JP4919485B2 - 中性子検出装置及びその使用方法 - Google Patents
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Description
以下に、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る中性子検出装置1の概略構成を示す図である。この図に示すように、中性子検出装置1は、中性子検出素子2、検出回路3、電源4、温度制御装置5、トリガ出力装置6、及び記録装置7を備えている。また、図2は、中性子検出素子2の具体的構成を示す図であり、図3は、中性子検出素子2のストリップライン21の具体的構成を示す図である。なお、図2に示す例では、中性子検出素子2は、2組のストリップライン21及び電極部23等を備えた構成となっている。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図8は、中性子検出素子2のストリップライン21の具体的構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態においては、中性子検出素子2のストリップライン21は、平面視で線幅が3〔μm〕、線間距離が3〔μm〕とされている。そして、全体として縦及び横の長さがそれぞれ200〔μm〕とされており、有効エリア外形が200〔μm〕角とされている。このように、ストリップライン21の線幅を広くしたことにより、線幅が1〔μm〕の場合と比較してストリップライン21の単位長さ当りのインピーダンスを低くすることができる。したがって、ストリップライン21の抵抗値の変化を表す信号の強度を確保しつつ、有効エリア外形を大きくすることが可能となる。なお、中性子検出素子2及び中性子検出装置1のその他の構成は、上記第一の実施形態と同様である。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図12は、本実施形態に係る中性子検出装置1の概略構成を示す図である。この図に示すように、本実施形態に係る中性子検出装置1は、検出回路3の構成が上記第一の実施形態とは異なる。
(1)上記の実施形態では、中性子検出素子2の目標温度Tcを27〔K〕前後とする場合の例について説明した。しかし、この値は中性子検出素子2の目標温度Tcの単なる一例であり、中性子検出素子2の材質が異なれば、当然に異なる目標温度Tcが設定されることになる。
2:中性子検出素子
3:検出回路
4:電源
5:温度制御装置
6:トリガ出力装置
7:記録装置
21:ストリップライン
22:基板
23:電極部
32:コイル
33:平衡差動増幅器
Ic:目標バイアス電流
Tc:目標温度
At:目標温度領域(温度変化に対する抵抗変化が最も大きい温度領域)
T0:常伝導状態が発現する温度
T1:超伝導状態が発現する温度
Cu:観測数増加領域
Cd:観測数減少領域
Pm:最大ピーク
Claims (9)
- 基板、この基板の表面に設けられた超伝導材料で構成されるストリップライン、及びこのストリップラインの両端にそれぞれ設けられた電極部、を有する中性子検出素子と、
前記中性子検出素子のストリップラインの抵抗値の変化を表す信号を出力する検出回路と、
所定の目標バイアス電流を前記中性子検出素子に供給する電源と、
前記中性子検出素子の前記目標バイアス電流での抵抗−温度特性における、温度変化に対する抵抗変化が最も大きい温度領域内の温度を目標温度として、前記中性子検出素子の温度制御を行う温度制御装置と、を有し、
前記目標バイアス電流が、所定のバイアス電流の供給下で、前記中性子検出素子の温度を常伝導状態が発現する温度から超伝導状態が発現する温度まで変更し、それぞれの温度において所定時間内に前記検出回路が検出する中性子数を観測した結果、前記中性子検出素子の温度の低下に伴って中性子観測数が増加する観測数増加領域と、前記観測数増加領域からの更なる温度の低下に伴って中性子観測数が減少する観測数減少領域とが認められ、前記観測数増加領域と観測数減少領域との間に中性子観測数の最大ピークが認められるバイアス電流に設定されている中性子検出装置。 - 前記目標温度が、前記目標バイアス電流の供給下で、前記中性子観測数の最大ピークが認められる前記中性子検出素子の温度に設定されている請求項1に記載の中性子検出装置。
- 前記検出回路は、前記中性子検出素子に直列に接続され、前記中性子検出素子と同じバイアス電流が前記電源から供給されるコイルと、このコイルの両端の電位差を増幅して出力する平衡差動増幅器とを有する請求項1又は2に記載の中性子検出装置。
- 前記検出回路は、前記中性子検出素子の前記電極部間に生じる電位差を増幅して出力する不平衡片線接地増幅器、を有する請求項1又は2に記載の中性子検出装置。
- 前記検出回路から出力される信号を記録する記録装置と、前記検出回路から出力される信号に基づいて前記記録装置へのトリガ信号を出力するトリガ出力装置と、を備える請求項1から4の何れか一項に記載の中性子検出装置。
- 前記基板は、サファイア基板である請求項1から5の何れか一項に記載の中性子検出装置。
- 前記ストリップラインは、平面視で線幅が1μm以上3μm以下である請求項1から6の何れか一項に記載の中性子検出装置。
- 基板、この基板の表面に設けられた超伝導材料で構成されるストリップライン、及びこのストリップラインの両端にそれぞれ設けられた電極部、を有する中性子検出素子と、前記中性子検出素子のストリップラインの抵抗値の変化を表す信号を出力する検出回路と、所定の目標バイアス電流を前記中性子検出素子に供給する電源と、前記中性子検出素子の前記目標バイアス電流での抵抗−温度特性における、温度変化に対する抵抗変化が最も大きい温度領域内の温度を目標温度として、前記中性子検出素子の温度制御を行う温度制御装置と、を有する中性子検出装置の使用方法であって、
所定のバイアス電流の供給下で、前記中性子検出素子の温度を常伝導状態が発現する温度から超伝導状態が発現する温度まで変更し、それぞれの温度において所定時間内に前記中性子検出装置が検出する中性子数を観測し、
前記中性子検出素子の温度の低下に伴って中性子観測数が増加する観測数増加領域と、前記観測数増加領域からの更なる温度の低下に伴って中性子観測数が減少する観測数減少領域とが認められ、前記観測数増加領域と観測数減少領域との間に中性子観測数の最大ピークが認められるバイアス電流を、前記目標バイアス電流とする中性子検出装置の使用方法。 - 前記目標バイアス電流が前記中性子検出素子に供給される状態で、前記中性子観測数の最大ピークが認められる前記中性子検出素子の温度を当該目標バイアス電流での前記目標温度とする請求項8に記載の中性子検出装置の使用方法。
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