutron absorber 14 is formed so that the outer diameter φ2 and the inner diameter φ1 are concentric circles, and is attached to the support plate 24 so that the center 44 of the neutron absorber 14 coincides with the reference axis 22. Since the neutron absorber 14 has a characteristic shape having an outer diameter φ2 and an inner diameter φ1, it becomes easy to specify the size and position of the projected image of the neutron absorber 14 formed on the metal plate converter 12.

なお、支持プレート24の形状は、図5に示すものに限られず、長方形や円形などの他の任意の形状であってもよい。また、中性子吸収体14の形状についても、図5に示すものに限られず、矩形、六角形、八角形などの他の任意の形状であってもよい。中性子吸収体14は、中心部に開口42が設けられた矩形、六角形、八角形などの枠形状を有してもよい。中性子吸収体14は、中心部に開口42が設けられていない形状であってもよい。 Note that the shape of the support plate 24 is not limited to that shown in FIG. 5, and may be any other shape such as a rectangle or a circle. Further, the shape of the neutron absorber 14 is not limited to that shown in FIG. 5, and may be any other shape such as a rectangle, hexagon, or octagon. The neutron absorber 14 may have a frame shape such as a rectangle, hexagon, or octagon with an opening 42 provided in the center. The neutron absorber 14 may have a shape in which the opening 42 is not provided in the center.

図6は、図2の中性子線源位置測定装置10の構成を模式的に示す背面図であり、中性子線NBの入射方向とは反対側から見たときの構成を示す。位置決めプレート18は、x方向およびy方向の中心位置を示す目印である罫書線38c,38dを有する。第3罫書線38cは、中心孔32を通ってy方向に延びる直線として描かれ、第1罫書線38aと重なる位置に設けられる。第4罫書線38dは、中心孔32を通ってx方向に延びる直線として描かれ、第2罫書線38bと重なる位置に設けられる。 FIG. 6 is a rear view schematically showing the configuration of the neutron source position measuring device 10 of FIG. 2, and shows the configuration when viewed from the side opposite to the incident direction of the neutron beam NB. The positioning plate 18 has ruled lines 38c and 38d that are marks indicating the center position in the x direction and the y direction. The third score line 38c is drawn as a straight line extending in the y direction through the center hole 32, and is provided at a position overlapping with the first score line 38a. The fourth score line 38d is drawn as a straight line extending in the x direction through the center hole 32, and is provided at a position overlapping the second score line 38b.

位置決めプレート18は、金属板コンバータ12および支持プレート24よりもx方向およびy方向のサイズが大きく、金属板コンバータ12および支持プレート24と軸方向に重ならない箇所に罫書線38c,38dが付されている。これにより、罫書線38c,38dが金属板コンバータ12に隠れて見えなくなることを防止できる。図6の例では、位置決めプレート18の外形が八角形であるが、位置決めプレート18の外形は、円形や菱形などの他の任意の形状であってもよい。また、罫書線38c,38dとは異なる位置決め用の目印が位置決めプレート18に付されてもよい。 The positioning plate 18 is larger in size in the x and y directions than the metal plate converter 12 and the support plate 24, and has scored lines 38c and 38d at locations that do not overlap with the metal plate converter 12 and the support plate 24 in the axial direction. There is. This can prevent the ruled lines 38c and 38d from being hidden behind the metal plate converter 12 and becoming invisible. In the example of FIG. 6, the outer shape of the positioning plate 18 is an octagon, but the outer shape of the positioning plate 18 may be any other shape such as a circle or a rhombus. Further, a positioning mark different from the ruled lines 38c and 38d may be provided on the positioning plate 18.

図2に示されるように、中性子線源位置測定装置10を加速器中性子源90の正面に設置する際、金属板コンバータ12に付される罫書線38a,38bと、位置決めプレート18に付される罫書線38c,38dとを用いて設置位置が調整される。中性子線源位置測定装置10の設置位置として、例えば、加速器中性子源90のターゲット94から放出される中性子線NBの放射方向の延長線上の出口が想定される。通常、中性子線NBを直接目視できないため、設計上の中性子線源の位置および設計上の放射線NBの放射方向と一致するようにレーザ墨出し器から十字レーザを照射し、基準となる座標軸を設定する。つづいて、十字レーザと罫書線38a~38dが一致するように中性子線源位置測定装置10を配置する。例えば、中性子線源位置測定装置10を支持する架台(不図示)を利用することで、十字レーザを基準として三次元位置を調整できる。これにより、設計上の中性子線NBの放射方向の延長線上に中性子線源位置測定装置10を設置できる。 As shown in FIG. 2, when the neutron source position measuring device 10 is installed in front of the accelerator neutron source 90, the marked lines 38a and 38b are attached to the metal plate converter 12, and the scored lines are attached to the positioning plate 18. The installation position is adjusted using lines 38c and 38d. The installation position of the neutron source position measuring device 10 is assumed to be, for example, an exit on an extension line in the radial direction of the neutron beam NB emitted from the target 94 of the accelerator neutron source 90. Normally, the neutron beam NB cannot be seen directly, so a cross laser is irradiated from a laser marker to match the designed position of the neutron beam source and the designed radiation direction of the radiation NB, and the reference coordinate axes are set. do. Next, the neutron source position measuring device 10 is arranged so that the cross laser and the marked lines 38a to 38d are aligned. For example, by using a pedestal (not shown) that supports the neutron source position measuring device 10, the three-dimensional position can be adjusted using the cross laser as a reference. Thereby, the neutron source position measuring device 10 can be installed on the designed extension line of the radial direction of the neutron beam NB.

つづいて、放射化した金属板コンバータ12から放出される放射線の測定方法について説明する。図7は、転写装置50の構成を概略的に示す断面図である。転写装置50は、金属板コンバータ12から放出される放射線の二次元強度分布を転写プレート52に転写して画像化するためのカセッテである。転写装置50は、転写プレート52と、緩衝材54と、遮蔽容器56とを備える。 Next, a method for measuring radiation emitted from the activated metal plate converter 12 will be explained. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the transfer device 50. The transfer device 50 is a cassette that transfers the two-dimensional intensity distribution of radiation emitted from the metal plate converter 12 onto a transfer plate 52 to form an image. The transfer device 50 includes a transfer plate 52, a buffer material 54, and a shielding container 56.

転写プレート52は、放射線に反応して放射線強度分布に対応する画像を生成するためのイメージングプレート(IP)である。転写プレート52として、例えば輝尽性蛍光体を用いたものを使用できる。輝尽性蛍光体は、主にベータ線に反応して蛍光し、事後的に読み出し光を照射することで放射線に反応した箇所が再度発光するという記憶機能(光メモリ機能)を有する。その結果、輝尽性を有しない一般的な蛍光体を用いる場合に比べて高感度画像を得ることができ、ダイナミックレンジの大きい画像データを取得できる。また、転写装置50を用いることで、中性子線NBの照射環境と、転写プレート52への転写環境とを分離することができ、中性子線NBの照射環境にて生じる高線量のガンマ線が転写工程に悪影響を及ぼすことを防止できる。 The transfer plate 52 is an imaging plate (IP) for generating an image corresponding to the radiation intensity distribution in response to radiation. As the transfer plate 52, for example, one using a stimulable phosphor can be used. Stimulable phosphors emit fluorescence mainly in response to beta rays, and have a memory function (optical memory function) in which areas that have reacted to radiation emit light again when irradiated with readout light afterwards. As a result, it is possible to obtain a highly sensitive image and obtain image data with a large dynamic range compared to the case of using a general phosphor that does not have photostimulability. Furthermore, by using the transfer device 50, the neutron beam NB irradiation environment and the transfer environment to the transfer plate 52 can be separated, and the high-dose gamma rays generated in the neutron beam NB irradiation environment are transferred to the transfer process. It is possible to prevent adverse effects.

放射化された金属板コンバータ12は、その片面が転写プレート52と密着した状態で遮蔽容器56の内部に収容される。例えば、金属板コンバータ12の両面のうち、中性子線NBの入射側となる片面を転写プレート52と密着させる。緩衝材34は、スポンジ状の樹脂部材またはゴム部材であり、転写プレート52を金属板コンバータ12に押し付けるようにする。これにより、転写プレート52と金属板コンバータ12の間に隙間が生じないようにし、転写工程の間、転写プレート52と金属板コンバータ12の相対位置が変わらないようにする。遮蔽容器56は、転写工程の間、容器内部が暗室状態となるように外部からの光を遮蔽する。転写プレート52に転写された放射線強度分布は、専用の読み取り装置(リーダまたはスキャナ)を用いて読み取られ、放射線強度分布に対応した画像データが生成される。 The activated metal plate converter 12 is housed inside the shielding container 56 with one side of the metal plate converter 12 in close contact with the transfer plate 52 . For example, one side of both surfaces of the metal plate converter 12, which is the incident side of the neutron beam NB, is brought into close contact with the transfer plate 52. The buffer material 34 is a sponge-like resin member or rubber member, and is configured to press the transfer plate 52 against the metal plate converter 12. This prevents a gap from forming between the transfer plate 52 and the metal plate converter 12, and prevents the relative positions of the transfer plate 52 and the metal plate converter 12 from changing during the transfer process. The shielding container 56 shields light from the outside so that the inside of the container is in a dark room state during the transfer process. The radiation intensity distribution transferred to the transfer plate 52 is read using a dedicated reading device (reader or scanner), and image data corresponding to the radiation intensity distribution is generated.

図8は、金属板コンバータ12の転写画像の一例を示す図である。図8の例は、金属板コンバータ12として100mm×100mmのAl板を使用し、中性子吸収体14として厚さ2.3mmのCuリングを使用し、中性子吸収体14から金属板コンバータ12までの距離L1を41.3mmとした場合を示す。Al板コンバータの中心部には3mmφの中心孔32を設けている。中性子線NBの照射後に1.5時間経過してから転写プレート52への転写を開始したため、主に24Naから放出される放射線が転写されており、3.249MeV以上のエネルギーを有する中性子が測定されている。転写画像は、相対的に黒い(濃い)ほど放射線の強度が高く、中性子量が多いことを示し、相対的に白い(薄い)ほど放射線の強度が低く、中性子量が少ないことを示す。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a transferred image of the metal plate converter 12. In the example of FIG. 8, a 100 mm x 100 mm Al plate is used as the metal plate converter 12, a 2.3 mm thick Cu ring is used as the neutron absorber 14, and the distance from the neutron absorber 14 to the metal plate converter 12 is The case where L1 is 41.3 mm is shown. A center hole 32 with a diameter of 3 mm is provided in the center of the Al plate converter. Since the transfer to the transfer plate 52 was started 1.5 hours after irradiation with the neutron beam NB, radiation emitted mainly from 24 Na was transferred, and neutrons with energy of 3.249 MeV or more were measured. has been done. The darker (darker) the transfer image is, the higher the intensity of the radiation and the larger the amount of neutrons, and the whiter (thinner) it is, the lower the intensity of the radiation and the smaller the amount of neutrons.

図8の転写画像の中心部には、周囲に比べて相対的に白い(薄い)円形の基準領域60がある。基準領域60は、金属板コンバータ12の中心孔32に相当し、貫通孔が設けられているために放射線強度が局所的に小さくなっている。基準領域60は、基準点20の位置を示すマーカに対応する At the center of the transferred image in FIG. 8, there is a circular reference area 60 that is relatively white (thinner) than the surrounding area. The reference region 60 corresponds to the center hole 32 of the metal plate converter 12, and since the through hole is provided, the radiation intensity is locally reduced. The reference area 60 corresponds to a marker indicating the position of the reference point 20.

基準領域60の外側には、相対的に黒い(濃い)領域の外縁を規定する円形の第1エッジ62があり、第1エッジ62の外側には、相対的に薄い(白い)領域の外縁を規定する円形の第2エッジ64がある。第1エッジ62と第2エッジ64の間の領域は、中性子吸収体14の投影像に相当し、中性子吸収体14によって中性子が部分的に遮蔽されているために放射線強度が局所的に小さくなっている。なお、中性子吸収体14は、中性子線を完全に遮蔽することはない。つまり、中性子線源96からの中性子線を中性子吸収体14ごしに金属板コンバータ12に照射すると、中性子吸収体14に入射する中性子線の一部は中性子吸収体14を透過して金属板コンバータ12に到達する。第1エッジ62の内側および第2エッジ64の外側は、中性子吸収体14による中性子の遮蔽がないために放射線強度が局所的に大きくなっている。また、図8の転写画像のほぼ全体にわたって、径方向外側に向かって徐々に白くなる(薄くなる)円形分布66が見られる。円形分布66は、中性子線源96から金属板コンバータ12に向かう中性子線NBの二次元強度分布を示す。 Outside the reference area 60, there is a circular first edge 62 that defines the outer edge of a relatively black (dark) area, and outside the first edge 62, there is a circular first edge 62 that defines the outer edge of a relatively thin (white) area. There is a defining circular second edge 64 . The region between the first edge 62 and the second edge 64 corresponds to a projected image of the neutron absorber 14, and the radiation intensity is locally reduced because neutrons are partially shielded by the neutron absorber 14. ing. Note that the neutron absorber 14 does not completely block neutron beams. In other words, when the neutron beam from the neutron beam source 96 is irradiated onto the metal plate converter 12 through the neutron absorber 14, a part of the neutron beam incident on the neutron absorber 14 passes through the neutron absorber 14 and is converted into the metal plate converter. Reach 12. Inside the first edge 62 and outside the second edge 64, the radiation intensity is locally high because neutrons are not shielded by the neutron absorber 14. Moreover, a circular distribution 66 that gradually becomes whiter (thinner) toward the outside in the radial direction can be seen over almost the entire transferred image in FIG. A circular distribution 66 shows a two-dimensional intensity distribution of the neutron beam NB directed from the neutron beam source 96 toward the metal plate converter 12.

図9は、中性子線源位置の算出方法を模式的に示す図であり、図8の転写画像から基準領域60、第1エッジ62および第2エッジ64を抜き出したものである。図8の第1エッジ62のサイズD1または第2エッジ64のサイズD2は、図2に示される金属板コンバータ12から中性子線源96までの軸方向の距離Lを算出するために用いられる。第1エッジ62は、点光源である中性子線源96からの中性子線NBによって中性子吸収体14の内径φ1を拡大投影した投影像である。同様に、第2エッジ64は、点光源である中性子線源96からの中性子線NBによって中性子吸収体14の外径φ2を拡大投影した投影像である。 FIG. 9 is a diagram schematically showing a method for calculating the neutron source position, in which the reference area 60, the first edge 62, and the second edge 64 are extracted from the transferred image of FIG. The size D1 of the first edge 62 or the size D2 of the second edge 64 in FIG. 8 is used to calculate the axial distance L from the metal plate converter 12 to the neutron source 96 shown in FIG. 2. The first edge 62 is a projected image obtained by enlarging and projecting the inner diameter φ1 of the neutron absorber 14 by the neutron beam NB from the neutron beam source 96, which is a point light source. Similarly, the second edge 64 is a projected image obtained by enlarging and projecting the outer diameter φ2 of the neutron absorber 14 by the neutron beam NB from the neutron beam source 96, which is a point light source.

第1エッジ62および第2エッジ64の拡大率αは、図2に示される幾何学的な配置から、α=L/L2となる。ここで、距離L2は、中性子吸収体14から中性子線源96までの距離であり、L2=L-L1である。したがって、第1エッジ62について、D1=α・φ1=φ1/(1-L1/L)が成立し、L=L1・D1/(D1-φ1)と表すことができる。同様に、第2エッジ64について、D2=α・φ2が成立し、L=L1・D2(D2-φ2)と表すことができる。距離L1、内径φ1および外径φ2は既知であり、第1エッジ62および第2エッジ64のサイズD1,D2は転写画像から得られるため、これらの数値を用いて、中性子線源96までの距離Lを算出することができる。 The magnification factor α of the first edge 62 and the second edge 64 is α=L/L2 from the geometrical arrangement shown in FIG. Here, the distance L2 is the distance from the neutron absorber 14 to the neutron source 96, and L2=L−L1. Therefore, regarding the first edge 62, D1=α·φ1=φ1/(1−L1/L) holds, and can be expressed as L=L1×D1/(D1−φ1). Similarly, regarding the second edge 64, D2=α·φ2 holds true and can be expressed as L=L1·D2 (D2−φ2). The distance L1, the inner diameter φ1, and the outer diameter φ2 are known, and the sizes D1 and D2 of the first edge 62 and the second edge 64 can be obtained from the transferred image, so using these values, the distance to the neutron source 96 can be determined. L can be calculated.

距離Lは、内径φ1および外径φ2の一方のみから算出できるため、中性子吸収体14がリング形状であることは必須ではなく、中性子吸収体14が開口42のないディスク形状であってもよい。ただし、内径φ1および外径φ2の双方があることで、転写画像に含まれる第1エッジ62および第2エッジ64の一方が不鮮明である場合であっても、他方のサイズを用いて距離Lを算出することができる。 Since the distance L can be calculated from only one of the inner diameter φ1 and the outer diameter φ2, it is not essential that the neutron absorber 14 has a ring shape, and the neutron absorber 14 may have a disk shape without an opening 42. However, since there are both the inner diameter φ1 and the outer diameter φ2, even if one of the first edge 62 and the second edge 64 included in the transferred image is unclear, the distance L can be calculated using the size of the other. It can be calculated.

また、図8の転写画像における第1エッジ62および第2エッジ64の中心位置68の座標を用いて、基準軸22から中性子線源96までの径方向の距離rx、ryを算出することができる。第1エッジ62および第2エッジ64の中心位置68は、第1エッジ62または第2エッジ64の円弧上の任意の3点の位置から数学的に求めることができる。中心位置68は、基準領域60(基準点20)を原点とする座標として定義することができ、(dx,dy)と表すことができる。 Furthermore, the radial distances rx and ry from the reference axis 22 to the neutron source 96 can be calculated using the coordinates of the center position 68 of the first edge 62 and second edge 64 in the transferred image of FIG. . The center position 68 of the first edge 62 and the second edge 64 can be determined mathematically from the positions of any three points on the arc of the first edge 62 or the second edge 64. The center position 68 can be defined as coordinates with the reference area 60 (reference point 20) as the origin, and can be expressed as (dx, dy).

中心位置68は、図2の中性子線源96と中性子吸収体14の中心44を通る直線上に存在する。そのため、図2に示される幾何学的な配置から、中性子線源96のxy座標(rx,ry)と中心位置68のxy座標(dx,dy)の大きさの比率は、中性子吸収体14から中性子線源96までの距離L2と中性子吸収体14から金属板コンバータ12までの距離L1を用いて、L2(=L-L1):L1と表すことができる。また、中性子線源96と中心位置68は、基準軸22に対して点対称の位置関係にある。したがって、中性子線源96のxy座標(rx,ry)は、中心位置68のxy座標(dx,dy)を用いて、(rx,ry)=-(L-L1)/L1(dx,dy)と表すことができる。つまり、rx=(1-L/L1)dxとなり、ry=(1-L/L1)dyとなる。 The center position 68 lies on a straight line passing through the neutron source 96 and the center 44 of the neutron absorber 14 in FIG. Therefore, from the geometrical arrangement shown in FIG. Using the distance L2 to the neutron source 96 and the distance L1 from the neutron absorber 14 to the metal plate converter 12, it can be expressed as L2 (=L−L1):L1. Further, the neutron beam source 96 and the center position 68 are in a point-symmetric positional relationship with respect to the reference axis 22. Therefore, using the xy coordinates (dx, dy) of the center position 68, the xy coordinates (rx, ry) of the neutron source 96 are calculated as (rx, ry)=-(L-L1)/L1(dx, dy). It can be expressed as. That is, rx=(1-L/L1)dx, and ry=(1-L/L1)dy.

このようにして、金属板コンバータ12の転写画像から、中性子線源96の三次元位置を特定するための距離L、x座標rxおよびy座標ryを求めることができる。 In this way, the distance L, the x coordinate rx, and the y coordinate ry for specifying the three-dimensional position of the neutron beam source 96 can be determined from the transferred image of the metal plate converter 12.

図10は、中性子線源位置測定方法の流れを示すフローチャートである。まず、測定対象とする中性子線NBに対して中性子線源位置測定装置10を位置決めする(S10)。例えば、加速器中性子源90のターゲット94の位置に基づいてx方向およびy方向の原点を決定し、ターゲット94に照射される粒子線PBの照射方向に基づいてz方向を決定する。具体的には、レーザ墨出し器(レーザセオドライト)などの測量機を用いて基準となる座標軸を決定できる。つづいて、決定した座標軸に基づいて中性子線源位置測定装置10を設置する。例えば、レーザ墨出し器から照射される十字レーザと、金属板コンバータ12に付される罫書線38a,38bと、位置決めプレート18に付される罫書線38c,38dとが一致するように中性子線源位置測定装置10の設置位置を調整する。 FIG. 10 is a flowchart showing the flow of the neutron source position measurement method. First, the neutron source position measuring device 10 is positioned with respect to the neutron beam NB to be measured (S10). For example, the origin of the x-direction and the y-direction is determined based on the position of the target 94 of the accelerator neutron source 90, and the z-direction is determined based on the irradiation direction of the particle beam PB irradiating the target 94. Specifically, the reference coordinate axes can be determined using a surveying instrument such as a laser marker (laser theodolite). Next, the neutron source position measuring device 10 is installed based on the determined coordinate axes. For example, the neutron beam source is set so that the cross laser irradiated from the laser marker, the scored lines 38a, 38b attached to the metal plate converter 12, and the scored lines 38c, 38d attached to the positioning plate 18 match. Adjust the installation position of the position measuring device 10.

次に、設置した中性子線源位置測定装置10に測定対象となる中性子線NBを照射する(S12)。中性子線NBの照射により、中性子線源位置測定装置10に含まれる金属板コンバータ12が放射化する。中性子吸収体14によって中性子線NBが部分的に吸収されることにより、中性子吸収体14の投影像が金属板コンバータ12に形成される。中性子線NBの照射後、金属板コンバータ12から放射される放射線を転写プレート52に転写する(S14)。例えば、中性子線源位置測定装置10を分解し、金属板コンバータ12を転写装置50に収容することにより、放射線の二次元強度分布を転写プレート52に転写する。転写完了後、転写プレート52に転写された放射線の二次元強度分布の画像を読み取って画像データを生成する(S16)。 Next, the installed neutron source position measuring device 10 is irradiated with a neutron beam NB to be measured (S12). By irradiation with the neutron beam NB, the metal plate converter 12 included in the neutron source position measuring device 10 is activated. As the neutron beam NB is partially absorbed by the neutron absorber 14, a projected image of the neutron absorber 14 is formed on the metal plate converter 12. After irradiation with the neutron beam NB, the radiation emitted from the metal plate converter 12 is transferred to the transfer plate 52 (S14). For example, the two-dimensional intensity distribution of radiation is transferred to the transfer plate 52 by disassembling the neutron source position measuring device 10 and placing the metal plate converter 12 in the transfer device 50 . After the transfer is completed, the image of the two-dimensional intensity distribution of the radiation transferred to the transfer plate 52 is read to generate image data (S16).

つづいて、画像データに含まれる中性子吸収体14の投影像のサイズD1,D2を測定し(S18)、金属板コンバータ12から中性子吸収体14までの距離L1と、中性子吸収体14のサイズφ1,φ2と、中性子吸収体14の投影像のサイズD1,D2とを用いて、金属板コンバータ12から中性子線源96までの距離Lを算出する(S20)。つづいて、画像データに含まれるマーカ(基準領域60)の位置に対する中性子吸収体14の投影像の位置(dx,dy)を測定し(S22)、投影像の位置(dx,dy)を用いて、基準軸22に対する中性子線源96の位置(rx,ry)を算出する(S24)。 Next, the sizes D1 and D2 of the projected images of the neutron absorber 14 included in the image data are measured (S18), and the distance L1 from the metal plate converter 12 to the neutron absorber 14, the size φ1 of the neutron absorber 14, Using φ2 and the sizes D1 and D2 of the projected image of the neutron absorber 14, the distance L from the metal plate converter 12 to the neutron source 96 is calculated (S20). Next, the position (dx, dy) of the projected image of the neutron absorber 14 with respect to the position of the marker (reference area 60) included in the image data is measured (S22), and the position (dx, dy) of the projected image is used. , the position (rx, ry) of the neutron source 96 with respect to the reference axis 22 is calculated (S24).

本実施の形態によれば、中性子線源位置測定装置10を用いて、中性子線源96の三次元位置を特定できる。金属板コンバータ12にAl板を用いる場合、材料が安価であり、S14の転写工程に必要な時間も1日程度であるため、中性子線源96の三次元位置を迅速かつ簡便に得ることができる。 According to this embodiment, the three-dimensional position of the neutron source 96 can be specified using the neutron source position measuring device 10. When using an Al plate for the metal plate converter 12, the material is inexpensive and the time required for the transfer step S14 is about one day, so the three-dimensional position of the neutron beam source 96 can be quickly and easily obtained. .

(第2の実施の形態)
図11は、第2の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置70の構成を模式的に示す側面図である。第2の実施の形態では、基準点20の位置を示すマーカとして、第2中性子吸収体76を用いる点で、上述の実施の形態と相違する。以下、第2の実施の形態について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。
(Second embodiment)
FIG. 11 is a side view schematically showing the configuration of a neutron source position measuring device 70 according to the second embodiment. The second embodiment differs from the above-described embodiments in that a second neutron absorber 76 is used as a marker indicating the position of the reference point 20. The second embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment, and common features will be omitted as appropriate.

中性子線源位置測定装置70は、金属板コンバータ72と、第1中性子吸収体74と、第2中性子吸収体76と、固定治具78とを備える。中性子線源位置測定装置70は、第1の実施の形態と同様に、基準点20および基準軸22を備える。金属板コンバータ72および第1中性子吸収体74のそれぞれは、第1の実施に係る金属板コンバータ12および中性子吸収体14と同様に構成される。第1中性子吸収体74は、例えば、中央部に開口42を有するリング形状を有し、第1中性子吸収体74の中心44が基準軸22上に位置するように配置される。第1中性子吸収体74は、金属板コンバータ72から距離L1の位置に離れて設けられる。 The neutron source position measuring device 70 includes a metal plate converter 72, a first neutron absorber 74, a second neutron absorber 76, and a fixing jig 78. The neutron source position measuring device 70 includes a reference point 20 and a reference axis 22 similarly to the first embodiment. Each of the metal plate converter 72 and the first neutron absorber 74 is configured similarly to the metal plate converter 12 and the neutron absorber 14 according to the first implementation. The first neutron absorber 74 has, for example, a ring shape with an opening 42 in the center, and is arranged so that the center 44 of the first neutron absorber 74 is located on the reference axis 22 . The first neutron absorber 74 is provided at a distance L1 from the metal plate converter 72.

第2中性子吸収体76は、基準点20を通る基準軸22上において、金属板コンバータ72よりも中性子線源96側に配置される。第2中性子吸収体76は、第1中性子吸収体74よりも金属板コンバータ72の近くに配置され、金属板コンバータ72の中性子線源96側の表面80に近接して配置されることが好ましい。第2中性子吸収体76は、中性子線源96から金属板コンバータ72に向かう中性子線NBを吸収して遮蔽することにより、金属板コンバータ72の表面に第2中性子吸収体76の投影像が形成されるようにする。第2中性子吸収体76の投影像は、基準点20の位置を識別するために用いられる。したがって、第2中性子吸収体76は、金属板コンバータ72における基準点20のx方向およびy方向の位置を識別するためのマーカである。 The second neutron absorber 76 is arranged closer to the neutron source 96 than the metal plate converter 72 on the reference axis 22 passing through the reference point 20 . The second neutron absorber 76 is preferably arranged closer to the metal plate converter 72 than the first neutron absorber 74, and is preferably arranged closer to the surface 80 of the metal plate converter 72 on the neutron source 96 side. The second neutron absorber 76 absorbs and blocks the neutron beam NB directed from the neutron source 96 toward the metal plate converter 72 , so that a projected image of the second neutron absorber 76 is formed on the surface of the metal plate converter 72 . so that The projected image of the second neutron absorber 76 is used to identify the position of the reference point 20. Therefore, the second neutron absorber 76 is a marker for identifying the position of the reference point 20 in the metal plate converter 72 in the x direction and the y direction.

第2中性子吸収体76は、厚みが均一な板状部材である。第2中性子吸収体76の径方向(x方向およびy方向)のサイズφ3は、金属板コンバータ72の径方向(x方向およびy方向)サイズよりも小さく、例えば、第1中性子吸収体74の外径φ2よりも小さい。第2中性子吸収体76の径方向のサイズφ3は、第1中性子吸収体74の内径φ1と同程度であってもよいし、第1中性子吸収体74の内径φ1より小さくてもよい。第2中性子吸収体76の径方向のサイズφ3を第1中性子吸収体74の内径φ1以下とすることにより、中性子線源96から見て、第1中性子吸収体74と第2中性子吸収体76が軸方向に重なりにくくなるように配置できる。 The second neutron absorber 76 is a plate-like member with a uniform thickness. The size φ3 in the radial direction (x direction and y direction) of the second neutron absorber 76 is smaller than the radial direction (x direction and y direction) size of the metal plate converter 72. It is smaller than the diameter φ2. The radial size φ3 of the second neutron absorber 76 may be approximately the same as the inner diameter φ1 of the first neutron absorber 74, or may be smaller than the inner diameter φ1 of the first neutron absorber 74. By making the radial size φ3 of the second neutron absorber 76 equal to or smaller than the inner diameter φ1 of the first neutron absorber 74, the first neutron absorber 74 and the second neutron absorber 76 are They can be arranged so that they are unlikely to overlap in the axial direction.

第2中性子吸収体76は、第1中性子吸収体74と同様、金属板コンバータ12に比べて中性子吸収係数が大きい材料で構成される。第2中性子吸収体76は、金属板コンバータ12が含有する金属元素の閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータ12よりも大きい材料で構成されることが好ましい。第2中性子吸収体76の材料として、鉄(Fe)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)またはタングステン(W)を用いることができる。第2中性子吸収体76の材料は、Fe,Cu、NiおよびWの少なくとも一つを含む金属材料であってもよいし、これらの少なくとも一つを含む化合物材料であってもよい。第2中性子吸収体76の材料は、第1中性子吸収体74の材料と同じでもよい。第2中性子吸収体76の厚みは、特に限られないが、例えば、0.1mm~5mm程度である。第2中性子吸収体76の形状も特に限られず、円形、矩形、六角形、八角形、十字形などの任意の形状であってよい。 The second neutron absorber 76, like the first neutron absorber 74, is made of a material having a larger neutron absorption coefficient than the metal plate converter 12. The second neutron absorber 76 is preferably made of a material that has a larger neutron absorption coefficient than the metal plate converter 12 at an energy that causes a threshold reaction of the metal element contained in the metal plate converter 12 . As a material for the second neutron absorber 76, iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), or tungsten (W) can be used. The material of the second neutron absorber 76 may be a metal material containing at least one of Fe, Cu, Ni, and W, or may be a compound material containing at least one of these. The material of the second neutron absorber 76 may be the same as the material of the first neutron absorber 74. The thickness of the second neutron absorber 76 is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 mm to 5 mm. The shape of the second neutron absorber 76 is not particularly limited either, and may be any shape such as a circle, a rectangle, a hexagon, an octagon, or a cross.

固定治具78は、金属板コンバータ72、第1中性子吸収体74および第2中性子吸収体76を固定し、中性子線源96に対する金属板コンバータ72、第1中性子吸収体74および第2中性子吸収体76の配置が変わらないようにする。固定治具78は、軸方向に延びる基部82と、基部82から径方向に延びて第1中性子吸収体74を支持する第1支持部材84と、基部82から径方向に延びて第2中性子吸収体76を支持する第2支持部材86とを備える。なお、固定治具78の具体的な構成は特に限られず、金属板コンバータ72、第1中性子吸収体74および第2中性子吸収体76の相対位置を固定できるものであれば、固定治具78として任意の構造を採用することができる。 The fixing jig 78 fixes the metal plate converter 72 , the first neutron absorber 74 , and the second neutron absorber 76 , and connects the metal plate converter 72 , the first neutron absorber 74 , and the second neutron absorber 76 to the neutron source 96 . Make sure that the arrangement of 76 does not change. The fixing jig 78 includes a base 82 extending in the axial direction, a first support member 84 extending radially from the base 82 and supporting the first neutron absorber 74, and a second neutron absorber extending radially from the base 82. A second support member 86 that supports the body 76 is provided. Note that the specific configuration of the fixing jig 78 is not particularly limited, and any fixture that can fix the relative positions of the metal plate converter 72, the first neutron absorber 74, and the second neutron absorber 76 can be used as the fixing jig 78. Any structure can be adopted.

本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の測定方法および測定原理を用いて、中性子線源96の三次元位置を測定することができる。本実施の形態では、基準点20を示すマーカとして、金属板コンバータ12の中心孔32に対応する基準領域60の代わりに、第2中性子吸収体76の投影像の中心位置を用いることができる。第2中性子吸収体76が金属板コンバータ72に近接して配置されるため、第2中性子吸収体76の投影像は、金属板コンバータ72の基準点20にほぼ一致する位置に形成できる。 Also in this embodiment, the three-dimensional position of the neutron source 96 can be measured using the same measurement method and measurement principle as in the first embodiment. In this embodiment, the center position of the projected image of the second neutron absorber 76 can be used as the marker indicating the reference point 20 instead of the reference area 60 corresponding to the center hole 32 of the metal plate converter 12. Since the second neutron absorber 76 is arranged close to the metal plate converter 72, the projected image of the second neutron absorber 76 can be formed at a position that substantially coincides with the reference point 20 of the metal plate converter 72.

(第3の実施の形態)
図12は、第3の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置110の構成を模式的に示す側面図である。第3の実施の形態は、複数の金属板コンバータ112a,112b,112c,112d,112eをさらに備える点で、上述の第1の実施の形態と相違する。以下、第3の実施の形態について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a side view schematically showing the configuration of a neutron source position measuring device 110 according to the third embodiment. The third embodiment differs from the first embodiment described above in that it further includes a plurality of metal plate converters 112a, 112b, 112c, 112d, and 112e. The third embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment, and common features will be omitted as appropriate.

中性子線源位置測定装置110は、金属板コンバータ12と、中性子吸収体14と、複数の金属板コンバータ112a~112eと、固定治具116とを備える。中性子線源位置測定装置110は、位置決めプレート18をさらに備えてもよい。 The neutron source position measuring device 110 includes a metal plate converter 12, a neutron absorber 14, a plurality of metal plate converters 112a to 112e, and a fixing jig 116. The neutron source position measuring device 110 may further include a positioning plate 18.

複数の金属板コンバータ112a~112eは、中性子吸収体14よりも中性子線源96側に配置される。複数の金属板コンバータ112a~112eは、位置決めプレート18が設けられる場合、位置決めプレート18と中性子吸収体14の間に配置される。複数の金属板コンバータ112a~112eは、入射する中性子線NBの二次元強度分布を測定するために用いられる。 The plurality of metal plate converters 112a to 112e are arranged closer to the neutron source 96 than the neutron absorber 14. The plurality of metal plate converters 112a to 112e are arranged between the positioning plate 18 and the neutron absorber 14, if the positioning plate 18 is provided. The plurality of metal plate converters 112a to 112e are used to measure the two-dimensional intensity distribution of the incident neutron beam NB.

複数の金属板コンバータ112a~112eは、基準軸22に直交するように配置され、複数の金属板コンバータ112a~112eの厚み方向が軸方向と一致する。複数の金属板コンバータ112a~112eは、軸方向に互いに重なるように配置される。複数の金属板コンバータ112a~112eは、軸方向(z方向)の位置が互いに異なるように間隔を空けて配置され、例えば、軸方向に等間隔となるように配置される。 The plurality of metal plate converters 112a to 112e are arranged perpendicular to the reference axis 22, and the thickness direction of the plurality of metal plate converters 112a to 112e coincides with the axial direction. The plurality of metal plate converters 112a to 112e are arranged to overlap each other in the axial direction. The plurality of metal plate converters 112a to 112e are arranged at intervals such that their positions in the axial direction (z direction) are different from each other, for example, they are arranged at equal intervals in the axial direction.

複数の金属板コンバータ112a~112eは、同じ材料で構成される。複数の金属板コンバータ112a~112eは、金属板コンバータ12と同じ材料で構成することができる。複数の金属板コンバータ112a~112eに用いる金属元素として、例えば、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ガドリニウム(Gd)、モリブデン(Mo)または金(Au)を用いることができる。複数の金属板コンバータ112a~112eの材料を同じとすることで、複数の金属板コンバータ112a~112eの測定条件を同じにし、軸方向の測定位置のみを変えることができる。その結果、特定のエネルギー領域における中性子の二次元強度分布を軸方向の異なる複数の位置で測定可能となり、中性子線NBの三次元プロファイルを得ることができる。 The plurality of metal plate converters 112a-112e are made of the same material. The plurality of metal plate converters 112a-112e may be constructed of the same material as metal plate converter 12. As the metal element used in the plurality of metal plate converters 112a to 112e, for example, zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), gadolinium (Gd), molybdenum (Mo), or gold (Au) can be used. . By making the plurality of metal plate converters 112a to 112e the same material, the measurement conditions of the plurality of metal plate converters 112a to 112e can be made the same, and only the measurement position in the axial direction can be changed. As a result, the two-dimensional intensity distribution of neutrons in a specific energy region can be measured at a plurality of different positions in the axial direction, and a three-dimensional profile of the neutron beam NB can be obtained.

図示する例では、5枚の金属板コンバータ112a~112eを追加しているが、追加の金属板コンバータの枚数は5枚に限られず、少なくとも2枚以上あればよく、3枚または4枚であってもよいし、6枚以上であってもよい。言い換えれば、同じ材料を用いた金属板コンバータが少なくとも二以上あればよい。 In the illustrated example, five metal plate converters 112a to 112e are added, but the number of additional metal plate converters is not limited to five, and may be at least two or more, and may be three or four. The number of sheets may be six or more. In other words, at least two or more metal plate converters using the same material are sufficient.

複数の金属板コンバータ112a~112eは、図4に示す金属板コンバータ12と同様に構成することができる。複数の金属板コンバータ112a~112eのそれぞれは、中心孔32と、ノッチ34a,34bと、固定孔36と、罫書線38a,38bとを有してもよい。 The plurality of metal plate converters 112a to 112e can be configured similarly to metal plate converter 12 shown in FIG. Each of the plurality of metal plate converters 112a to 112e may have a center hole 32, notches 34a, 34b, a fixing hole 36, and score lines 38a, 38b.

固定治具116は、金属板コンバータ12、中性子吸収体14および複数の金属板コンバータ112a~112eを固定し、中性子線源96に対する金属板コンバータ12、中性子吸収体14および複数の金属板コンバータ112a~112eの配置が変わらないようにする。固定治具116は、支持プレート24と、スペーサ26と、締結部材28と、追加のスペーサ126とを備える。追加のスペーサ126は、複数の金属板コンバータ112a~112eの間に配置され、複数の金属板コンバータ112a~112eの間隔を維持する。 The fixing jig 116 fixes the metal plate converter 12, the neutron absorber 14, and the plurality of metal plate converters 112a to 112e, and connects the metal plate converter 12, the neutron absorber 14, and the plurality of metal plate converters 112a to 112e to the neutron source 96. The arrangement of 112e should not change. Fixture jig 116 includes support plate 24 , spacer 26 , fastening member 28 , and additional spacer 126 . Additional spacers 126 are positioned between the plurality of metal plate converters 112a-112e to maintain the spacing of the plurality of metal plate converters 112a-112e.

固定治具116は、例えば締結部材28を取り外すことで、金属板コンバータ12および複数の金属板コンバータ112a~112eを分解して取り外しできるよう構成される。中性子線NBの照射後、中性子線源位置測定装置110を分解することにより、金属板コンバータ12および複数の金属板コンバータ112a~112eのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を高精度で測定できる。 The fixing jig 116 is configured such that the metal plate converter 12 and the plurality of metal plate converters 112a to 112e can be disassembled and removed by, for example, removing the fastening member 28. After irradiation with the neutron beam NB, by disassembling the neutron source position measuring device 110, the two-dimensional intensity distribution of the radiation emitted from the metal plate converter 12 and each of the plurality of metal plate converters 112a to 112e can be measured with high precision. can.

複数の金属板コンバータ112a~112eから放出される二次元強度分布は、図7の転写装置50を用いて読み出すことができる。金属板コンバータ12および複数の金属板コンバータ112a~112eの放射線強度分布は、一つの転写装置50を用いて同時に転写されてもよい。これにより、金属板コンバータ12および複数の金属板コンバータ112a~112eの転写条件を同一にできる。なお、複数の転写装置50を用いてもよく、金属板コンバータ12および複数の金属板コンバータ12a~12eの放射線強度分布が別々の転写装置50を用いて画像化されてもよい。 The two-dimensional intensity distribution emitted from the plurality of metal plate converters 112a to 112e can be read using the transfer device 50 of FIG. The radiation intensity distributions of the metal plate converter 12 and the plurality of metal plate converters 112a to 112e may be transferred simultaneously using one transfer device 50. Thereby, the transfer conditions of the metal plate converter 12 and the plurality of metal plate converters 112a to 112e can be made the same. Note that a plurality of transfer devices 50 may be used, and the radiation intensity distributions of the metal plate converter 12 and the plurality of metal plate converters 12a to 12e may be imaged using separate transfer devices 50.

図13(a)~(e)は、複数の金属板コンバータ112a~112eの転写画像の一例を示す図である。図13の例は、金属板コンバータ12と同様、複数の金属板コンバータ112a~112eとして100mm×100mmのAl板を使用し、複数の金属板コンバータ122a~212eの軸方向の位置を20mmずつ変えた場合を示す。図13(a)~(e)は、中性子線源96から金属板コンバータ112a~112eまでの距離の順に並べている。図13(a)は、中性子線源96に最も近い位置に配置される金属板コンバータ112aの転写画像であり、図13(e)は、中性子線源96から最も遠い位置に配置される金属板コンバータ112eの転写画像である。図13(a)~(e)に示されるように、中性子線NBの二次元強度分布を高い空間分解能で画像化できていることが分かる。 FIGS. 13A to 13E are diagrams showing examples of transferred images of a plurality of metal plate converters 112a to 112e. In the example of FIG. 13, like the metal plate converter 12, 100 mm x 100 mm Al plates are used as the plurality of metal plate converters 112a to 112e, and the axial positions of the plurality of metal plate converters 122a to 212e are changed by 20 mm. Indicate the case. 13A to 13E are arranged in order of distance from the neutron source 96 to the metal plate converters 112a to 112e. 13(a) is a transferred image of the metal plate converter 112a placed closest to the neutron source 96, and FIG. 13(e) is a transferred image of the metal plate converter 112a placed farthest from the neutron source 96. This is a transferred image of the converter 112e. As shown in FIGS. 13(a) to (e), it can be seen that the two-dimensional intensity distribution of the neutron beam NB can be imaged with high spatial resolution.

図14は、中性子線NBの三次元プロファイルを示すグラフである。図14に示す曲線A~Eは、図13(a)~(e)に示す転写画像の対角線上の強度分布を示す。図14では、中心孔32の位置を原点とし、固定孔36の位置における強度値を1として規格化している。また、中心孔32がないと仮定した場合の強度分布(点線)をカーブフィッティングにより求めてピーク値を算出し、ピークの半値における強度分布の全幅(FWHM)を破線により示している。図14から、中性子線源96から離れるにつれて、中性子量のピーク値が減少し、半値全幅Wa,Wbが広がっていく三次元プロファイルを把握できる。 FIG. 14 is a graph showing a three-dimensional profile of the neutron beam NB. Curves A to E shown in FIG. 14 indicate intensity distributions on the diagonal lines of the transferred images shown in FIGS. 13(a) to (e). In FIG. 14, the position of the center hole 32 is set as the origin, and the strength value at the position of the fixing hole 36 is standardized as 1. Further, the peak value is calculated by calculating the intensity distribution (dotted line) assuming that there is no center hole 32 by curve fitting, and the full width (FWHM) of the intensity distribution at half the peak value is shown by the broken line. From FIG. 14, it can be seen that a three-dimensional profile in which the peak value of the neutron amount decreases and the full widths at half maximum Wa and Wb widen as the distance from the neutron beam source 96 increases.

図15は、中性子線NBの指向性を示すグラフであり、複数の金属板コンバータ112a~112eの軸方向の位置に対して、図14に示す曲線A~Eの半値全幅をプロットしたものである。図示されるように、複数の金属板コンバータ112a~112eのそれぞれを用いて算出された中性子強度分布の半値全幅が直線上に並んでおり、図1に示されるような中性子線NBの指向性を測定できていることが分かる。図15に示す近似直線の傾き約0.9であることから、半値全幅に基づく指向角が約43度であることが分かる。 FIG. 15 is a graph showing the directivity of the neutron beam NB, in which the full width at half maximum of the curves A to E shown in FIG. 14 are plotted against the axial positions of the plurality of metal plate converters 112a to 112e. . As shown in the figure, the full width at half maximum of the neutron intensity distribution calculated using each of the plurality of metal plate converters 112a to 112e is lined up on a straight line, and the directivity of the neutron beam NB as shown in FIG. It can be seen that the measurement is successful. Since the slope of the approximate straight line shown in FIG. 15 is about 0.9, it can be seen that the directivity angle based on the full width at half maximum is about 43 degrees.

本実施の形態によれば、金属板コンバータ12および中性子吸収体14を用いて、中性子線源96の三次元位置を測定するとともに、複数の金属板コンバータ112a~112eを用いて中性子線源96から出力される中性子線NBの三次元プロファイルを高い空間分解能で特定できる。さらに、位置決めプレート18を用いることにより、中性子線源位置測定装置110を中性子線源96に対して設置する際の位置決め精度を高めることができる。その結果、中性子線源96から放出される中性子の空間分布である中性子プロファイルを簡便かつ精密に測定できる。 According to this embodiment, the three-dimensional position of the neutron source 96 is measured using the metal plate converter 12 and the neutron absorber 14, and the neutron source 96 is measured using the plurality of metal plate converters 112a to 112e. The three-dimensional profile of the output neutron beam NB can be specified with high spatial resolution. Furthermore, by using the positioning plate 18, it is possible to improve the positioning accuracy when installing the neutron source position measuring device 110 with respect to the neutron source 96. As a result, the neutron profile, which is the spatial distribution of neutrons emitted from the neutron beam source 96, can be easily and accurately measured.

複数の金属板コンバータ112a~112eにAl板を用いる場合、転写工程を2回に分けることで、エネルギー別の三次元プロファイルデータが得られる。例えば、中性子線NBの照射により放射化した複数のAl板コンバータのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を第1転写プレートに転写して第1画像データを生成する。つづいて、第1転写プレートへの転写後に複数のAl板コンバータのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を第2転写プレートに転写して第2画像データを生成する。第1画像データに基づいて、1.896MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータを生成できる。また、第2画像データに基づいて、3.249MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータを生成できる。 When using Al plates for the plurality of metal plate converters 112a to 112e, three-dimensional profile data for each energy can be obtained by dividing the transfer process into two steps. For example, the two-dimensional intensity distribution of radiation emitted from each of the plurality of Al plate converters activated by irradiation with the neutron beam NB is transferred to the first transfer plate to generate the first image data. Subsequently, after being transferred to the first transfer plate, the two-dimensional intensity distribution of radiation emitted from each of the plurality of Al plate converters is transferred to a second transfer plate to generate second image data. Based on the first image data, three-dimensional profile data of neutrons having energy of 1.896 MeV or more can be generated. Moreover, three-dimensional profile data of neutrons having energy of 3.249 MeV or more can be generated based on the second image data.

複数の金属板コンバータ112a~112eの代わりに、複数種類の金属板コンバータを組み合わせて使用してもよい。第1金属元素(例えばAl)を含有する複数の第1金属板コンバータと、第2金属元素(例えばZn)を含有する複数の第2金属板コンバータと、第3金属元素(例えばMo)を含有する複数の第3金属板コンバータとを用いてもよい。例えば、第1金属板コンバータ、第2金属板コンバータおよび第3金属板コンバータを積層させたコンバータセットを用意し、複数のコンバータセットをスペーサを用いて間隔をあけて配置してもよい。一つのコンバータセットに含まれる複数種類の金属板コンバータは、互いに隣接して配置されてもよいし、スペーサを用いて間隔をあけて配置されてもよい。この場合、複数種類の金属板コンバータを組み合わせることにより、複数のエネルギー領域別に中性子線NBの三次元プロファイルデータを得ることができる。 Instead of the plurality of metal plate converters 112a to 112e, a combination of a plurality of types of metal plate converters may be used. A plurality of first metal plate converters containing a first metal element (for example, Al), a plurality of second metal plate converters containing a second metal element (for example, Zn), and a third metal element (for example, Mo). A plurality of third metal plate converters may also be used. For example, a converter set in which a first metal plate converter, a second metal plate converter, and a third metal plate converter are stacked may be prepared, and the plurality of converter sets may be arranged at intervals using spacers. A plurality of types of metal plate converters included in one converter set may be arranged adjacent to each other, or may be arranged at intervals using spacers. In this case, by combining multiple types of metal plate converters, three-dimensional profile data of the neutron beam NB can be obtained for each of multiple energy regions.

例えば、複数のMo板コンバータから、8.373MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータが得られる。複数のAl板コンバータから、3.249MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータと、1.896MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータとが得られる。また、複数のZn板コンバータから、0.9MeV以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータが得られる。これにより、図1のエネルギーが異なる中性子線NB1~NB3のそれぞれに対応するような三次元プロファイルデータが得られ、中性子線NBのより詳細な三次元プロファイルを把握可能となる。 For example, three-dimensional profile data of neutrons having energy of 8.373 MeV or more can be obtained from a plurality of Mo plate converters. Three-dimensional profile data of neutrons having energy of 3.249 MeV or more and three-dimensional profile data of neutrons having energy of 1.896 MeV or more are obtained from the plurality of Al plate converters. Moreover, three-dimensional profile data of neutrons having energy of 0.9 MeV or more can be obtained from a plurality of Zn plate converters. As a result, three-dimensional profile data corresponding to each of the neutron beams NB1 to NB3 having different energies in FIG. 1 can be obtained, and a more detailed three-dimensional profile of the neutron beam NB can be grasped.

以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described above, and that various design changes and modifications are possible, and that such modifications are also within the scope of the present invention. It is a place where

上述の実施の形態では、転写プレート52として輝尽性蛍光体を用いる場合を示したが、他の種類の蛍光体を用いてもよいし、鉛泊増感紙と感光フィルムの組み合わせを用いてもよい。 In the above-described embodiment, a case is shown in which a photostimulable phosphor is used as the transfer plate 52, but other types of phosphor may be used, or a combination of a lead intensifying screen and a photosensitive film may be used. Good too.

上述の実施の形態では、中性子イメージングのために中性子プロファイルを測定する場合について示した。本実施の形態に係る測定方法は、中性子イメージングへの応用に限られず、中性子線が利用される様々な分野に応用されてもよい。例えば、シリコンウェハに中性子線を照射することでシリコン(Si)をリン(P)に変換してドーピングする中性子ドーピング(NTD)法に用いる中性子線源の評価に用いてもよい。また、医療用の中性子線源を評価するために用いてもよく、例えば、癌組織に取り込まれたホウ素(B)に中性子線を照射することで癌組織を選択的に破壊するホウ素中性子補足療法(BNCT)に用いる中性子線源の評価に用いてもよい。 In the embodiments described above, a case was described in which a neutron profile was measured for neutron imaging. The measurement method according to this embodiment is not limited to application to neutron imaging, but may be applied to various fields where neutron beams are used. For example, it may be used to evaluate a neutron beam source used in a neutron doping (NTD) method in which silicon (Si) is converted into phosphorus (P) and doped by irradiating a silicon wafer with a neutron beam. It may also be used to evaluate medical neutron sources, such as boron neutron supplementation therapy, which selectively destroys cancer tissue by irradiating boron (B) incorporated into cancer tissue with neutron beams. It may also be used to evaluate neutron sources used in (BNCT).

10,70,110…中性子線源位置測定装置、12,72…金属板コンバータ、14…中性子吸収体、20…基準点、22…基準軸、42…開口、74…第1中性子吸収体、76…第2中性子吸収体、90…加速器中性子源、92…加速器、94…ターゲット、96…中性子線源。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 70, 110... Neutron source position measuring device, 12, 72... Metal plate converter, 14... Neutron absorber, 20... Reference point, 22... Reference axis, 42... Opening, 74... First neutron absorber, 76 ...Second neutron absorber, 90...Accelerator neutron source, 92...Accelerator, 94...Target, 96...Neutron beam source.

Claims (9)

中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータと、
前記金属板コンバータの基準点の位置を識別するためのマーカと、
前記基準点を通る基準軸上において、前記金属板コンバータから中性子線源側に離れて配置され、前記閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が前記金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第1中性子吸収体と、を備えることを特徴とする中性子線源位置測定装置。
a metal plate converter containing a metal element that is converted into another radioactive isotope that undergoes beta decay by a threshold reaction that absorbs neutrons;
a marker for identifying the position of a reference point of the metal plate converter;
A first element disposed away from the metal plate converter toward the neutron source on a reference axis passing through the reference point, and made of a material having a larger neutron absorption coefficient of energy at which the threshold reaction occurs than the metal plate converter. A neutron source position measuring device comprising: a neutron absorber;
前記金属元素は、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ガドリニウム(Gd)、モリブデン(Mo)または金(Au)であることを特徴とする請求項1に記載の中性子線源位置測定装置。 The neutron beam source according to claim 1, wherein the metal element is zinc (Zn), aluminum (Al), magnesium (Mg), gadolinium (Gd), molybdenum (Mo), or gold (Au). Position measuring device. 前記第1中性子吸収体は、鉄(Fe)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)およびタングステン(W)の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項2に記載の中性子線源位置測定装置。 Neutron source position measurement according to claim 2, wherein the first neutron absorber contains at least one of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and tungsten (W). Device. 前記第1中性子吸収体は、前記基準軸上に開口が設けられるリング形状または枠形状を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。 The neutron source position measuring device according to claim 1, wherein the first neutron absorber has a ring shape or a frame shape with an opening provided on the reference axis. 前記マーカは、前記金属板コンバータに設けられる貫通孔であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。 The neutron source position measuring device according to claim 1, wherein the marker is a through hole provided in the metal plate converter. 前記マーカは、前記基準軸上において、前記金属板コンバータの前記中性子線源側の表面に近接して配置され、前記閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が前記金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第2中性子吸収体であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。 The marker is disposed close to the neutron source side surface of the metal plate converter on the reference axis, and is made of a material that has a larger neutron absorption coefficient of energy at which the threshold reaction occurs than the metal plate converter. The neutron source position measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the neutron source position measuring device is a second neutron absorber. 前記第2中性子吸収体は、鉄(Fe)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)およびタングステン(W)の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項6に記載の中性子線源位置測定装置。 The neutron source position measurement according to claim 6, wherein the second neutron absorber contains at least one of iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), and tungsten (W). Device. 前記基準軸上において、前記第1中性子吸収体よりも前記中性子線源側に配置され、前記金属板コンバータと同じ金属元素を含有する複数の金属板コンバータをさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。 Claim 1, further comprising a plurality of metal plate converters that are arranged closer to the neutron source than the first neutron absorber on the reference axis and that contain the same metal element as the metal plate converter. The neutron source position measuring device according to any one of 3 to 3. 請求項1から3のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置を用いる中性子線源位置測定方法であって、
前記中性子線源からの中性子線を前記第1中性子吸収体ごしに前記金属板コンバータに照射することと、
前記中性子線の照射によって放射化した前記金属板コンバータから放出される放射線の二次元強度分布を画像化して画像データを生成することと、
前記基準軸上における前記金属板コンバータから前記第1中性子吸収体までの距離と、前記第1中性子吸収体のサイズと、前記画像データに含まれる前記第1中性子吸収体の投影像のサイズとを用いて、前記基準軸上における前記中性子線源までの距離を算出することと、
前記画像データに含まれる前記マーカの位置に対する前記第1中性子吸収体の投影像の位置に基づいて、前記基準軸に対する前記中性子線源の位置を算出することと、を備えることを特徴とする中性子線源位置測定方法。
A neutron source position measuring method using the neutron source position measuring device according to any one of claims 1 to 3,
irradiating the metal plate converter with a neutron beam from the neutron beam source through the first neutron absorber;
Generating image data by imaging a two-dimensional intensity distribution of radiation emitted from the metal plate converter activated by irradiation with the neutron beam;
a distance from the metal plate converter to the first neutron absorber on the reference axis, a size of the first neutron absorber, and a size of a projected image of the first neutron absorber included in the image data. calculating the distance to the neutron source on the reference axis using
calculating the position of the neutron source with respect to the reference axis based on the position of the projected image of the first neutron absorber with respect to the position of the marker included in the image data. Source position measurement method.
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