JP6310942B2 - ヘリウム３検出器のガードバンド - Google Patents

Description

本発明は、一般に、ヘリウム３（³Ｈｅ）中性子検出器を用いた中性子検出に関し、具体的には、ガード構造体を備える³Ｈｅ中性子検出器に関する。

ヘリウム３（³Ｈｅ）中性子検出器は、自由中性子の検出に使用される。一般に、³Ｈｅ中性子検出器は、カソードのシェルを貫通して延在するアノードを含み、カソードのシェルからアノードを絶縁する絶縁体を有する。中性子を検出するために、いくらかの量の³Ｈｅガスが、カソードのシェルの内部に供給されている。カソードのシェル内での中性子反応によるイオン／粒子が³Ｈｅガスに衝突して、自由電子を生成する。その自由電子はアノードに引かれ、そこで自由電子は信号／電子パルスを生成する。この信号／電子パルスが解析されて、中性子計数率が決定される。ここで図４を参照すると、従来から知られている中性子検出器３００の一例が図示されている。中性子検出器３００は、外部シェル３２０と、中心構造体３４０と、絶縁部３６０とを備えている。しかし、作動時に、絶縁体の劣化や破損の結果として、リーク電流が絶縁体の表面に形成される。図４の例では、リーク電流が、絶縁部３６０に沿って、第１の方向３８０（図４に一般的／図式的に矢印で表示）に進む可能性がある。第１の方向３８０に沿って進むリーク電流は、中心構造体３４０の構造体端部３４２に到達することができる。このリーク電流は、誤った電流を生成することにより、中性子検出器３００の測定能力に悪影響を与える可能性がある。具体的には、このリーク電流によって、中性子の誤検出が生じる場合があり、中性子計数率に影響を与える可能性がある。したがって、アノードへと流れるリーク電流に関する問題に対応することが必要であり、また、そうすることが有益であろう。

英国特許第１０３２００２号明細書

本発明のいくつかの例示的な態様の基本的な理解を提供するために、以下に本発明の簡単な概要を提示する。この概要は、本発明の広範な概観ではない。更に、この概要は、本発明の重要な要素を特定することも、本発明の範囲を限定することも意図していない。この概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡単な形で提示することである。

一態様によれば、本発明は、中性子を検出するための中性子検出器を提供する。中性子検出器は、内部容積の境界及びシールとなる外部シェルを備える。外部シェルは、カソードとして機能する。中性子検出器は、外部シェル内で長手方向に延在する中心構造体を含む。中心構造体は、アノードとして機能し、第１の電圧に維持される。中性子検出器は、中心構造体と外部シェルとの間に、半径方向に延在する絶縁部を有している。絶縁部は、外部シェルのシェル端部を越えて長手方向に延在し、中心構造体の構造体端部へと向かっている。中性子検出器は、絶縁部の外部絶縁表面の周りに周方向に延在する、ガード構造体を備えている。ガード構造体は、シェル端部と構造体端部との間の絶縁部上に位置している。ガード構造体は、絶縁部の外部絶縁表面のリーク電流が、ガード構造体に吸収されるように、第２の電圧に維持される。

別の態様によれば、本発明は、中性子を検出するための中性子検出器を提供する。中性子検出器は、内部容積の境界及びシールとなる外部シェルを備える。外部シェルは、カソードとして機能する。中性子検出器は、外部シェル内で長手方向に延在する中心構造体を含む。中心構造体は、アノードとして機能し、第１の電圧に維持される。中性子検出器は、中心構造体と外部シェルとの間に、半径方向に延在する絶縁部を有している。絶縁部は、外部シェルのシェル端部を越えて長手方向に延在し、中心構造体の構造体端部へと向かっている。中性子検出器は、絶縁部の外部絶縁表面の周りに周方向に延在する、ガード構造体を備えている。ガード構造体は、シェル端部と構造体端部との間の絶縁部上に位置している。ガード構造体は、中心構造体とほぼ等しい電圧に維持される。ガード構造体は、中心構造体から電気的に分離され、その結果、絶縁部の外部絶縁表面のリーク電流は、ガード構造体に吸収される。

別の態様によれば、本発明は、中性子検出器で中性子を検出する方法を提供する。この方法は、外部シェル内で長手方向に延在する中心構造体を設けるステップを含む。この方法は、中心構造体を第１の電圧に維持するステップを更に含む。この方法は、中心構造体と外部シェルとの間に、半径方向に絶縁部を設けるステップを更に含み、絶縁部は、外部シェルのシェル端部を越えて長手方向に延在する。この方法は、絶縁部の周りに、周方向に延在するガード構造体を設けるステップを更に含む。この方法は、また、絶縁部のリーク電流が、ガード構造体に吸収されるように、ガード構造体を第２の電圧に維持するステップも含む。

本発明の上記その他の態様は、添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより、本発明の技術分野の当業者に明らかとなるであろう。

本発明の一態様による、例示的な中性子検出器の斜視図である。 図１の線２−２に沿った、例示的な中性子検出器の一部の断面図であり、図式的に示された関連する構成部品を有している。 図１の例示的な中性子検出器で、中性子を検出する方法を示すフローチャートである。 従来技術の中性子検出器の断面図である。

本発明の１つ以上の態様を組み込んだ例示的な実施形態が、説明され図面に示される。これらの示されている例は、本発明を限定するものではない。例えば、本発明の１つ以上の態様は、他の実施形態、及び他の種類の装置でも利用することができる。更に、特定の用語は、便宜のためにのみ本明細書で使用されており、本発明を限定するものではない。更に、図面において、同じ要素を示す場合は、同じ参照番号を用いる。

図１は、本発明の一態様による、例示的な中性子検出器１０を示している。一般に、中性子検出器１０は、中性子検出器１０の中を通る中性子を検出することができる。中性子検出器１０は、外部シェル２０、及び外部シェル２０の内部を通って長手方向に延在する中心構造体４０を備える。絶縁部６０は、外部シェル２０を中心構造体４０から絶縁する。本発明の一態様によれば、絶縁部６０のリーク電流が、中心構造体４０に到達する可能性を低減させるために、ガード構造体８０が、絶縁部６０の周りで周方向に延在している。ガード構造体８０は、リーク電流が中心構造体４０に到達する前に、リーク電流を吸収及び／又は遮断するように、中心構造体４０と同様の電圧に維持される。

中性子検出器１０、及びその動作の一般的な説明を参照すると、中性子検出器は、図１でいくらか一般的に示されていることを理解されたい。中性子検出器１０は、様々な構造を有していてもよいことを理解されたい。図示されている例では、中性子検出器１０は、第１の端部１２と、対向する第２の端部１４との間に長手方向に延在している。この例における中性子検出器１０は、ほぼ直線状の軸線に沿って延在しているが、更に別の例では、中性子検出器１０は、屈曲、湾曲、うねり等を有することができる。同様に、中性子検出器１０は、図示されている寸法に限定されるものではなく、他の例において、図示されているよりも長い／短い、或いは大きい／小さいものであってもよい。同様に、中性子検出器１０は、ハウジングその他の類似の構造内に収容することができる。

中性子検出器１０は、中性子を監視／検出するための多種多様な用途に用いることができる。例えば、中性子検出器１０は、放射線安全上の用途、使用済み核燃料の放射線監視、国土安全保障用途等に関連して使用することができる。中性子検出器１０は、これらの用途に限定されるものではなく、中性子の監視／検出を伴う更に別の用途に使用できることは言うまでもない。

ここで図２を参照すると、中性子検出器１０の第１の端部１２の断面図が図示されている。図を簡単にするために、図２には、第１の端部１２のみを示し、第２の端部１４は示されていないことを理解されたい。動作に当たっては、第２の端部１４は、第１の端部１２の鏡像でなければ、第１の端部１２とサイズ、構造、及び形状がほぼ同一である。したがって、第１の端部１２の以下の説明は、中性子検出器１０の第２の端部１４に関して、ほぼ同一とすることができる。

中性子検出器１０は、外部シェル２０を備える。外部シェル２０は、ほぼ円形の断面形状を有し、中性子検出器１０の第１の端部１２と、第２の端部１４との間に延在している。他の例において、外部シェルの断面形状は円に限らず、楕円、四辺形（例えば正方形、長方形等）、丸みを帯びた断面形状等を代わりに有することができる。外部シェル２０は、ほぼ中空の内部容積２４を取り囲む、壁２２を備える。外部シェル２０は、例えばステンレス鋼やアルミニウムを含む金属等、様々な材料で構成することができる。図２に示すように、外部シェル２０は、電気的に接地することができる。１つの例において、外部シェル２０は、電気回路のカソードとして機能する。

外部シェル２０は、対向するシェル端部２６同士の間に延在している。図２に、シェル端部２６が１つのみ図示されているが、対向するシェル端部は、図２に示すシェル端部２６とほぼ同一にできることを理解されたい。１つの例において、外部シェル２０は、シェル端部２６に配置された肩部２８を有する。肩部２８は、外部シェル２０の中心から半径方向外向きに延在する突起、露出部分等を画定している。図示されている例において、肩部２８は、外部シェル２０の中心部よりも大きい断面サイズ（例えば、図２の直径）を有している。肩部２８は、このサイズに限定されるものではなく、更に別の例において、半径方向に、より長い、或いはより短い距離で延在することができる。肩部２８は、壁２２と一体的に形成（即ち、一体成形）されるが、他の例において、肩部２８は、壁２２に対して別途取り付けることもできる。

中性子検出器１０は、中心構造体４０を更に含む。中心構造体４０は、外部シェル２０の内部容積２４内で長手方向に延びている。中心構造体４０は、例示目的のために、図２にいくらか一般的／図式的に示されていることを理解されたい。例えば、中心構造体４０の一部のみ（即ち、中性子検出器１０の第１の端部１２）が図示されているが、中心構造体４０は、中性子検出器１０を完全に貫通して、第２の端部１４まで延在することができる。したがって、中心構造体４０の図示されていない残りの部分は、サイズ、形状、及び向きを図２に示す中心構造体４０とほぼ同一とすることができる。

別の例では、中心構造体４０は、ワイヤを備えるか、又は少なくともワイヤに類似した部分を有している。したがって、中心構造体４０は、図示されている例のサイズや形状に限定されない。むしろ、他の例において、中心構造体４０は、図示されているよりも小さい、或いは大きい断面サイズ（例えば、図２の直径）を有する。中心構造体４０は、外部シェル２０の中心軸線にほぼ沿って延びているが、他の例において、中心構造体４０は、外部シェル２０の中心軸線から外れた位置にあってもよい。

中心構造体４０は、外部シェル２０のシェル端部２６を越えて、長手方向に延在している。したがって、中心構造体４０の一部が、外部シェル２０の外側に位置している一方で、中心構造体４０は、少なくとも部分的に、外部シェル２０の内部容積２４の中に延在している。図示されている例では、中心構造体４０は、シェル端部２６から所定の距離の間隔を空けて配置されている、構造体端部４２を有する。中心構造体４０は、図２に示されているよりも長い、或いは短い距離で、シェル端部２６から延在していてもよいことを理解されたい。

中心構造体４０は、外部シェル２０から半径方向内側に間隔を空けて配置されるように、外部シェル２０よりも小さい断面サイズを有している。具体的には、中心構造体４０の外面４４は、外部シェル２０の壁２２から、半径方向に間隔を空けて配置される。したがって、内部容積２４内で、外面４４と壁２２との間に隙間、空間等が形成される。言うまでもなく、隙間／空間のサイズは、中心構造体４０及び外部シェル２０の各断面寸法に応じて、より大きく、或いはより小さくすることができる。内部容積２４のこの隙間／空間には、中性子検出を補助するために、例えば、ヘリウム３（³Ｈｅ）を含むガス（又は複数のガスの混合物）を充填することができる。外部シェル２０は、ガス又は複数のガスが、外部シェル２０の内外へ出入りするのを制限するために、内部容積２４に境界／シールをもたらす。他の例において、外部シェル２０の壁２２は、中性子の検出を向上させる材料で被覆及び／又は被膜することができる。

中心構造体４０は、例えばステンレス鋼やアルミニウムを含む、様々な金属で構成することができる。以下でより詳細に説明するように、中心構造体４０は、第１の電圧に維持される。１つの例において、中心構造体４０は、電気回路のアノードとして機能する。

ここで絶縁部６０を参照すると、絶縁部６０は、外部シェル２０と中心構造体４０との間に配置されている。中性子検出器１０は、第１の端部１２、及び第２の端部１４のそれぞれに配置された絶縁部６０を備える。したがって、第１の端部１２の絶縁部６０のみが図２に示されているが、第２の端部１４の絶縁部６０は、ほぼ同一のサイズ及び形状とすることができる。

絶縁部６０は、中心構造体４０の外面４４と、外部シェル２０の壁２２との間に、半径方向に延在している。絶縁部６０は、中心構造体４０、及び外部シェル２０のそれぞれと接触している。絶縁部６０は、セラミック材料等、いくつかの材料で形成することができる。絶縁部６０は、したがって、中心構造体４０と、外部シェル２０との間を通る電荷を制限、及び／又は防止するために、中心構造体４０を外部シェル２０から電気的に分離するためのものである。

絶縁部６０は、内部絶縁表面６２と、外部絶縁表面６４との間で、半径方向に延在している。内部絶縁表面６２は、中心構造体４０の外面４４の周りに、周方向に延在している。したがって、絶縁部６０は、中心構造体４０の一部（例えば、端部）を支持し、且つ／或いは収容している。外部絶縁表面６４は、外部シェル２０の壁２２の一部に接触している。

絶縁部６０は、様々な方法で、中心構造体４０、及び外部シェル２０に対して取り付けることができる。１つの例において、絶縁部６０は、中心構造体４０、及び外部シェル２０のいずれか、又は両方にろう付けされる。このような例において、取付構造体（例えば、バンド、金属バンド等）が、中心構造体４０、及び外部シェル２０へのろう付けのために提供されてもよい。接着剤、機械的留め具等の他の取付手段が想定されることは言うまでもない。

絶縁部６０は、第１の絶縁端部６６と、対向する第２の絶縁端部６８との間に延在している。第１の絶縁端部６６は、外部シェル２０の内部容積２４内に配置される。絶縁部６０は、第１の絶縁端部６６から、第２の絶縁端部６８に向かって、長手方向に延在する。絶縁部６０は、外部シェル２０の内部容積２４の中に、図示されているよりも長い距離、又は短い距離で延在することができる。第２の絶縁端部６８は、外部シェル２０の外部に位置している。１つの例において、第２の絶縁端部６８は、外部シェル２０のシェル端部２６よりも、中心構造体４０の構造体端部４２に近接している。無論、絶縁部６０は、図２に示す特定の構成に限定されるものではない。むしろ、他の例において、第２の絶縁端部６８は、構造体端部４２まで完全に延ばすこと等によって図示されているよりも長い距離で、或いは短い距離で延在する。第２の絶縁端部６８は、外部シェル２０の外側に配置されているので、シェル端部２６と、構造体端部４２との間に延在している外部絶縁表面６４の一部は、周囲環境にほぼ露出している。

ここでガード構造体８０を参照すると、ガード構造体８０は、絶縁部６０の周りに周方向に延在している。ガード構造体８０は、図２にいくらか一般的／図式的に示されていることを理解すべきであり、ガード構造体８０は、いくつかの異なるサイズ及び形状を有する。一般に、ガード構造体８０は、絶縁部６０の周りに延在しつつ、外部絶縁表面６４に接触する。ガード構造体８０は、ほぼ丸みを帯びた断面形状（例えば、図示されている例では長円形）を有しているが、他の例において、ガード構造体８０は、円形の断面形状、角を丸めた四角形の断面形状等を有する。

ガード構造体８０は、シェル端部２６と、構造体端部４２との間で、絶縁部６０上に位置している。図示されている例において、ガード構造体８０は、シェル端部２６よりも、構造体端部４２に近接して配置されている。しかし、ガード構造体８０は、このような位置に限定されるものではなく、他の例において、図示されているよりも構造体端部４２に（或いは、シェル端部２６に）近接して配置することができる。１つの考えられる例において、ガード構造体８０は、絶縁部６０の第２の絶縁端部６８に位置している。絶縁部６０に位置することによって、ガード構造体８０は、中心構造体４０から電気的に分離される。

ガード構造体８０は、ステンレス鋼、アルミニウム等を含む、様々な金属で構成することができる。例えば、ガード構造体８０が第２の電圧に維持されるように、ガード構造体８０は、導電性材料を含むことができる。１つの例において、この第２の電圧は、中心構造体４０の第１の電圧とほぼ同一である。無論、別の例において、第１及び第２の電圧は、同一である必要はなく、その代わりに、異なる電圧であってもよい。

更に図２を参照すると、電気回路１００が、中性子検出器１０に動作可能に取り付けられている。この電気回路は、図示されている例において、考えられる配線概略図を１つのみ含んでいることを理解されたい。実際には、電気回路１００には、様々なその他の可能な配線方法が想定される。

電気回路１００は、中性子検出器１０に電力を供給する電源１０２を有する。電源１０２は、例えば、中心構造体４０、及びガード構造体８０に電力を供給する。１つの例において、電源１０２は、１５００ボルト電源等の高電圧電源である。無論、電源１０２は１５００ボルトに限定されるものではなく、他の電圧が想定される。

電源１０２は、第１の接続手段１０４によって、ガード構造体８０に電気的に接続される。第１の接続手段１０４は、ガード構造体８０と電源１０２とを電気的に接続するための、ワイヤその他の同様の装置を含むことができる。電流は、電源１０２から、第１の接続手段１０４を通って、ガード構造体８０に流れる。したがって、ガード構造体８０は、ある電圧（例えば、上述した第２の電圧）に維持される。

電源１０２は、また、第２の接続手段１０６によって、中心構造体４０にも電気的に接続されている。第２の接続手段１０６は、中心構造体４０と電源１０２とを電気的に接続するための、ワイヤその他の同様の装置を含むことができる。電流は、電源１０２から、第２の接続手段１０６を通って、中心構造体４０に流れる。したがって、中心構造体４０がアノードとして機能するように、中心構造体４０は、ある電圧（例えば、上述した第１の電圧）に維持される。

電気回路１００は、電源１０２に電気的に接続された、１つ以上の電気部品１０８を更に有している。これらの電気部品１０８は、例えば、抵抗器、コンデンサ等を含むことができる。電気部品１０８は、一方の経路（即ち、電源１０２から、第１の接続手段１０４を通って、ガード構造体８０に至る）のインピーダンスが、他方の経路（即ち、電源１０２から、第２の接続手段１０６を通って、中心構造体４０に至る）のインピーダンスとほぼ同様となるように設けられている。無論、他の例において、電気回路１００は、図２に示す電気部品１０８の特定の配置に限定されるものではなく、他の構成が想定される。

電気回路１００は、検出電子装置１１０を更に有する。検出電子装置１１０は、図２にいくらか一般的／図式的に示されている。検出電子装置１１０は、中性子検出器１０に電気的に接続されている。検出電子装置１１０は、中性子検出器１０からの、特に中心構造体４０（例えばアノード）からの信号を測定することができる。検出電子装置１１０は、更に、ソフトウェア評価のためのデジタル出力を提供することができる。検出電子装置１１０は、例えば、データ収集構成部品、データ収集ソフトウェア、コントローラ等を含むことができる。

更に図２を参照しながら、中性子検出器１０の動作の一例についてここで説明する。最初に、いくらかの量の³Ｈｅガス等のガスが、外部シェル２０の内部容積２４に追加される。ガスは³Ｈｅガスのみでもよいし、³Ｈｅガスが、アルゴン及びクエンチガス等の他のガスと混合されてもよい。中性子反応によるイオンや粒子が、内部容積２４を通過すると、³Ｈｅガスと衝突して自由電子が作られる。この自由電子は、アノードとして機能する中心構造体４０の方へ引き寄せられ、そこに自由電子が集まって、信号又は電子パルスを生成する。

アノードとして機能する中心構造体４０と、カソードとして機能する外部シェル２０との間の電圧差のために、生成された電子は、中心構造体４０に引き寄せられる。中心構造体４０に集まる自由電子は、増幅及び／又はデジタル化された信号又は電子パルスになる。この信号は、次に解析されて、中性子計数率等のいくつかの測定可能な量が決定される。

リーク電流（即ち、中心構造体４０上の自由電子から発生したものでない電流）が、絶縁部６０に沿って、中心構造体４０に向かって移動しようとする場合がある。このようなリーク電流が、中心構造体４０に到達すると、中性子検出器１０の測定能力に悪影響を及ぼす。例えば、リーク電流は、中心構造体４０で、誤った中性子計数結果を生成する。このリーク電流は、外部絶縁表面６４の劣化／破損から発生する場合があり、絶縁部６０で電荷の蓄積を引き起こす。本発明の一態様によれば、ガード構造体８０は、このリーク電流が、中心構造体４０（例えば、中心構造体４０の構造体端部４２）に到達することを制限及び／又は減少させる。

説明したように、ガード構造体８０は、第２の電圧に維持することができ、これは、中心構造体４０の第１の電圧とほぼ同一とすることができる。したがって、絶縁部６０の外部絶縁表面６４（即ち、シェル端部２６とガード構造体８０との間）のリーク電流は、中心構造体４０に影響を及ぼさないように、ガード構造体８０によって吸収、及び／又は遮断される。その結果、ガード構造体８０は、このリーク電流が、外部絶縁表面６４に沿って、中心構造体４０の構造体端部４２へと流れないように、制限／防止する。したがって、中心構造体４０で誤った中性子計数が行われる可能性が低減される。

ここで図３を参照すると、中性子検出器１０を用いて中性子を検出する例示的な方法２００が示されている。この方法２００は、図１及び図２を参照して前述した、例示的な中性子検出器１０に関して行うことができる。また、方法２００は、一連の直線的なステップとして提示されていることを理解されたい。この直線的な配列は、単に便宜上、及び理解を容易にするためのものである。この方法の組は、いくつかのステップを同時に行う等、異なる順序で実行されてもよい。したがって、図３に提示されている例示的な方法及びステップは、必ずしも本発明を具体的に限定するものではない。

方法２００は、外部シェル２０内で長手方向に延在する、中心構造体４０を設けるステップ２１０を含む。特に、図２に関して上述したように、中心構造体４０は、外部シェル２０の内部容積２４内で長手方向に延在している。１つの例において、中心構造体４０は、外部シェル２０とほぼ同軸であるが、他の例において、中心構造体４０は、外部シェル２０の中心軸線からオフセットされていてもよい。

方法２００は、中心構造体４０を第１の電圧に維持するステップ２２０を含む。具体的には、中心構造体４０は、第２の接続手段１０６によって、電源１０２に電気的に接続されている。これによって、中心構造体４０は、中心構造体４０がアノードとして機能するように、第１の電圧に維持される。

方法２００は、中心構造体４０と外部シェル２０との間で半径方向に延在する、絶縁部６０を設けるステップ２３０を更に含み、絶縁部６０は、シェル端部２６を越えて長手方向に延在している。１つの例において、絶縁部６０は、中心構造体４０の外面４４と、外部シェル２０の壁２２との間に、半径方向に延在している。故に、絶縁部６０は、中心構造体４０を外部シェル２０から電気的に分離する。また、絶縁部６０は、（内部容積２４内に配置された）第１の絶縁端部６６と、対向する第２の絶縁端部６８との間に長手方向に延在し、第２の絶縁端部６８は、外部シェル２０の外部で、シェル端部２６を越えた所に位置している。

方法２００は、絶縁部６０の周りに周方向に延在する、ガード構造体８０を設けるステップ２４０を含む。具体的には、ガード構造体８０は、絶縁部６０の周りに延在しつつ、外部絶縁表面６４に接触している。ガード構造体８０は、シェル端部２６よりも、構造体端部４２に近接して配置することができる。

方法２００は、絶縁部６０のリーク電流が、ガード構造体８０に吸収、及び／又は遮断されるように、ガード構造体８０を第２の電圧に維持するステップ２５０を含む。具体的には、ガード構造体８０は、第１の接続手段１０４によって、電源１０２に電気的に接続されている。これによって、ガード構造体８０は、第２の電圧に維持され、ガード構造体８０が中心構造体４０から電気的に分離される。したがって、絶縁部６０の外部絶縁表面６４のリーク電流は、中心構造体４０に影響を及ぼさないように、中心構造体４０に到達する前に、ガード構造体８０によって吸収、及び／又は遮断される。

前述したように、図４は、従来から知られている中性子検出器３００の一例である。比較のため、図４の中性子検出器３００の外部シェル３２０、中心構造体３４０、及び絶縁部３６０は、図２を参照して説明した、外部シェル２０、中心構造体４０、及び絶縁部６０とほぼ同一である。図４の中性子検出器３００は、図２に示すようなガード構造体８０を備えていないことが理解されるべきである。

従来から知られている中性子検出器３００の作動時に、リーク電流（即ち、中心構造体４０の自由電子から発生したものでない電流）が、絶縁部３６０に沿って、（図４で一般的／図式的に矢印で表示されている）第１の方向３８０に移動する場合がある。第１の方向３８０に沿って進むリーク電流は、中心構造体３４０の構造体端部３４２に到達することができる。このリーク電流は、誤った電流を生成することにより、中性子検出器３００の測定能力に悪影響を与える可能性がある。したがって、ガード構造体（例えば、図２の符号８０）を有する、本発明による中性子検出器１０は、従来から知られている中性子検出器３００の、上述した欠点を軽減することができる。

本発明について、上述した例示的な実施形態を参照して説明した。本明細書を読んで理解すれば、修正及び変更が可能であろう。本発明の１つ以上の態様を組み込んだ例示的な実施形態は、そのような修正及び変更が、添付の特許請求の範囲内に入るものである限り、全て含まれることを意図している。

１０ 中性子検出器
１２ 第１の端部
１４ 第２の端部
２０ 外部シェル
２２ 壁
２４ 内部容積
２６ シェル端部
２８ 肩部
４０ 中心構造体
４２ 構造体端部
４４ 外面
６０ 絶縁部
６２ 内部絶縁表面
６４ 外部絶縁表面
６６ 第１の絶縁端部
６８ 第２の絶縁端部
８０ ガード構造体
１００ 電気回路
１０２ 電源
１０４ 第１の接続手段
１０６ 第２の接続手段
１０８ 電気部品
１１０ 検出電子装置
２１０ ステップ
２２０ ステップ
２３０ ステップ
２４０ ステップ
２５０ ステップ
３００ 中性子検出器
３２０ 外部シェル
３４０ 中心構造体
３４２ 構造体端部
３６０ 絶縁部
３８０ 第１の方向

Claims (20)

1. 中性子を検出する中性子検出器（１０）であって、
   内部容積（２４）の境界及びシールとなる外部シェル（２０）であって、前記外部シェル（２０）が、カソードとして機能する、外部シェル（２０）と、
   前記外部シェル（２０）内で、長手方向に延在する中心構造体（４０）であって、前記中心構造体（４０）がアノードとして機能し、接地電位よりも高い第１の電圧に保たれている、中心構造体（４０）と、
   前記中心構造体の周囲であって、前記中心構造体（４０）と前記外部シェル（２０）との間に、半径方向に延在する絶縁部（６０）であって、前記絶縁部（６０）が、前記外部シェル（２０）のシェル端部（２６）を越えて長手方向に延在し、前記中心構造体（４０）の構造体端部（４２）に向かっている、絶縁部（６０）と、
   前記絶縁部（６０）の外部絶縁表面（６４）の周りに周方向に延在するガード構造体（８０）であって、前記ガード構造体（８０）が、前記シェル端部（２６）と前記構造体端部（４２）との間で、前記絶縁部（６０）上に配置されており、前記絶縁部（６０）の前記外部絶縁表面（６４）のリーク電流が、前記ガード構造体（８０）に吸収されるように、前記ガード構造体（８０）が接地電位よりも高い第２の電圧に維持される、ガード構造体（８０）と
   を備える、中性子検出器（１０）。
2. 前記中心構造体（４０）の前記構造体端部（４２）が、前記シェル端部（２６）から所定の距離の間隔を空けて配置されるように、前記中心構造体（４０）が、前記外部シェル（２０）の前記シェル端部（２６）を越えて、前記外部シェル（２０）の外側に延在している、請求項１に記載の中性子検出器（１０）。
3. 前記絶縁部（６０）が、前記中心構造体（４０）の外面（４４）の周りに周方向に延在し、前記絶縁部（６０）が、前記外部シェル（２０）の前記内部容積（２４）から長手方向外向きに延在して、前記中心構造体（４０）の前記構造体端部（４２）に向かっている、請求項２に記載の中性子検出器（１０）。
4. 前記外部シェル（２０）が、前記中心構造体（４０）から電気的に分離されている、請求項３に記載の中性子検出器（１０）。
5. 前記絶縁部（６０）と前記中心構造体（４０）が、ほぼ等しい電圧に維持されるように、前記第２の電圧が、前記第１の電圧とほぼ等しい、請求項４に記載の中性子検出器（１０）。
6. 前記ガード構造体（８０）が、導電性材料を含む、請求項１から５のいずれかに記載の中性子検出器（１０）。
7. 前記ガード構造体（８０）が、前記絶縁部（６０）の前記外部絶縁表面（６４）に接触している、請求項６に記載の中性子検出器（１０）。
8. 前記ガード構造体（８０）が、前記外部シェル（２０）の前記シェル端部（２６）よりも、前記中心構造体（４０）の前記構造体端部（４２）に近接して配置されている、請求項７に記載の中性子検出器（１０）。
9. 前記ガード構造体（８０）が、丸みを帯びた断面形状を有する、請求項８に記載の中性子検出器（１０）。
10. 中性子を検出する中性子検出器（１０）であって、
    内部容積の境界及びシールとなる外部シェル（２０）であって、前記外部シェル（２０）が、カソードとして機能する、外部シェル（２０）と、
    前記外部シェル（２０）内で、長手方向に延在する中心構造体（４０）であって、前記中心構造体（４０）がアノードとして機能し、接地電位よりも高い第１の電圧に保たれている、中心構造体（４０）と、
    前記中心構造体の周りであって、前記中心構造体（４０）と前記外部シェル（２０）との間に、半径方向に延在する絶縁部（６０）であって、前記絶縁部（６０）が、前記外部シェル（２０）のシェル端部（２６）を越えて長手方向に延在し、前記中心構造体（４０）の構造体端部（４２）に向かっている、絶縁部（６０）と、
    前記絶縁部（６０）の外部絶縁表面（６４）の周りに周方向に延在するガード構造体（８０）であって、前記ガード構造体（８０）が、前記シェル端部（２６）と前記構造体端部（４２）との間で、前記絶縁部（６０）上に配置され、前記ガード構造体（８０）が、前記中心構造体（４０）とほぼ等しい電圧に維持されており、前記絶縁部（６０）の前記外部絶縁表面（６４）のリーク電流が、前記ガード構造体（８０）に吸収されるように、前記ガード構造体（８０）が、前記中心構造体（４０）から電気的に分離されている、ガード構造体（８０）と
    を備える、中性子検出器（１０）。
11. 前記中心構造体（４０）の前記構造体端部（４２）が、前記シェル端部（２６）から所定の距離の間隔を空けて配置されるように、前記中心構造体（４０）が、前記外部シェル（２０）の前記シェル端部（２６）を越えて、前記外部シェル（２０）の外側に延在している、請求項１０に記載の中性子検出器（１０）。
12. 前記絶縁部（６０）が、前記中心構造体（４０）の外面（４４）の周りに周方向に延在し、前記絶縁部（６０）が、前記外部シェル（２０）の前記内部容積（２４）から長手方向外向きに延在して、前記中心構造体（４０）の前記構造体端部（４２）に向かっている、請求項１１に記載の中性子検出器（１０）。
13. 前記ガード構造体（８０）が、前記絶縁部（６０）の前記外部絶縁表面（６４）に接触している、請求項１２に記載の中性子検出器（１０）。
14. 前記ガード構造体（８０）が、前記中心構造体（４０）から電気的に分離されている、請求項１３に記載の中性子検出器（１０）。
15. 前記ガード構造体（８０）が、導電性材料を含む、請求項１０に記載の中性子検出器（１０）。
16. 中性子検出器（１０）で中性子を検出する方法（２００）であって、
    外部シェル（２０）内で長手方向に延在する中心構造体（４０）を設けるステップ（２１０）と、
    前記中心構造体（４０）を接地電位よりも高い第１の電圧に維持するステップ（２２０）と、
    前記中心構造体の周りであって、前記中心構造体（４０）と前記外部シェル（２０）との間に、半径方向に絶縁部（６０）を設けるステップであって、前記絶縁部（６０）が、前記外部シェル（２０）のシェル端部（２６）を越えて長手方向に延在している、絶縁部（６０）を設けるステップ（２３０）と、
    前記絶縁部（６０）の周りに、周方向に延在するガード構造体（８０）を設けるステップ（２４０）と、
    前記絶縁部（６０）のリーク電流が、前記ガード構造体（８０）に吸収されるように、前記ガード構造体（８０）を接地電位よりも高い第２の電圧に維持するステップ（２５０）と
    を含む方法（２００）。
17. 前記第２の電圧が、前記第１の電圧とほぼ等しい、請求項１６に記載の方法（２００）。
18. 前記ガード構造体（８０）が、前記絶縁部（６０）の外部絶縁表面（６４）に接触している、請求項１６または１７に記載の方法（２００）。
19. 前記ガード構造体（８０）が、丸みを帯びた断面形状を有する、請求項１６から１８のいずれかに記載の方法（２００）。
20. 前記ガード構造体（８０）が、前記外部シェル（２０）の前記シェル端部（２６）よりも、前記中心構造体（４０）の構造体端部（４２）に近接して配置されている、請求項１６から１９のいずれかに記載の方法（２００）。