JP3358617B2 - Neutron dose rate meter - Google Patents

Neutron dose rate meter

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JP3358617B2
JP3358617B2 JP2000226195A JP2000226195A JP3358617B2 JP 3358617 B2 JP3358617 B2 JP 3358617B2 JP 2000226195 A JP2000226195 A JP 2000226195A JP 2000226195 A JP2000226195 A JP 2000226195A JP 3358617 B2 JP3358617 B2 JP 3358617B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は原子力発電所や再処
理施設等の放射線取扱い施設内の中性子をモニタする中
性子線量率計に関し、中性子を検出するための素子とし
て半導体検出素子を用いるものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neutron dose rate meter for monitoring neutrons in a radiation handling facility such as a nuclear power plant or a reprocessing facility, and more particularly to a device using a semiconductor detecting element as an element for detecting neutrons.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体検出素子の中性子個人被曝
線量計としては、Radiation Protection Dosimetory
(ラディエーション プロテクション ドジメトリ)、
Vol.27,No.3,P145〜156(1989)
(以下従来技術1という)や米国特許USP32278
76号公報(以下従来技術2という)に記載されたもの
がある。半導体検出素子は直接の中性子を検出できない
ために、中性子を他の物質と作用させて荷電粒子を発生
させて、その荷電粒子を検出することにより間接的に中
性子を検出する。このために、前者の中性子を検出する
中性子検出器の構造は、エネルギーの低い熱中性子を検
出するために、半導体検出素子の表面にボロン層を形成
し、エネルギーの高い高速中性子を検出するために、ボ
ロン層の上にポリエチレン層を設ける構造になってい
る。また更に、それらの前面に中性子のエネルギーを減
速する中性子減速材を配置している。後者の中性子検出
器は、前者と同様に半導体検出素子の表面にボロン層を
形成し、高速中性子を検出するためにその周囲を中性子
減速材で囲むものが開示されている。
2. Description of the Related Art Radiation Protection Dosimetory is a conventional neutron personal dosimeter for semiconductor detectors.
(Radiation protection dosimetry),
Vol.27, No.3, P145-156 (1989)
(Hereinafter referred to as prior art 1) and US Pat.
No. 76 (hereinafter referred to as “prior art 2”). Since the semiconductor detecting element cannot directly detect neutrons, neutrons are caused to act on other substances to generate charged particles, and neutrons are detected indirectly by detecting the charged particles. For this reason, the former structure of the neutron detector that detects neutrons forms a boron layer on the surface of the semiconductor detection element in order to detect thermal neutrons with low energy, and to detect fast neutrons with high energy. , A polyethylene layer is provided on the boron layer. Further, a neutron moderator for moderating neutron energy is arranged in front of them. The latter neutron detector is disclosed in which a boron layer is formed on the surface of a semiconductor detection element and the periphery thereof is surrounded by a neutron moderator in order to detect fast neutrons, similarly to the former.

【0003】一方、放射線取扱い施設内の中性子をモニ
タする中性子線量率計の従来技術としては、特願昭63−
235646号公報(以下従来技術3という)に記載されてい
るように、BF3 計数管や 3He計数管を用いるものが
多い。また、同公報には、熱中性子をカットし高速中性
子のみを検出するために、前記計数管を中性子減速材で
包み、更にその周囲を減速材で、また更にその外側を中
性子減速材で包むことが開示されている。
On the other hand, as a conventional technology of a neutron dose rate meter for monitoring neutrons in a radiation handling facility, Japanese Patent Application No.
As described in Japanese Patent Publication No. 235646 (hereinafter referred to as "prior art 3"), many use a BF 3 counter or a 3 He counter. Further, in the same publication, in order to cut thermal neutrons and detect only high-speed neutrons, the counter tube is wrapped with a neutron moderator, the periphery thereof is further wrapped with a moderator, and the outside thereof is further wrapped with a neutron moderator. Is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】各国は、各種の放射線
検出器としてICRP(International Committee onRa
diological Protection)の勧告に沿った実効線量当量
評価が可能なエネルギー応答性能が要求されている。わ
が国も、ICRPの勧告に沿って1989年/4月に国
内の放射線障害防止法令が改正された。一般に、同一の
エネルギーを持つ放射線を物質に照射しても、物質ごと
に受ける損傷(被曝量)は異なる。実効線量当量とは、
人体が中性子を受けたときの被曝量を正確に評価する線
量値をいう。この実効線量当量を実現するためには、放
射線取扱い施設内に存在する広いエネルギー範囲に渡っ
て、各エネルギー毎の人体の被曝量を評価しなければな
らない。中性子のエネルギー範囲は、0.5eV 以下の
熱中性子領域のエネルギーを持つ熱中性子から0.5e
V 以上10MeVにわたる高速中性子までに及ぶ。こ
こで、各エネルギーに対する感度曲線を応答という。実
効線量当量の応答は熱中性子領域とMeV領域との間の
感度差は50倍以上もあり、この要求応答を実現するこ
とは極めて難しい。以下の説明において、この要求応答
を線量当量応答と呼ぶ。線量当量応答を満足させるため
には、大別して感度曲線の形を一致させる、各エネ
ルギーに対して感度を高める、の2点が重要である。
[0003] Each country has adopted various international radiation detectors as ICRP (International Committee on Radar).
Energy response performance that enables effective dose equivalent evaluation in accordance with the recommendations of diological protection) is required. Japan also revised its national radiation hazard prevention ordinance in April 1989 in accordance with the recommendations of the ICRP. In general, even if radiations having the same energy are applied to a substance, the damage (exposure dose) to each substance varies. What is the effective dose equivalent?
A dose value that accurately evaluates the amount of exposure when the human body receives neutrons. In order to realize this effective dose equivalent, it is necessary to evaluate the exposure of the human body for each energy over a wide energy range existing in the radiation handling facility. The energy range of neutrons is 0.5 eV to 0.5 eV.
V and extends to fast neutrons over 10 MeV. Here, the sensitivity curve for each energy is called a response. The response of the effective dose equivalent has a sensitivity difference of more than 50 times between the thermal neutron region and the MeV region, and it is extremely difficult to realize this required response. In the following description, this required response is referred to as a dose equivalent response. In order to satisfy the dose equivalent response, it is important to roughly categorize the sensitivity curves and enhance the sensitivity for each energy.

【0005】まず、中性子個人被曝線量計の立場から
について考える。従来技術1は、感度曲線を一致させる
ために、前述した中性子検出器のほかに半導体検出器に
ポリエチレン層のみを設けた中性子検出器を設け、これ
ら2つの中性子検出器の応答を加算している。しかし、
155頁の図11に示すように10KeVから1MeVの
エネルギー範囲において応答性能を満足していない。ま
た2つの中性子検出器を用いており、しかも処理回路も
複雑になるので大型化する問題点がある。
[0005] First, from the standpoint of a personal neutron dosimeter. In the prior art 1, in order to match the sensitivity curves, in addition to the neutron detector described above, a neutron detector provided with only a polyethylene layer in a semiconductor detector is provided, and the responses of these two neutron detectors are added. . But,
As shown in FIG. 11 on page 155, the response performance is not satisfied in the energy range of 10 KeV to 1 MeV. Further, two neutron detectors are used, and the processing circuit becomes complicated.

【0006】次にに付いて考える。従来技術1,2に
は半導体検出素子の上にボロン10(10B)の膜を設
け、この膜に中性子が入射したときに発生する荷電粒子
(α線)を半導体検出素子で検出するという構造になっ
ている。このように、熱中性子が入射したときに荷電粒
子を発生する物質をコンバータと呼ぶ。従来技術1の中
性子検出器では、ボロン10の膜はプラズマドーピング
により1μmの厚さに形成していた。しかし、ボロン
は、その融点が約2300℃と高く、加工性が著しく悪
いという欠点があった。またボロンの膜と半導体検出素
子を形成するシリコンの熱膨張係数は約3.5 倍異なっ
ており、このための温度変化による膜のはく離をさける
ためにはボロン膜を1μm以上にできない。しかし、ボ
ロン中から発生するα線の数は膜厚に比例して増大する
ため、十分な検出感度の中性子検出器を実現する上で問
題があった。一方、従来技術1では、拡散でボロンを注
入する方法が示されているが、拡散層におけるボロンの
濃度を高めることができず、十分な検出感度の中性子検
出器を実現することができない。ボロンは熱中性子に対
しては大きい確率で核反応を起こしてα線を多く出す
が、高速中性子(数eV以上の高エネルギー中性子)に
はあまり反応しない。このため、従来技術1に記載され
ているように、ポリエチレン層を設け、高速中性子が入
射したときに発生する荷電粒子(プロトン)を半導体検
出素子で検出するという構造になっている。このよう
に、高速中性子が入射したときにプロトンを発生する物
質をプロトンラジエータと呼ぶ。しかし、10KeVか
ら1MeVのエネルギー範囲の中性子に対して感度を向
上できないという問題があった。
The following is considered. The prior art 1 and 2 a film of boron 10 (10 B) provided on the semiconductor detection element, the structure of the neutron in the film is detected by semiconductor detecting element charged particles generated a (alpha rays) when the incident It has become. Such a substance that generates charged particles when thermal neutrons are incident is called a converter. In the neutron detector of prior art 1, the boron 10 film was formed to a thickness of 1 μm by plasma doping. However, boron has a drawback that its melting point is as high as about 2300 ° C. and its workability is extremely poor. Also, the thermal expansion coefficient of the boron film and the silicon forming the semiconductor detection element is different by about 3.5 times. Therefore, in order to prevent the film from peeling due to a temperature change, the boron film cannot be made 1 μm or more. However, since the number of α-rays generated from boron increases in proportion to the film thickness, there is a problem in realizing a neutron detector having sufficient detection sensitivity. On the other hand, in the prior art 1, the method of injecting boron by diffusion is shown, but the boron concentration in the diffusion layer cannot be increased, and a neutron detector with sufficient detection sensitivity cannot be realized. Boron causes a nuclear reaction with a high probability for thermal neutrons and emits a large amount of α-rays, but does not react very much to fast neutrons (high-energy neutrons of several eV or more). Therefore, as described in Prior Art 1, a structure is provided in which a polyethylene layer is provided, and charged particles (protons) generated when fast neutrons are incident are detected by a semiconductor detection element. Such a substance that generates protons when fast neutrons are incident is called a proton radiator. However, there is a problem that the sensitivity cannot be improved for neutrons in the energy range of 10 KeV to 1 MeV.

【0007】次に、中性子線量率計について考える。従
来技術3では、線量当量応答を満足させることができな
い。また、従来技術3は、中性子検出の作動電圧が高
く、これに伴って計測回路が複雑になり、信頼性にかけ
る欠点があった。
Next, a neutron dose rate meter will be considered. In the prior art 3, the dose equivalent response cannot be satisfied. Further, the prior art 3 has a drawback in that the operating voltage for neutron detection is high, and the measurement circuit becomes complicated with this, and reliability is increased.

【0008】また、従来技術1,2には中性子線量率計
として用いる考えはなく、それに対する考慮がなされて
いない。
The prior arts 1 and 2 have no idea of using them as neutron dose rate meters, and no consideration is given to them.

【0009】本発明の目的は、線量当量応答を実現する
中性子線量率計を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a neutron dose rate meter that realizes a dose equivalent response.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
本発明の特徴は、シリコンに不純物拡散して形成したp
−n接合の表面に設けられ該p−n接合を絶縁保護する
酸化皮膜と、該酸化皮膜とは反対側からオームコンタク
トで引出された接地電極と、該接地電極の対向電極であ
る前記p−n接合部に点状に形成された接合電極と、前
記酸化皮膜の表面側に設けられた熱中性子と反応して荷
電粒子を発生するコンバータと、該コンバータの間隙に
設けられ高速中性子と反応して荷電粒子を発生するプロ
トンラジエータと、前記接合電極から得られる信号を処
理する処理手段を備えたことにある。
A feature of the present invention that achieves the object of the present invention is that a p-type silicon layer formed by impurity diffusion into silicon is provided.
An oxide film provided on the surface of the -n junction to insulate and protect the pn junction, a ground electrode drawn out from the side opposite to the oxide film by an ohmic contact, and a counter electrode of the ground electrode. a bonding electrode in the formed spot-on p-n junction, a converter in which the reacts with thermal neutrons provided on the surface side of the oxide film to generate a charged particle, a high speed is provided in a gap between the converter It has a proton radiator that generates charged particles by reacting with neutrons, and a processing unit that processes a signal obtained from the junction electrode.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】はじめに、本発明の概念について
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the concept of the present invention will be described.

【0012】線量当量の応答Sa(E)は、(数1)で示
すことができる。
The response Sa (E) of the dose equivalent can be expressed by (Equation 1).

【0013】 Sa(E)=Da(E)・fa(E)・Ia(E) …(数1) ここで、Da(E)(図2(b)参照)は、中性子感度応
答で、中性子検出器自体の中性子エネルギーEに対する
感度応答を示し、fa(E)(図2(d)参照)は、ファ
ントム感度応答で、人体あるいは人体模擬体に入射した
中性子の中性子検出器への応答を示し、Ia(E)(図2
(c)参照)は入射中性子スペクトルを示す。従って、
ICRPの勧告による実効線量当量応答S(E)は、入射
中性子スペクトルIa(E)が単位スペクトルI(E)の場
合の所望の応答である。即ち、(数2)で表現される。
Sa (E) = Da (E) · fa (E) · Ia (E) (Equation 1) where Da (E) (see FIG. 2B) is a neutron sensitivity response and is a neutron sensitivity response. The sensitivity response to the neutron energy E of the detector itself is shown, and fa (E) (see FIG. 2 (d)) is the phantom sensitivity response and shows the response to the neutron detector of a neutron incident on a human body or a simulated human body. , Ia (E) (FIG. 2)
(C) shows the incident neutron spectrum. Therefore,
The effective dose equivalent response S (E) according to the ICRP recommendation is a desired response when the incident neutron spectrum Ia (E) is the unit spectrum I (E). That is, it is expressed by (Equation 2).

【0014】 S(E)=D(E)・f(E) …(数2) 従って、人体装着されて使用される中性子個人被曝線量
計は、人体自体が必然的に所望のファントム感度応答f
(E)を示すから、中性子感度応答Da(E)が所望の応答
D(E)を示すようにすることが必要である。一方、中性
子線量率計は、少なくとも中性子検出器と人体を模擬す
るファントムの両方の積の応答で実効線量当量応答S
(E)を満足することが必要である。即ち、中性子検出器
自体が実効線量当量応答D(E)を満足するのであれば、
ファントムを人体を模擬するように構成すればよい。ま
た逆に、中性子検出器自体が実効線量当量応答を満足す
ることができなければ、全体的な感度は低下するかもし
れないが、ファントムをそれを補完するように構成し、
全体として実効線量当量応答S(E)を満足させればよ
い。以上の考え方を基に、目的を達成するための手段と
その作用について以下に説明する。
S (E) = D (E) · f (E) (Equation 2) Accordingly, in the neutron personal dosimeter mounted and used for the human body, the human body itself necessarily has a desired phantom sensitivity response f.
(E), it is necessary that the neutron sensitivity response Da (E) shows a desired response D (E). On the other hand, the neutron dose rate meter has an effective dose equivalent response S at least as a response of the product of both the neutron detector and the phantom simulating the human body.
It is necessary to satisfy (E). That is, if the neutron detector itself satisfies the effective dose equivalent response D (E),
The phantom may be configured to simulate the human body. Conversely, if the neutron detector itself cannot meet the effective dose equivalent response, overall sensitivity may be reduced, but the phantom is configured to complement it,
What is necessary is to satisfy the effective dose equivalent response S (E) as a whole. Based on the above concept, the means for achieving the purpose and the operation thereof will be described below.

【0015】まず、中性子個人被曝線量計について述べ
る。中性子個人被曝線量計の場合、中性子検出器の応答
は図2(b)に示すようになることが望まれる。本発明
では、中性子感度応答D(E)には大別して2つの曲線が
あり、第1の曲線がD1(E)が熱中性子を主体とした低
エネルギー中性子とα線を放出するコンバータに依存
し、第2の曲線がD2(E) が高速中性子を主体とした高
エネルギー中性子によるプロトンを発生するプロトンラ
ジエータに依存するという知見に基づいたものである。
従って、従来技術1に示したように中性検出器の前面に
設置した中性子減速体は不要である。しかし、単にコン
バータとプロトンラジエータをそれぞれ別に層状に設け
たのでは、上側、例えば半導体検出素子の上にコンバー
タ,プロトンラジエータの順に設けたので、プロトンラ
ジエータで発生したプロトンがコンバータで阻止されて
半導体検出素子まで到達しない。そこで、本発明の実施
の形態では、コンバータとプロトンラジエータとを混在
させて層を作り、半導体検出素子の表面に装着させる。
この結果、コンバータとプロトンラジエータのそれぞれ
の量及び全体の層厚を調節することにより中性子感度応
答D(E)を満足することが可能となる。コンバータとプ
ロトンラジエータを装着した半導体中性子検出素子の応
答はコンバータとプロトンラジエータの装着構造によっ
て大きく変わる。即ち、検出素子の表面に装着するコン
バータの量が多ければ熱中性子成分に対する感度が高く
なり、逆にプロトンラジエータの量が多ければ高速中性
子成分に対する感度が高くなる。従って、このような中
性子検出器に電源と処理回路を設けることで、中性子個
人被曝線量計を実現できる。コンバータとしては、熱中
性子と反応して荷電粒子を発生させればよく、ボロン,
リチウム等が挙げられる。また、プロトンラジエータと
しては、水素化合物のパラフィン,ポリエチレン及びそ
の他の有機物もしくはそれから構成される樹脂などが挙
げられる。以下、一般的には、コンバータとしてはボロ
ンが、プロトンラジエータとしては水素化合物が多く用
いられるのでこの2つで代表して説明する。
First, a personal neutron dosimeter will be described. In the case of a personal neutron dosimeter, it is desired that the response of the neutron detector be as shown in FIG. In the present invention, the neutron sensitivity response D (E) has roughly two curves, and the first curve depends on a converter in which D 1 (E) emits low-energy neutrons mainly composed of thermal neutrons and α rays. The second curve is based on the finding that D 2 (E) depends on a proton radiator that generates protons by high-energy neutrons mainly composed of fast neutrons.
Therefore, the neutron moderator installed in front of the neutral detector as shown in the prior art 1 is unnecessary. However, if the converter and the proton radiator are simply provided separately in layers, the converter and the proton radiator are provided on the upper side, for example, on the semiconductor detecting element, so that the proton generated by the proton radiator is blocked by the converter and the semiconductor detection is performed. Does not reach the element. Therefore, in the embodiment of the present invention, a layer is formed by mixing the converter and the proton radiator, and is mounted on the surface of the semiconductor detection element.
As a result, the neutron sensitivity response D (E) can be satisfied by adjusting the respective amounts of the converter and the proton radiator and the overall layer thickness. The response of a semiconductor neutron detection element equipped with a converter and a proton radiator greatly changes depending on the mounting structure of the converter and the proton radiator. That is, if the amount of the converter mounted on the surface of the detecting element is large, the sensitivity to the thermal neutron component increases, and if the amount of the proton radiator is large, the sensitivity to the fast neutron component increases. Therefore, by providing a power supply and a processing circuit in such a neutron detector, a personal neutron dosimeter can be realized. The converter only needs to react with thermal neutrons to generate charged particles.
Lithium and the like. Examples of the proton radiator include paraffin of a hydrogen compound, polyethylene, and other organic substances or resins composed thereof. Hereinafter, in general, boron is often used as a converter and a hydrogen compound is often used as a proton radiator.

【0016】次に、熱中性子に対する感度を高める手段
について説明する。熱中性子に対する感度を高めるため
には、コンバータの層、即ちボロン層の厚さを厚くする
ことである。しかし、ボロンの融点は約2300℃と高
く、加工性が著しく悪いという欠点があり、またボロン
の膜と半導体検出素子を形成するシリコンの熱膨張係数
は約3.5 倍と異なっており、1μm以上にできなかっ
た。本発明の実施の形態では、ボロンを粒状や粉状にし
て、他の物質と混在させることで、実効的な層厚を厚く
することを可能にしたものである。他の物質としては、
シリコンと熱膨張係数があまり変わらないものや、弾性
力が合って、ボロンの熱膨張を吸収してくれるものがよ
い。また、ボロンを粒状にした場合は、粒状ボロンを焼
成してボロン層を形成すればその加工は簡単となる。ま
た、この場合ボロン層は粒状ボロンで成っているから、
その熱膨張係数のシリコンとの差のために温度変化によ
るはく離の心配もない。このように、従来より十分厚い
ボロン層の形成が可能となり、熱中性子に対する感度を
大きくすることができる。プロトンラジエータとして用
いられる水素化合物を他の物質とすると、ボロンの粒径
(平均粒径)を任意に設定することによって、シリコン
表面に密着する水素化合物の量を制御することができ
る。これによって高速中性子の感度も変化するので、全
中性子エネルギーに対する検出器の応答特性を可変設定
できるので、実効線量当量応答の実現からも望ましい。
また、水素化合物は弾力性があり剥離点からも望まし
い。更に、上述の粒状コンバータの間隙にプロトンラジ
エータで埋める構造では粒状コンバータの粒径が応答を
左右することになる。粒径が小くなれば熱中性子成分に
感度が高くなる。コンバータにボロン(10B)を用いる
場合、熱中性子との核反応で1.47MeV のα線を発
生させる。同様に、プロトンラジエータは高速中性子と
相互作用を起し陽子線を生成する。これらの荷電粒子
(α線,陽子線)が検出素子に入射し、その電離作用で
電子−正孔対の電荷を生成する。α線の飛程は10μm
以下であり、これ以上の厚さにコンバータを設けても感
度応答に差異は生じない。一方、プロトンラジエータか
ら発生する陽子線の飛程は10MeVで1mm程度とな
る。従って、この構造の検出素子では素子表面にコンバ
ータの薄い層(数10μm)を設け、コンバータの間隙
にプロトンラジエータを埋込み、その上にプロトンラジ
エータを1〜2mm程度積層するのが一般的である。
Next, means for increasing the sensitivity to thermal neutrons will be described. In order to increase the sensitivity to thermal neutrons, it is necessary to increase the thickness of the layer of the converter, that is, the boron layer. However, the melting point of boron is as high as about 2300 ° C., and there is a drawback that the workability is extremely poor. Also, the thermal expansion coefficient of the boron film and the silicon forming the semiconductor detecting element is different from about 3.5 times, and 1 μm I couldn't do more. In the embodiment of the present invention, the effective layer thickness can be increased by forming boron into a granular or powdery state and mixing it with another substance. Other substances include:
A material whose coefficient of thermal expansion does not change much from that of silicon or a material whose elasticity matches and absorbs the thermal expansion of boron are preferred. In the case where the boron is made into a granular form, the processing can be simplified if the granular boron is fired to form a boron layer. Also, in this case, the boron layer is made of granular boron,
Because of the difference in thermal expansion coefficient from silicon, there is no fear of peeling due to temperature change. As described above, it is possible to form a boron layer sufficiently thicker than before, and it is possible to increase sensitivity to thermal neutrons. When the hydrogen compound used as the proton radiator is another substance, the amount of the hydrogen compound adhered to the silicon surface can be controlled by arbitrarily setting the particle size (average particle size) of boron. This also changes the sensitivity of fast neutrons, so that the response characteristics of the detector to the total neutron energy can be variably set, which is also desirable from the viewpoint of realizing an effective dose equivalent response.
In addition, the hydrogen compound has elasticity and is desirable also from a peeling point. Further, in the above-described structure in which the gap between the granular converters is filled with the proton radiator, the particle size of the granular converter determines the response. The smaller the particle size, the higher the sensitivity to thermal neutron components. When using boron (10 B) to the converter, to generate α rays 1.47MeV a nuclear reaction with thermal neutrons. Similarly, proton radiators interact with fast neutrons to produce protons. These charged particles (α-rays and proton rays) enter the detection element, and generate an electron-hole pair charge by the ionization action. α range is 10μm
The following shows that even if the converter is provided with a thickness larger than that, no difference occurs in the sensitivity response. On the other hand, the range of the proton beam generated from the proton radiator is about 1 mm at 10 MeV. Therefore, in a detection element having this structure, a thin layer (several tens of μm) of a converter is generally provided on the element surface, a proton radiator is buried in a gap between the converters, and a proton radiator is stacked thereon by about 1 to 2 mm.

【0017】中性子個人被曝線量計は携帯用のため、中
性子線量率計のように寸法の大きい中性子減速体で包囲
する構成では実用性に欠けることになる。しかし、個人
被曝線量計は人体の胸部に固定するため、人体そのもの
が中性子減速体の役目を果たす作用がある。即ち、高速
中性子が人体内で散乱(減速)し、その散乱成分が入射
(一般にこの中性子をアルベド中性子と呼んでいる)す
るようになる。この条件下でボロンの粒径やプロトンラ
ジエータの厚さを調節することにより線量当量応答を持
つ中性子個人被曝線量計が実現できる。
Since the personal neutron dosimeter is portable, it is not practical if it is surrounded by a neutron moderator having a large size like a neutron dosimeter. However, since the personal dosimeter is fixed to the chest of the human body, the human body itself acts as a neutron moderator. That is, fast neutrons are scattered (decelerated) in the human body, and the scattered components are incident (this neutrons are generally called albedo neutrons). Under these conditions, by adjusting the particle size of boron and the thickness of the proton radiator, a personal neutron dosimeter having a dose equivalent response can be realized.

【0018】次に、熱中性子と高速中性子の少なくとも
一方に対して感度を高める方法について述べる。従来技
術,コンバータやプロトンラジエータで発生した荷電粒
子は、半導体検出素子の電極や表面にある酸化膜によっ
て阻止され、感度が低下する。従来技術2では、コンバ
ータやプロトンラジエータを設けた面とは反対側に電極
を集めて設けている。しかし、このタイプは製作が困難
である。本発明では、荷電粒子の入射側の電極は空乏層
の一部を覆うように形成させる。このようにすることに
より、電極の面積を低減できるとともに、電極による荷
電粒子の阻止を低減できる。この結果、半導体検出素子
に入射する荷電粒子数が増え、検出感度を高めることが
できる。
Next, a method for increasing sensitivity to at least one of thermal neutrons and fast neutrons will be described. In the prior art, charged particles generated by a converter or a proton radiator are blocked by an electrode or an oxide film on a surface of a semiconductor detection element, and sensitivity is reduced. In the prior art 2, the electrodes are gathered and provided on the side opposite to the surface on which the converter and the proton radiator are provided. However, this type is difficult to manufacture. In the present invention, the electrode on the incident side of the charged particles is formed so as to cover a part of the depletion layer. By doing so, the area of the electrode can be reduced, and the inhibition of charged particles by the electrode can be reduced. As a result, the number of charged particles incident on the semiconductor detection element increases, and the detection sensitivity can be improved.

【0019】最後に、中性子線量率計について述べる。
この構成は、前述したように、中性子検出器自体が実効
線量当量応答D(E)を満足するのであれば、ファントム
を人体を模擬するように構成すればよい。また逆に、中
性子検出器自体が実効線量当量応答を満足することがで
きなければ、全体的な感度は低下するかもしないが、フ
ァントムをそれを補正するように構成し、全体として実
効線量当量応答S(E)を満足させればよい。
Finally, a neutron dose rate meter will be described.
As described above, if the neutron detector itself satisfies the effective dose equivalent response D (E) as described above, the phantom may be configured to simulate a human body. Conversely, if the neutron detector itself cannot satisfy the effective dose equivalent response, the overall sensitivity may decrease, but the phantom is configured to compensate for it, and the effective dose equivalent response as a whole is S (E) should be satisfied.

【0020】前者の立場に立てば、上述した中性子個人
被曝線量計を人体を模擬するファントムに設置すれば、
実効線量当量応答S(E)を満足する被曝線量率計を提供
できる。このようなファントムとして、一定の大きさを
有する水或いはアクリル等がある。また、本発明の実施
の形態では、更に中性子減速体や熱中性子吸収体でファ
ントムの代替を実現する。例えば、半導体検出素子を中
性子減速体や熱中性子吸収体で包囲する。中性子減速体
の厚さを増すことによって熱中性子の感度を下げ、高速
中性子の感度を高める割合を調節できる。また、熱中性
子吸収体の厚さや開口部の広さを調節する。開口部のあ
る熱中性子吸収体は高速中性子を完全に透過し、熱中性
子に対しては開口比で感度を調節できる。このようにす
ることによって、各エネルギーに対する感度を調節し、
人体を模擬するファントムを提供できる。
In the former case, if the neutron personal dosimeter described above is installed on a phantom that simulates a human body,
An exposure dose rate meter that satisfies the effective dose equivalent response S (E) can be provided. As such a phantom, there is water or acrylic having a certain size. In the embodiment of the present invention, a neutron moderator or a thermal neutron absorber is used to replace the phantom. For example, the semiconductor detection element is surrounded by a neutron moderator or a thermal neutron absorber. By increasing the thickness of the neutron moderator, the sensitivity of thermal neutrons can be reduced and the rate of increase in sensitivity of fast neutrons can be adjusted. In addition, the thickness of the thermal neutron absorber and the width of the opening are adjusted. An apertured thermal neutron absorber completely transmits fast neutrons, and sensitivity to thermal neutrons can be adjusted by the aperture ratio. By doing so, the sensitivity to each energy is adjusted,
A phantom that simulates the human body can be provided.

【0021】後者の立場に立てば、中性子検出器とし
て、シリコン以外の半導体検出素子から成る検出器を用
いても良い。
In the latter case, a detector composed of a semiconductor detecting element other than silicon may be used as the neutron detector.

【0022】以下、本発明の実施例について説明する。
図1は、本発明の半導体式中性子個人被曝線量計の一実
施例を示す。半導体検出素子1と前値増幅器,ディスク
リミネター,逆バイアス印加回路などの放射線計測回路
(ハイブリッド回路)33,演算表示部34及び電源3
5を携帯用ケース32に収納する。この携帯線量計をク
リップ36で人体の胸部に固定する。図3に人体31に
半導体式中性子個人被曝線量計32を固定した状態を示
す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an embodiment of the semiconductor neutron personal dosimeter according to the present invention. The semiconductor detection element 1, a radiation measurement circuit (hybrid circuit) 33 such as a preamplifier, a discriminator, and a reverse bias application circuit, an operation display unit 34, and a power supply 3
5 is stored in the portable case 32. The portable dosimeter is fixed to the chest of the human body with the clip 36. FIG. 3 shows a state in which a semiconductor neutron personal dosimeter 32 is fixed to a human body 31.

【0023】図4は半導体検出素子の構造と中性子個人
被曝線量計の計測回路ブロック線図を示す。半導体検出
素子1の構造をn型シリコンを用いる例で説明する。n
型シリコンの表面1にp型の不純物(ボロン)を拡散し
p−n接合(P層)8を形成する。このP層8の表面は
シリコンの酸化皮膜(SiO2)9で絶縁保護する。点状
の信号取り出しの接合電極10を設け、接合面の反対側
からはオームコンタクトで接地電極11を引出す。この
両電極部10,11に逆バイアス12を印加すると、P
層8の下に空乏層7が広がる。半導体検出素子1の表面
には酸化皮膜9をはさんで粒状(粉末状)ボロン5が密
着して焼成され、その隙間と外表面がプロトンラジエー
タ6(水素化合物)で埋められている。水素化合物とし
ては例えばパラフィン,エポキシ,ポリエチレン等を用
いる。図示はしていないが、検出素子全体はキャンに封
入され、P層8とN層4のリード電極はキャン外部に引
き出される構造となっている。P層8の電極10は、α
線やプロトンの減衰を防止するために、点状にしてい
る。α線等の入射窓となる酸化皮膜9は100Å程度の
厚さに容易に形成できるようになる。この入射窓に上述
のコンバータやプロトンラジエータの層を設けることに
よって、電極10や酸化皮膜9による荷電粒子の減衰を
抑えることができる。また、キャンの外部あるいはキャ
ン内部には必要に応じて中性子減速材(図示せず)を用
いる場合もある。このような本線量計の外部から入射す
る熱中性子(Nth)は熱中性子コンバータ5と核反応を
起し、α線を生成する。高速中性子(Nf)はプロトン
ラジエータとの散乱作用で反跳陽子(プロトン)を生成
する。これらのα線と陽子線は検出素子1内の空乏層7
で電荷を生成する。熱中性子(Nth)と高速中性子(N
f )の入射に基づいて生成する電荷は交流結合コンデン
サー13を介して、前置増幅器14,線形増幅器15で
増幅する。増幅した信号はディスクリミネータ16で波
高弁別し、計数回路17でパルス計測する。計数回路1
7で計数した計数値に基づき、演算表示部18で被曝量
の演算と表示を行う。
FIG. 4 is a block diagram showing the structure of the semiconductor detecting element and the measuring circuit of the personal neutron dosimeter. The structure of the semiconductor detection element 1 will be described using an example using n-type silicon. n
A p-type impurity (boron) is diffused into the surface 1 of the type silicon to form a pn junction (P layer) 8. The surface of this P layer 8 is insulated and protected by a silicon oxide film (SiO 2 ) 9. A bonding electrode 10 for extracting a point-like signal is provided, and a ground electrode 11 is drawn out from the opposite side of the bonding surface by an ohmic contact. When a reverse bias 12 is applied to both electrode portions 10 and 11, P
The depletion layer 7 extends below the layer 8. Granular (powder) boron 5 is baked in close contact with the surface of the semiconductor detection element 1 with an oxide film 9 interposed therebetween, and the gap and the outer surface are filled with a proton radiator 6 (hydrogen compound). As the hydrogen compound, for example, paraffin, epoxy, polyethylene or the like is used. Although not shown, the entire detection element is sealed in a can, and the lead electrodes of the P layer 8 and the N layer 4 are drawn out of the can. The electrode 10 of the P layer 8 has α
It is dotted to prevent attenuation of lines and protons. The oxide film 9 serving as an entrance window for α rays or the like can be easily formed to a thickness of about 100 °. By providing the above-described converter and proton radiator layers in the entrance window, the attenuation of charged particles due to the electrodes 10 and the oxide film 9 can be suppressed. A neutron moderator (not shown) may be used outside or inside the can as necessary. Such thermal neutrons (Nth) incident from the outside of the dosimeter cause a nuclear reaction with the thermal neutron converter 5 to generate α rays. Fast neutrons (Nf) generate recoil protons (protons) by a scattering action with a proton radiator. These α-rays and proton rays are depleted in the depletion layer 7
Generates a charge. Thermal neutrons (Nth) and fast neutrons (N
The electric charge generated based on the incident of f) is amplified by the preamplifier 14 and the linear amplifier 15 via the AC coupling capacitor 13. The amplified signal is subjected to wave height discrimination by the discriminator 16 and pulse counting by the counting circuit 17. Counting circuit 1
Based on the count value counted in step 7, the calculation display section 18 calculates and displays the exposure dose.

【0024】本実施例における中子検出の原理は、次の
二つの相互作用に分けられる。一つは低エネルギーの熱
中性子がボロン5で(数3)で示す核反応を起こし、α
線を発生することによる。
The principle of core detection in this embodiment is divided into the following two interactions. One is that low-energy thermal neutrons cause a nuclear reaction shown in (Equation 3) with boron 5 and α
By generating lines.

【0025】 10B(n,α)7Li …(数3) このα線は1.47MeV エネルギーをもち、検出素子
1の空乏層7内で電子e,正孔h対の電荷を生成し、こ
れが検出器電流を変化させる。他の一つは、高速中性子
がプロトンラジエータ6と相互作用(散乱)を起こし、
反跳陽子(プロトン)を発生しこれが空乏層7内で電子
e,正孔h対の電荷を生成し、これが検出器電流を変化
させる。他の一つは、高速中性子がプロトンラジエータ
6と相互作用(散乱)を起こし、反跳陽子(プロトン)
を発生しこれが空乏層7内で電子e,正孔h対の電荷を
生成することによる。本実施例はこの二つの相互作用の
発生確率と発生する荷電粒子(α線,プロトン)の電荷
収集効率を向上させることによって検出感度向上及び広
いエネルギー範囲での検出を可能とするもので、その動
作を以下に詳述する。
10 B (n, α) 7 Li (Equation 3) The α ray has 1.47 MeV energy, and generates a charge of a pair of electron e and hole h in the depletion layer 7 of the detection element 1. This changes the detector current. The other is that fast neutrons interact (scatter) with the proton radiator 6,
The recoil protons (protons) are generated and generate charges of the electron e and the hole h pairs in the depletion layer 7, which change the detector current. The other is that fast neutrons interact (scatter) with the proton radiator 6 and produce recoil protons (protons).
Is generated in the depletion layer 7 to generate charges of the pair of electrons e and holes h. This embodiment enables the detection sensitivity to be improved and the detection in a wide energy range to be possible by improving the probability of occurrence of these two interactions and the charge collection efficiency of the generated charged particles (α rays, protons). The operation will be described in detail below.

【0026】コンバータとしてのボロン5の核反応数N
(l)は次式で表せる。
Nuclear reaction number N of boron 5 as a converter
(l) can be expressed by the following equation.

【0027】 N(l)=φ・n・σ・l …(数4) 但し、φ:中性子の入射数(n/cm2・S) n:コンバータの原子密度(l/cm3) σ:核反応断面積(barn) l:コンバータの厚さ(cm) である。この式から明らかなように、核反応数N(l)は
コンバータの厚さlに依存し、その数値例が図5に示さ
れている。一方、このコンバータから発生したα線のボ
ロンおよびシリコン中の飛程は〜7μmであり、ボロン
コンバータの厚さを7μm以上にしたシリコン中を7μ
m以上通過するような構成にすると、発生したα線が減
少し、検出器の感度向上には寄与しないことになる。即
ち、α線の寄与はコンバータの厚さ7μm以上で飽和す
ることになる。
N (l) = φ · n · σ · l (Equation 4) where φ: the number of neutrons incident (n / cm 2 · S) n: the atomic density of the converter (l / cm 3 ) σ: Nuclear reaction cross section (barn) l: thickness of the converter (cm). As is apparent from this equation, the number of nuclear reactions N (l) depends on the thickness l of the converter, and a numerical example is shown in FIG. On the other hand, the range of the α-rays generated from this converter in boron and silicon is up to 7 μm, and the range of silicon in the case where the thickness of the boron converter is 7 μm or more is 7 μm.
With a configuration in which the light passes through m or more, the generated α-rays decrease, and do not contribute to the improvement in the sensitivity of the detector. That is, the contribution of the α-ray is saturated at a converter thickness of 7 μm or more.

【0028】一方、高速中性子がプロトンラジエータ6
で散乱して発生するプロトンの発生確率σpは、中性子
の入射エネルギーをEn(MeV)としたとき次式で与え
られる。
On the other hand, the fast neutrons
The probability of generation σp of protons generated by scattering at is given by the following equation, where the incident energy of neutrons is En (MeV).

【0029】即ち、中性子の入射エネルギーEnの−1
/2乗に比例して発生確率σpが変化するが、この発生
確率はプロトンの散乱角度には依存しない。一方発生す
るプロトンが持つエネルギーは散乱角度に依存するの
で、単色の中性子から発生するプロトンのエネルギー分
布は、エネルギー0eVから中性子の入射エネルギーE
n に至るまでの連続分布となる。このプロトンの飛程は
10MeVで1mm程度となるが、低エネルギーのプロト
ンはボロンの中を通過すると急速に減衰する。
That is, -1 of the incident energy En of the neutron
Although the occurrence probability σp changes in proportion to the / 2 power, this occurrence probability does not depend on the scattering angle of protons. On the other hand, since the energy of the generated proton depends on the scattering angle, the energy distribution of the proton generated from the monochromatic neutron is changed from the energy of 0 eV to the incident energy E of the neutron.
It has a continuous distribution up to n. The range of this proton is about 1 mm at 10 MeV, but the low-energy proton rapidly attenuates when passing through boron.

【0030】図4の実施例は以上の諸点を考慮して考案
されたもので、加工の容易な粒状ボロン(平均粒径10
μm)5の層厚1cは、その中を通過するα線の飛程を
超えない範囲でなるべく厚く焼成して大きな核反応数N
(l)が得られるように、ボロン100%の層厚7μmの
厚さに相当する30μm(空孔率75%)とした。粒状ボ
ロン5の隙間はプロトンラジエータ6で埋め、さらに、
その外側を厚さ(lp=)2mmのプロトンラジエータ6
でコーティングする。この構造によって、プロトンラジ
エータ6から発生するプロトンの低エネルギー成分の多
くがボロン中を通過せず、従って減衰せずに検出素子1
内に入り込むことが可能となる。また、粒状のボロン5
から発生するα線は、1.47MeV のエネルギーを持
っており、原子番号の小さい水素化合物で構成されたプ
ロトンラジエータを数μm通過しても殆ど遮蔽されるこ
とはない。さらに半導体検出素子1の側では、荷電粒子
に対して不感な酸化皮膜9及びp層8は、α線等に減衰
を与えるだけなので、これらは0.3μm 以下の厚さと
して感度の低下を防ぐ。
The embodiment shown in FIG. 4 has been devised in consideration of the above points, and is easy to work with granular boron (average particle diameter of 10).
The layer thickness 1c of 5 μm) is fired as thick as possible within a range not exceeding the range of the α-ray passing therethrough, and a large number of nuclear reactions N
In order to obtain (l), the thickness was set to 30 μm (a porosity of 75%) corresponding to a layer thickness of 7 μm with 100% boron. The gap between the granular boron 5 is filled with a proton radiator 6, and furthermore,
On the outside, a proton radiator 6 having a thickness (lp =) of 2 mm
Coating with With this structure, most of the low-energy components of the protons generated from the proton radiator 6 do not pass through the boron, and thus do not attenuate.
It is possible to get inside. In addition, granular boron 5
Has an energy of 1.47 MeV, and is hardly shielded even when it passes through a proton radiator composed of a hydrogen compound having a small atomic number by several μm. Further, on the side of the semiconductor detecting element 1, the oxide film 9 and the p layer 8 which are insensitive to the charged particles only attenuate α-rays or the like, so that the thickness is 0.3 μm or less to prevent a decrease in sensitivity. .

【0031】以上説明したように、本実施例は単なる中
性子個人被曝線量計としても、次のような効果をもつ。
ボロンを粒状とすることにより、ボロンの実効厚を厚く
とれるので、熱中性子検出感度を従来比で10倍程度向
上させることができる。また、高速中性子、特に低エネ
ルギー側の高速中性子に対するボロンの遮蔽効果を低減
できるので、高速中性子の検出感度も全体的に向上させ
ることができる。また、製作技術的にも粒状ボロンを焼
成(蒸発乾固)する方法には困難はなく、さらに浸透性
の水素化合物で浸透・コーティングすることによって、
ボロン層の温度変化によるはく離減少を防止することが
できる。尚焼成以外の形成方法もありうる。例えば、ボ
ロンとプロトンラジエータの混合層をプラスチック製の
薄い固定膜で半導体検出素子に固定してもよい。最後
に、ボロン等の荷電粒子への変換素子側の電極をポイン
ト状にすることにより、変換された荷電粒子の半導体検
出素子側への通過部分の電極をなくすことができ、更に
酸化皮膜9を薄くできるので、荷電粒子の半導体検出素
子側への透過率を向上し、中性子エネルギーの広範囲に
わたって、検出感度を高めることができる。
As described above, the present embodiment has the following effects even if it is a mere neutron personal dosimeter.
By making boron into a granular shape, the effective thickness of boron can be increased, so that the thermal neutron detection sensitivity can be improved about 10 times as compared with the conventional technique. In addition, since the shielding effect of boron against fast neutrons, particularly fast neutrons on the low energy side can be reduced, the detection sensitivity of fast neutrons can be improved as a whole. In addition, there is no difficulty in firing (evaporating to dryness) the granular boron in terms of manufacturing technology, and by permeating and coating with a permeable hydrogen compound,
It is possible to prevent the peeling off due to the temperature change of the boron layer. Note that there may be a forming method other than firing. For example, a mixed layer of boron and a proton radiator may be fixed to a semiconductor detection element with a thin fixed film made of plastic. Finally, by making the electrode on the conversion element side into charged particles such as boron into a point shape, it is possible to eliminate the electrode in the portion where the converted charged particles pass to the semiconductor detection element side, and furthermore, the oxide film 9 is formed. Since the thickness can be reduced, the transmittance of charged particles to the semiconductor detection element side can be improved, and the detection sensitivity can be increased over a wide range of neutron energy.

【0032】次に、ICRP勧告に沿った実効線量当量
評価ができる中性子個人被曝線量計について述べる。今
日の放射線障害防止法令によれば、ICRP勧告に沿っ
た実効線量当量評価が可能なエネルギー応答特性を持つ
中性子検出器が必要であり、前述の実施例の検出器はこ
のような目的にも合致するものである。即ち、図4のプ
ロトンラジエータ6のコーティング層の厚さlp,粒状
ボロン5の粒径あるいはプロトンラジエータと粒状ボロ
ンの量の比を変化させると高速中性子に対する検出感度
を調節できる。なお図6の実線のカーブはICRP勧告
による中性子エネルギーと実効線量当量(人体への影響
度を示す)の関係をしており、図中○印は、本実施例の
特性を、×印は従来の検出器の特性を示す。なお、図6
はデータは熱中性子と数100KeVから15MeVの
範囲に限定しているが、数100KeVから熱中性子迄
の間はモンテカルロ計算で補間した。これは現状技術で
は、この中間領域のデータを実験的に収集できないから
である。
Next, a neutron personal dosimeter capable of evaluating an effective dose equivalent in accordance with the ICRP recommendation will be described. According to today's radiation hazard prevention regulations, a neutron detector with an energy response characteristic capable of evaluating the effective dose equivalent in accordance with the ICRP recommendation is required, and the detector in the above-mentioned embodiment meets such a purpose. Is what you do. That is, the detection sensitivity to fast neutrons can be adjusted by changing the thickness lp of the coating layer of the proton radiator 6 in FIG. 4, the particle size of the particulate boron 5, or the ratio of the amount of the proton radiator to the particulate boron. The solid line curve in FIG. 6 shows the relationship between the neutron energy and the effective dose equivalent (indicating the degree of influence on the human body) according to the ICRP recommendation. 3 shows the characteristics of the detector of FIG. FIG.
Is limited to thermal neutrons and the range from several 100 KeV to 15 MeV, but the range from several 100 KeV to thermal neutrons was interpolated by Monte Carlo calculation. This is because the data of this intermediate area cannot be experimentally collected with the current technology.

【0033】中性子個人被曝線量計は、図3に示すよう
に人体の胸部に装着されて使用される。従って、中性子
個人被曝線量計の校正試験は、人体から散乱されてくる
中性子を考慮して行う必要がある。図6は、人体の胸部
に線量計を固定する代わりにファントム(アクリルある
いは水で、寸法40×40×15cm)の中央に線量計を
固定して行ったものである。図7に人体を模擬したファ
ントム内での中性子の振舞を示す。高速中性子の一部は
線量計内のプロトンラジエータと相互作用を起すが、多
くはファントム30に到達し、散乱を起す。その散乱線
の一部が中性子検出素子1に入射する。当然、線量計に
入射する中性子のエネルギーは入射中性子のエネルギー
を最大として熱中性子まで存在することになる。線量計
内のコンバータの種類,粒径,層厚、及びプロトンラジ
エータの種類,層厚を調節することにより実効線量当量
の応答を容易に得ることができる。
The neutron personal dosimeter is used by being mounted on the chest of a human body as shown in FIG. Therefore, the calibration test of the personal neutron dosimeter needs to be performed in consideration of neutrons scattered from the human body. FIG. 6 shows an example in which a dosimeter is fixed to the center of a phantom (acrylic or water, dimensions 40 × 40 × 15 cm) instead of fixing the dosimeter to the chest of a human body. FIG. 7 shows the behavior of neutrons in a phantom simulating a human body. Some of the fast neutrons interact with the proton radiator in the dosimeter, but most reach the phantom 30 and scatter. Some of the scattered rays enter the neutron detection element 1. Naturally, the energy of the neutrons incident on the dosimeter reaches the thermal neutrons with the energy of the incident neutrons being maximized. The response of the effective dose equivalent can be easily obtained by adjusting the type of converter, the particle size, the layer thickness, and the type and layer thickness of the proton radiator in the dosimeter.

【0034】以上説明した本実施例の中性子個人被曝線
量計のエネルギー応答特性は、従来例と比べて、高エネ
ルギー領域でもよく一致している。実効線量当量の応答
と良く一致しており、実用的な中性子個人被曝線量計を
提供できることが分かる。
The energy response characteristics of the neutron personal dosimeter according to the present embodiment described above match well in the high energy region as compared with the conventional example. This is in good agreement with the response of the effective dose equivalent, indicating that a practical neutron personal dosimeter can be provided.

【0035】なお、図4の実施例では、粒状ボロンを焼
成し、その間隙及び上記をプロトンラジエータで埋める
構造により荷電粒子を発生させるようにしたが、これを
ボロンと水素化合物との化合物,混合物等で置きかえて
もよい。
In the embodiment shown in FIG. 4, the charged particles are generated by firing the granular boron and filling the gaps and the above with a proton radiator. Etc. may be replaced.

【0036】図8に本発明の中性子検出器の第2の実施
例を示す。本実施例では、開口部のあるボロン板50を
半導体検出素子1に設け、その開口部にプロトンラジエ
ータ51を埋め込む構造とする。本実施例では、ボロン
板の開口部の面積(開口部が円の場合はその直径)を調
節することによって検出器の応答を調整できる。この開
口部のあるボロン板の製作方法は、金属マスク前面にス
パッタリング等でボロン層を作り、その後、金属マスク
を取りはずすことによって任意の形状のボロンを形成で
きる。このように形成したボロン板を半導体検出素子1
の表面に密着して取り付ける。取付方法は接着剤あるい
は端部を機械的に固定する単純な手段で機能を果たすこ
とができる。
FIG. 8 shows a second embodiment of the neutron detector of the present invention. In this embodiment, a structure is adopted in which a boron plate 50 having an opening is provided in the semiconductor detection element 1 and a proton radiator 51 is embedded in the opening. In this embodiment, the response of the detector can be adjusted by adjusting the area of the opening of the boron plate (the diameter of the opening when the opening is a circle). According to the method of manufacturing a boron plate having an opening, a boron layer is formed on the front surface of a metal mask by sputtering or the like, and then the metal mask is removed to form boron of an arbitrary shape. The boron plate thus formed is connected to the semiconductor detecting element 1
Attach in close contact with the surface of. The attachment method can function with an adhesive or simple means of mechanically securing the ends.

【0037】本実施例においても、第1の実施例と同様
な効果を果たすことができる。
In this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be achieved.

【0038】図9に本発明の第3の実施例を示す。本実
施例は、半導体検出素子1の上にプロトンラジエータ5
3だけを設け、高速中性子に対してのみ有感を検出器と
したものである。プロトンラジエータ53は、図4の場
合と同様、パラフィン等を塗布することにより容易に作
製できる。本実施例においては高速中性子に対して検出
感度の高い中性子個人被曝線量計を提供できる。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a proton radiator 5
Only 3 are provided, and only the fast neutrons are used as detectors. The proton radiator 53 can be easily manufactured by applying paraffin or the like as in the case of FIG. In the present embodiment, it is possible to provide a neutron personal dosimeter with high detection sensitivity for fast neutrons.

【0039】図10に本発明の第4の実施例を示す。本
実施例は、半導体検出素子1の面上に粒状ボロン層55
を形成し、その上面を水素を含まない物質、例えばアル
ミ蒸着膜56で保護する。この検出器は熱中性子だけを
検出するもので、粒状ボロンを用いることで温度変化に
よるはく離の心配なくその層の厚さを十分にとり、熱中
性子の検出感度を向上させたものである。本実施例にお
いては熱中性子に対して検出感度の高い中性子個人被曝
線量計を提供できる。
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the granular boron layer 55 is formed on the surface of the semiconductor detecting element 1.
Is formed, and its upper surface is protected by a substance containing no hydrogen, for example, an aluminum vapor-deposited film 56. This detector detects only thermal neutrons, and by using granular boron, the thickness of the layer is sufficiently increased without fear of separation due to a temperature change, thereby improving the thermal neutron detection sensitivity. In the present embodiment, a personal neutron dosimeter with high detection sensitivity to thermal neutrons can be provided.

【0040】以上の各実施例においては、熱中性子との
核反応材料としてボロンを用いるものとしたが、これを
リチウムの核反応6Li(n,α)3Hを利用してもよい
し、ウランを用いてもよい。この場合、生成されるα線
のエネルギーがボロンとは異なるので、その飛程に従っ
てコンバータ厚を設定する必要がある。また、高速中性
子の増感作用物質として水素化合物等のプロトンラジエ
ータを例として説明しているが、高速中性子と相互作用
を起こして重荷電粒子を発生させる材料であれば他の物
質でもよい。さらにシリコン半導体を用いた半導体検出
素子の例を述べているが、テルル化カドミウムやヨウ化
水銀等の化合物半導体を用いた検出素子を用いることも
できる。
In each of the above embodiments, boron is used as a material for a nuclear reaction with thermal neutrons, but this may be a nuclear reaction of lithium 6 Li (n, α) 3 H, Uranium may be used. In this case, since the energy of the generated α-ray is different from that of boron, it is necessary to set the converter thickness according to its range. Also, a proton radiator such as a hydrogen compound is described as an example of a fast neutron sensitizer, but other materials may be used as long as they interact with fast neutrons to generate heavy charged particles. Further, although an example of a semiconductor detection element using a silicon semiconductor is described, a detection element using a compound semiconductor such as cadmium telluride or mercury iodide can also be used.

【0041】次に、中性子線量率計について述べる。Next, the neutron dose rate meter will be described.

【0042】図11は、半導体中性子線量率計の一実施
例を示す。本実施例は球形の中性子減速体2とその外殻
を開口部のある熱中性子吸収体3で人体を模擬するファ
ントムを構成し、その中に上述した半導体中性子検出器
40を設けたものである。中性子の検出信号は信号ケー
ブルを介して外部の放射線計測回路60に送る。この球
形の中性子減速体2を用いる体系が、最も無指向性を維
持する線量率計を実現できる。図12は、本発明の中性
子検出部の模式図を示す。図4で示した半導体検出器を
パラフィンやポリエチレンなどの中性子減速体2と開口
部のあるカドミウム板などの熱中性子吸収体3の中央に
設ける。図12では、半導体検出素子1を封入する金属
ケース(キャン)及び信号取り出しの信号ケーブルは図
示省略している。本線量率計の外部から入射する熱中性
子(Nth)は、熱中性子吸収体3と中性子減速体2に一
部吸収され、一部が検出素子1に到達する。ここで熱中
性子コンバータ5と核反応を起し、α線を生成する。高
速中性子(Nf )は熱中性子吸収体3に吸収されること
なく中性子減速体2に到達し、ここで一部熱中性子に減
速されるが他の一部はプロトンラジエータ2に到達す
る。プロトンラジエータでは高速中性子との散乱作用で
反跳陽子(プロトン)を生成する。これらの生成α線と
陽子線の電荷は半導体検出素子1内の空乏層7で収集さ
れる。
FIG. 11 shows an embodiment of a semiconductor neutron dose rate meter. In this embodiment, a spherical neutron moderator 2 and its outer shell constitute a phantom that simulates a human body with a thermal neutron absorber 3 having an opening, and the above-described semiconductor neutron detector 40 is provided therein. . The neutron detection signal is sent to an external radiation measurement circuit 60 via a signal cable. The system using the spherical neutron moderator 2 can realize a dose rate meter that maintains the most omnidirectionality. FIG. 12 is a schematic view of the neutron detector of the present invention. The semiconductor detector shown in FIG. 4 is provided at the center of a neutron moderator 2 such as paraffin or polyethylene and a thermal neutron absorber 3 such as a cadmium plate having an opening. In FIG. 12, a metal case (can) for enclosing the semiconductor detection element 1 and a signal cable for signal extraction are not shown. Thermal neutrons (Nth) incident from the outside of the present dosimeter are partially absorbed by the thermal neutron absorber 3 and the neutron moderator 2 and partially reach the detection element 1. Here, a nuclear reaction occurs with the thermal neutron converter 5 to generate α rays. The fast neutrons (Nf) reach the neutron moderator 2 without being absorbed by the thermal neutron absorber 3, where they are partially decelerated by thermal neutrons, but the other portions reach the proton radiator 2. The proton radiator generates recoil protons (protons) by the scattering action with fast neutrons. The charges of these generated α-rays and proton rays are collected in the depletion layer 7 in the semiconductor detection element 1.

【0043】図13は中性子検出器の構造と放射線計測
回路60のブロック線図を示す。中性子検出器の構造は
図4に示すものと同様であるので説明は省略する。放射
線計測回路60は、基本的には図4と同じであるが、デ
ィスクリミネータ16,計数回路17を2種類設け、添
字a系統はエネルギー依存性の全体の計数を示し、添字
b系統は後述するある一定以上のエネルギーをもつ高速
中性子弁別用の回路である。
FIG. 13 is a block diagram of the structure of the neutron detector and the radiation measuring circuit 60. The structure of the neutron detector is the same as that shown in FIG. The radiation measurement circuit 60 is basically the same as that shown in FIG. 4 except that two types of discriminators 16 and counting circuits 17 are provided, a subscript “a” indicates the total counting of the energy dependency, and a subscript “b” will be described later. This is a circuit for high-speed neutron discrimination having a certain energy or more.

【0044】図14に、本発明の中性子線量率計のエネ
ルギー応答を調べた結果の一例を示す。この図は中性子
減速体厚をパラメータにして調べた結果である。このと
きの中性子線量率計の主な構造仕様は以下のとおりであ
る。
FIG. 14 shows an example of the result of examining the energy response of the neutron dose rate meter of the present invention. This figure shows the result of investigation using the neutron moderator thickness as a parameter. At this time, the main structural specifications of the neutron dosimeter are as follows.

【0045】ボロンの粒径 :20μm プロトンラジエータ厚 :2mm 熱中性子吸収体開口比 :70%(開口率)(厚さ0.
5mm のカドミウム) このように、中性子減速体厚を変化することによって、
線量当量の応答を変化させることができる。
Boron particle size: 20 μm Proton radiator thickness: 2 mm Thermal neutron absorber opening ratio: 70% (opening ratio) (thickness: 0.2 mm)
(5mm cadmium) Thus, by changing the neutron moderator thickness,
The dose equivalent response can be varied.

【0046】図15は本発明の中性子線量率計の応答と
線量当量の応答と比較した結果を示す。中性子減速体厚
は80mmのものである(図14の減速体厚80mmのデー
タ)。この場合も、図5と同様に補完している。この結
果からも明らかなように、本発明の中性子線量率計の応
答は熱中性子から15MeVのエネルギー領域にわたっ
て線量当量応答と±30%の高精度で一致する。同時に
従来の線量率計の応答例を示している。従来の線量率計
は数MeV以上で感度が低下する。
FIG. 15 shows the result of comparing the response of the neutron dose rate meter of the present invention with the response of the dose equivalent. The neutron moderator thickness is 80 mm (data of moderator thickness 80 mm in FIG. 14). In this case, the data is complemented in the same manner as in FIG. As is clear from these results, the response of the neutron dose rate meter of the present invention agrees with the dose equivalent response with high accuracy of ± 30% from the thermal neutron over the energy range of 15 MeV. At the same time, a response example of a conventional dose rate meter is shown. The sensitivity of the conventional dose rate meter decreases at several MeV or more.

【0047】以上説明したように、中性子減速体厚を調
節することによって実効線量当量応答が実現できる。ま
た、以上の説明では、中性子減速体厚を調節したが、熱
中性子吸収体厚やその開口比を調節してもよい。本発明
の中性子線量率計は原子力発電所等の放射線取り扱い施
設のエリアモニタ,周辺環境モニタ,サーベイメータ等
に採用することが可能であり、実用的な新しい測定器を
提供できる。
As described above, an effective dose equivalent response can be realized by adjusting the neutron moderator thickness. In the above description, the thickness of the neutron moderator is adjusted, but the thickness of the thermal neutron absorber and the aperture ratio thereof may be adjusted. The neutron dose rate meter of the present invention can be used for an area monitor, a surrounding environment monitor, a survey meter, and the like of a radiation handling facility such as a nuclear power plant, and can provide a practical new measuring instrument.

【0048】図16に本発明の第2の中性子線量率計の
実施例を示す。これは、無指向性を維持するため球に近
い中性子減速体として、直径と高さが同一の直円体にし
たものである。半導体中性子検出器40を中央に設け、
中性子減速体2の外形に沿って開口部のある熱中性子吸
収体3を設ける。中性子検出信号は信号ケーブルを介し
て、計測回路60とデータ処理部を含む指示計器20に
送る。中性子減速体2の外形が球のものは製造コストが
高くなる。中性子減速体2の形状が球に近い直円体にす
ることによって大幅なコスト低減が図れる。中性子減速
体2の形状が球形以外になることによって、指向性が生
じる可能性がある。図17に本実施例の垂直方向の指向
性を調べた結果を示す。この結果からも明らかなように
±10%以内で指向性は無視できる。これは中性子が減
速体内で何回も散乱されるので、指向性が緩和されるこ
とによる。
FIG. 16 shows an embodiment of the second neutron dose rate meter according to the present invention. This is a neutron moderator close to a sphere in the shape of a right circular cylinder having the same diameter and height in order to maintain omnidirectionality. A semiconductor neutron detector 40 is provided at the center,
A thermal neutron absorber 3 having an opening along the outer shape of the neutron moderator 2 is provided. The neutron detection signal is sent to the measuring instrument 60 and the indicating instrument 20 including the data processing unit via the signal cable. When the neutron moderator 2 has a spherical outer shape, the manufacturing cost increases. By making the shape of the neutron moderator 2 a right circular body close to a sphere, significant cost reduction can be achieved. When the shape of the neutron moderator 2 is not spherical, directivity may be generated. FIG. 17 shows the result of examining the directivity in the vertical direction of the present embodiment. As is clear from this result, the directivity can be ignored within ± 10%. This is because neutrons are scattered many times in the moderator, so that directivity is reduced.

【0049】この検証結果に基づき、以下の変形例が考
えられる。図18は正方体の中性子減速体2のコーナを
全てカットした形状を示す。図19はその正面図を示
す。中性子検出器40はいずれも中央に設ける。図20
は直円体の中性子減速体2のコーナをカットする変形例
を示す。これらの変形例はいずれも本発明の性能を十分
維持できるものである。図18,図19,図20で熱中
性子吸収体3の図示は省略している。
Based on the verification result, the following modified examples can be considered. FIG. 18 shows a shape obtained by cutting all the corners of the neutron moderator 2 of a rectangular solid. FIG. 19 shows a front view thereof. The neutron detectors 40 are all provided at the center. FIG.
Shows a modified example in which the corner of the neutron moderator 2 is cut. All of these modifications can sufficiently maintain the performance of the present invention. 18, 19 and 20, the illustration of the thermal neutron absorber 3 is omitted.

【0050】図21は熱中性子吸収体3の設置に関する
変形例を示す。図21では中性子減速体2の内部に開口
部のある熱中性子吸収体3を設けている。図22は中性
子減速体2と中性子検出器40の間に、開口部のある熱
中性子吸収体3を設けた変形例を示す。熱中性子吸収体
3は中性子減速体2の内部に設ける方が熱中性子吸収体
3の設置量が少なくてすむ効果がある。
FIG. 21 shows a modification of the installation of the thermal neutron absorber 3. In FIG. 21, a thermal neutron absorber 3 having an opening is provided inside the neutron moderator 2. FIG. 22 shows a modification in which a thermal neutron absorber 3 having an opening is provided between the neutron moderator 2 and the neutron detector 40. Providing the thermal neutron absorber 3 inside the neutron moderator 2 has the effect of reducing the installation amount of the thermal neutron absorber 3.

【0051】図23に本発明で計測される信号の波高分
布(スペクトル)の一例を示す。波高値AとBで示した
丸印αの領域が熱中性子との核反応で生成するα線の波
高領域である。波高値B以上が数MeVの高速中性子と
相互作用を起して生成するプロトンの波高領域である。
波高値B以下はγ線の波高値である。ディスクリレベル
をA,BあるいはB以上で多段に設けることによって、
それぞれの出力信号から高速中性子のエネルギー成分を
同時弁別することが容易に可能となる(図13の計測回
路ブロック図参照)。当然、中性子のエネルギーと波高
値の校正係数および各波高領域における中性子検出の感
度係数はあらかじめ求めておき、絶対値への換算データ
処理は必要となる。高エネルギー加速器を利用する施設
では高速中性子の同時弁別計測のニーズが多く、本発明
の適用範囲は極めて広い。
FIG. 23 shows an example of a signal peak distribution (spectrum) measured by the present invention. The areas indicated by the circles α indicated by the peak values A and B are peak areas of α rays generated by a nuclear reaction with thermal neutrons. The peak value B or more is a peak region of protons generated by interacting with fast neutrons of several MeV.
The peak value B or less is the peak value of the γ-ray. By providing multiple levels of discrimination levels above A, B or B,
Simultaneous discrimination of fast neutron energy components from each output signal can be easily performed (see the measurement circuit block diagram in FIG. 13). Naturally, the calibration coefficients of the neutron energy and the peak value and the sensitivity coefficient of neutron detection in each peak region are obtained in advance, and the data conversion into the absolute value is required. There are many needs for simultaneous high-speed neutron discrimination measurement in facilities using high-energy accelerators, and the applicable range of the present invention is extremely wide.

【0052】また、熱中性子吸収体においてもボロン,
リチウムなどをカドミニウムの代用にできる。上述した
実施例では熱中性子吸収体の開口比で熱中性子成分の検
出感度を調節しているが、熱中性子吸収体の厚さを変え
ることによっても感度調節は可能である。
In the thermal neutron absorber, boron,
Lithium can be used in place of cadmium. In the above-described embodiment, the detection sensitivity of the thermal neutron component is adjusted by the aperture ratio of the thermal neutron absorber. However, the sensitivity can also be adjusted by changing the thickness of the thermal neutron absorber.

【0053】更に個人被曝線量計と同様に、検出素子と
して半導体検出素子を用いたが、テルル比カドニウムや
ヨウ化水銀等の化合物半導体を用いてもよい。
Although a semiconductor detecting element is used as the detecting element in the same manner as the personal dosimeter, a compound semiconductor such as cadmium tellurium and mercury iodide may be used.

【0054】人体の模擬するファントムとして、中性子
減速体や熱中性子吸収体を用いた個人被曝線量計で説明
したようにある一定の大きさをもつ水やアクリル等の上
に実効線量応答を実現できる中性子検出器を搭載するこ
とで、実効線量当量の応答を実現する中性子線量率計を
実現できる。
As a phantom simulating the human body, an effective dose response can be realized on water or acrylic having a certain size as described in the personal dosimeter using a neutron moderator or a thermal neutron absorber. By mounting a neutron detector, it is possible to realize a neutron dose rate meter capable of realizing an effective dose equivalent response.

【0055】また、以上の説明においては、中性子検出
器が実効線量当量の応答を実現する場合について述べ
た。しかし、中性子減速体や熱中性子吸収体の厚さ等を
変えることによって線量当量の応答を変えることができ
る。そこで、中性子検出器自体は実効線量当量の応答を
実現できなくても、それらを囲む中性子減速体や熱中性
子吸収体の厚さ等を変えることによって、中性子線量率
計全体で実効線量当量の応答を実現することも可能であ
る。この場合、実効線量当量の応答を実現する中性子線
量率計を提供する立場からすれば、中性子検出器はBF
3計数管や3He計数管等でもよい。
In the above description, the case where the neutron detector realizes the response of the effective dose equivalent has been described. However, the response of the dose equivalent can be changed by changing the thickness of the neutron moderator or the thermal neutron absorber. Therefore, even if the neutron detector itself cannot realize the response of the effective dose equivalent, the response of the effective dose equivalent can be achieved by changing the thickness of the neutron moderator and thermal neutron absorber surrounding them, as a whole, with the neutron dose rate meter. It is also possible to realize. In this case, from the standpoint of providing a neutron dose rate meter realizing the response of the effective dose equivalent, the neutron detector is BF
A 3 counter tube or a 3 He counter tube may be used.

【0056】最後に、以上の説明では、中性子減速体や
熱中性子吸収体を囲むように設置したが、中性子線量率
計を壁に沿って設置する場合には、中性子が入射してく
る方向は限定されるから、その方向のみに中性子減速体
や熱中性子吸収体を設けてもよい。
Finally, in the above description, the neutron moderator and the thermal neutron absorber are installed so as to surround them. However, when the neutron dose rate meter is installed along a wall, the direction in which the neutrons enter is Because it is limited, a neutron moderator or a thermal neutron absorber may be provided only in that direction.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極の面積を低減できるとともに、電極による荷電粒子
の阻止を低減できるので、半導体検出素子に入射する荷
電粒子数が増え、検出感度を高めることができ、線量当
量応答を実現することができる。
As described above, according to the present invention,
The electrode area can be reduced and the charged particles
Load on the semiconductor detector
The number of electric particles increases, the detection sensitivity can be increased, and a dose equivalent response can be realized.

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

【図1】本発明の中性子個人被曝線量計の第1の実施例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a personal neutron dosimeter according to the present invention.

【図2】実効線量当量応答と中性子検出器の応答,ファ
ントムの応答及び入射エネルギースペクトルとの関係を
示したものである。
FIG. 2 shows a relationship between an effective dose equivalent response, a neutron detector response, a phantom response, and an incident energy spectrum.

【図3】本発明の中性子個人被曝線量計の人体固定状態
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a human body fixed state of the neutron personal exposure dosimeter of the present invention.

【図4】中性子個人被曝線量計の半導体中性子検出器の
構造と計測回路ブロック線図を示す。
FIG. 4 shows a structure of a semiconductor neutron detector of a personal neutron dosimeter and a measurement circuit block diagram.

【図5】核反応数N(1)とコンバータの厚さの関係を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the number of nuclear reactions N (1) and the thickness of a converter.

【図6】本発明の中性子個人被曝線量計の応答と実効線
量当量の応答と比較した結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the results of a comparison between the response of the neutron personal dosimeter of the present invention and the response of the effective dose equivalent.

【図7】本発明の個人被曝線量計の校正時の状態を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state at the time of calibration of the personal exposure dosimeter of the present invention.

【図8】本発明の中性子個人被曝線量計の第2の実施例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the personal neutron dosimeter according to the present invention.

【図9】本発明の中性子個人被曝線量計の第3の実施例
を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a third embodiment of the neutron personal dosimeter according to the present invention.

【図10】本発明の中性子個人被曝線量計の第4の実施
例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a fourth embodiment of the personal neutron dosimeter according to the present invention.

【図11】本発明の中性子線量率計の第1の実施例を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a first embodiment of the neutron dose rate meter of the present invention.

【図12】第1の実施例の中性子検出部の模式図を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic diagram of a neutron detector of the first embodiment.

【図13】中性子検出器の構造と放射線計測回路60の
ブロック線図を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a structure of a neutron detector and a block diagram of a radiation measurement circuit 60.

【図14】本発明の中性子線量率計の中性子減速体厚を
変えたときのエネルギー応答を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an energy response when the neutron moderator thickness of the neutron dose rate meter of the present invention is changed.

【図15】本発明の中性子線量率計の応答と実効線量当
量の応答と比較した結果を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a result of comparing a response of the neutron dose rate meter of the present invention with a response of an effective dose equivalent.

【図16】本発明の中性子線量率計の第2の実施例を示
す図である。
FIG. 16 is a view showing a second embodiment of the neutron dose rate meter of the present invention.

【図17】本発明の中性子線量率計の第2の実施例の垂
直方向の指向性を示す図である。
FIG. 17 is a view showing the directivity in the vertical direction of the second embodiment of the neutron dose rate meter of the present invention.

【図18】本発明の中性子線量率計の他の実施例を示す
図である。
FIG. 18 is a view showing another embodiment of the neutron dose rate meter of the present invention.

【図19】図18に示す他の実施例の断面図である。FIG. 19 is a sectional view of another embodiment shown in FIG. 18;

【図20】本発明の中性子線量率計の他の実施例を示す
図である。
FIG. 20 is a view showing another embodiment of the neutron dose rate meter of the present invention.

【図21】熱中性子吸収体を中性子減速体の内部に設け
た中性子線量率計の実施例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an embodiment of a neutron dose rate meter in which a thermal neutron absorber is provided inside a neutron moderator.

【図22】熱中性子吸収体を中性子減速体の内側に設け
た中性子線量率計の実施例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an embodiment of a neutron dose rate meter in which a thermal neutron absorber is provided inside a neutron moderator.

【図23】本発明で計測される信号の波高分布例を示す
図である。
FIG. 23 is a diagram showing an example of a wave height distribution of a signal measured by the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体検出素子、4,10…電極、5…ボロン、6
…プロトンラジエータ、7…空乏層、8…P層、9…酸
化皮膜、11…接地電極、12…逆バイアス、13…コ
ンデンサー、14…前置増幅器、15…線形増幅器、1
6…ディスクリミネータ、17…計数回路、18…演算
表示部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor detection element, 4, 10 ... Electrode, 5 ... Boron, 6
... Proton radiator, 7 ... depletion layer, 8 ... P layer, 9 ... oxide film, 11 ... ground electrode, 12 ... reverse bias, 13 ... capacitor, 14 ... preamplifier, 15 ... linear amplifier, 1
6 discriminator, 17 counting circuit, 18 calculation display section.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−253971(JP,A) 特開 昭59−55075(JP,A) 特開 昭60−233866(JP,A) T.Nakamura.M.Hori guchi,T.Suzuki and T.Yamamoto,A REAL TIME WIDE ENERGY RANGE PERSONAL NEU TRON DOSEMETER WIT H TWO SILICON DETE CTORS,Radiation Pr otection Dosimetr y,Nuclear Technolo gy Pablishing,1989年, Vol.27 No.3,p.149−156 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 3/08 G01T 1/02 Continuation of the front page (56) References JP-A-1-253971 (JP, A) JP-A-59-55075 (JP, A) JP-A-60-233866 (JP, A) Nakamura. M. Hori guchi, T .; Suzuki and T.S. Yamamoto, A REAL TIME WIDE ENERGY RANGE PERSONAL NEU TRON DOSEMETER WITH H TWO SILICON DETE CTORS, Radiation Protection Technology, National Railways, Germany. 27 No. 3, p. 149-156 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01T 3/08 G01T 1/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコンに不純物拡散して形成したp−n
接合の表面に設けられ該p−n接合を絶縁保護する酸化
皮膜と、該酸化皮膜とは反対側からオームコンタクトで
引出された接地電極と、該接地電極の対向電極である前
記p−n接合部に点状に形成された接合電極と、前記酸
化皮膜の表面側に設けられた熱中性子と反応して荷電粒
子を発生するコンバータと、該コンバータの間隙に設け
られ高速中性子と反応して荷電粒子を発生するプロトン
ラジエータと、前記接合電極から得られる信号を処理す
る処理手段を備えたことを特徴とする中性子線量率計。
A pn formed by impurity diffusion in silicon.
An oxide film provided on the surface of the junction to insulate and protect the pn junction; a ground electrode drawn out from the side opposite to the oxide film by an ohmic contact; and the pn junction being a counter electrode of the ground electrode. And a converter that generates charged particles by reacting with thermal neutrons provided on the surface side of the oxide film, and a charged electrode that reacts with fast neutrons provided in the gap between the converters. A neutron dose rate meter comprising: a proton radiator that generates particles; and a processing unit that processes a signal obtained from the bonding electrode.
【請求項2】シリコンに不純物拡散して形成したp−n
接合の表面に設けられ該p−n接合を絶縁保護する酸化
皮膜と、該酸化皮膜とは反対側からオームコンタクトで
引出された接地電極と、該接地電極の対向電極である前
記p−n接合部に点状に形成された接合電極と、前記酸
化皮膜の表面側に設けられた熱中性子と反応して荷電粒
子を発生するコンバータと、該コンバータの間隙に設け
られ高速中性子と反応して荷電粒子を発生するプロトン
ラジエータとを備えた半導体検出素子と、前記接合電極
及び接地電極と接続された放射線計測回路と、該放射線
計測回路の計測結果に基づき演算と表示を行う演算表示
部と、前記半導体検出素子,放射線計測回路,演算表示
部及び電源を収納する携帯用ケースで構成されることを
特徴とする中性子線量率計。
2. A pn formed by impurity diffusion in silicon.
An oxide film provided on the surface of the junction to insulate and protect the pn junction; a ground electrode drawn out from the side opposite to the oxide film by an ohmic contact; and the pn junction being a counter electrode of the ground electrode. And a converter that generates charged particles by reacting with thermal neutrons provided on the surface side of the oxide film, and a charged electrode that reacts with fast neutrons provided in the gap between the converters. A semiconductor detection element including a proton radiator that generates particles, a radiation measurement circuit connected to the bonding electrode and the ground electrode, an operation display unit that performs operation and display based on a measurement result of the radiation measurement circuit, A neutron dose rate meter comprising a portable case containing a semiconductor detection element, a radiation measurement circuit, an operation display section, and a power supply.
【請求項3】前記半導体検出素子の中性子入力側を覆う
中性子減速材或いは熱中性子吸収体を設けた請求項2に
記載の中性子線量率計。
3. The neutron dose rate meter according to claim 2, further comprising a neutron moderator or a thermal neutron absorber covering the neutron input side of the semiconductor detecting element.
【請求項4】前記接合電極と接地電極に逆バイアスを印
加する逆バイアス印加回路を具備する請求項1から3の
いずれかに記載の中性子線量率計。
4. The neutron dose rate meter according to claim 1, further comprising a reverse bias application circuit for applying a reverse bias to the junction electrode and the ground electrode.
【請求項5】前記酸化皮膜の厚さが100Å程度に形成
されている請求項1から3のいずれかに記載の中性子線
量率計。
5. The neutron dose rate meter according to claim 1, wherein said oxide film has a thickness of about 100 °.
【請求項6】前記放射線計測回路が、信号を増幅するた
めの増幅器、増幅された信号を波高弁別するためのデイ
スクリミネータ、該デイスクリミネータで波高弁別され
たパルスをパルス計測するための計数回路で構成される
請求項2に記載の中性子線量率計。
6. A radiation measuring circuit comprising: an amplifier for amplifying a signal; a discriminator for discriminating a height of the amplified signal; and a count for pulse-measuring the pulse discriminated by the discriminator. 3. The neutron dose rate meter according to claim 2, which is constituted by a circuit.
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