JPH0458570A - Neutron detector - Google Patents
Neutron detectorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アルファ線の侵入によって記憶情報(ビット
)か反転する現象を用いて中性子の検出を行う中性子検
出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a neutron detection device that detects neutrons using a phenomenon in which stored information (bits) is inverted due to the intrusion of alpha rays.
従来から、DRAM(ダイナミックランダムアクセスメ
モリ)あるいはCCD (電荷結合素子)のようなダイ
ナミックメモリを用いて、アルファ線の侵入によりその
メモリ中に蓄積されたテークか反転する現象、いわゆる
ソフト・エラーを検出することによって、アルファ線の
検出を行うことが提案されている(例えば、特開昭55
−18044号公報 特開昭63−40892号公報、
特開昭63−61983号公報参照)。ここて、ソフト
・エラーは、メモリ中にランタムに発生し、繰り返して
生じることかない/ングル・ビット・エラーと定義てき
、ソフト・エラーを起こしたビットは、次の書き込みサ
イクルには完全に回復してしまうという特徴を有してい
る。Conventionally, dynamic memories such as DRAM (dynamic random access memory) or CCD (charge-coupled device) have been used to detect so-called soft errors, a phenomenon in which the take stored in the memory is reversed due to the intrusion of alpha rays. It has been proposed to detect alpha rays by
-18044 publication JP 63-40892 publication,
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-61983). Here, a soft error is defined as a single bit error that occurs randomly in memory and does not occur repeatedly, and the bit that caused the soft error is completely recovered by the next write cycle. It has the characteristic of being
一方、中性子は電荷を有していないために、透過物質を
電離して、電子−正孔対を生成する能力(′t4離能)
が低く、従って、上記従来のダイナミックメモリを用い
た検出装置では中性子を検出するのは困難である。On the other hand, since neutrons have no electric charge, they have the ability to ionize transparent substances and generate electron-hole pairs ('t4 dissociation ability).
Therefore, it is difficult to detect neutrons using the conventional detection device using the above-mentioned dynamic memory.
このため、中性子を検出する装置としては、放射線検出
領域に10Bを天然の存在比より高濃度に含有するホロ
ンか不純物として導入されているものか提案されている
(特開平1−204466号公報参照)。しかしながら
、この中性子検出装置にあっては、不純物として導入で
きる”Bの含有量に限りかあり、大量のIOB、すなわ
ちアルファ線発生源を導入できないため、検出効率か低
いという問題かある。Therefore, as a device for detecting neutrons, it has been proposed that 10B is introduced into the radiation detection region as a holon or impurity that contains 10B at a higher concentration than its natural abundance (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-204466). ). However, in this neutron detection device, there is a limit to the amount of B that can be introduced as an impurity, and a large amount of IOB, that is, a source of alpha rays, cannot be introduced, resulting in a problem of low detection efficiency.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、中性子を確実に検出することかでき、
かつ検出効率の向上を図ることかできる中性子検出装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to be able to reliably detect neutrons,
Another object of the present invention is to provide a neutron detection device that can improve detection efficiency.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1は、アル
ファ線の侵入によって記憶情報が反転するアルファ線検
出部の表面に中性子との反応断面積の高い物質を膜とし
て形成したちのである。In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention is to form a film of a substance having a high cross section of reaction with neutrons on the surface of the alpha ray detection section where stored information is reversed by the intrusion of alpha rays. .
また、本発明の請求項2は、中性子との反応断面積の高
い物質により形成された膜の表面に中性子の減速材物質
の層を形成したものである。A second aspect of the present invention is that a layer of a neutron moderator material is formed on the surface of a film made of a material having a high reaction cross section with neutrons.
本発明の中性子検出装置にあっては、アルファ線検出部
の表面に形成した中性子との反応断面積の高い物質の膜
によって、中性子をアルファ線に変え、このアルファ線
をアルファ線検出部によって検知して、中性子を検出す
る。In the neutron detection device of the present invention, a film of a material having a high reaction cross section with neutrons formed on the surface of the alpha ray detection section converts neutrons into alpha rays, and these alpha rays are detected by the alpha ray detection section. to detect neutrons.
また、上記膜の表面に形成した中性子の減速材物質の層
によって、高速中性子を減速させ熱中性子にして、上記
膜における(n、 α)反応断面積を高め、反応率を
向上させる。Furthermore, the layer of neutron moderator substance formed on the surface of the film slows down fast neutrons into thermal neutrons, increases the (n, α) reaction cross section in the film, and improves the reaction rate.
以下、第1図ないし第3図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 3.
本実施例の基本構成は、第2図と第3図に示すように、
従来のDRAMのメモリセル部と同様である。すなわち
、符号1はP−基板であり、このP−基板1上には、M
O3O3シト9フ2フ2いる。そして、MO3O3シト
9フ2フ2所定間隔をおいてP一基板1上に配置された
一対のトレイン領域り及びソース領域Sと、これらの中
間に位置するケートGとから構成されている。The basic configuration of this embodiment is as shown in FIGS. 2 and 3.
This is similar to the memory cell section of a conventional DRAM. That is, reference numeral 1 is a P-substrate, and on this P-substrate 1, M
O3O3 site 9fu2fu2 is there. It is composed of a pair of train regions and source regions S arranged on the P substrate 1 at a predetermined interval, and a gate G located between these regions.
また、上記コンデンサ部Cにアルファ線αか侵入するこ
とにより、蓄積された電荷に影響か与えられ、記憶情報
の反転現象か生しる。さらに、上記トレイン領域りには
ビット線BLか接続され、かつケートGにはワード線W
Lか接続されている。Further, when alpha rays α enter the capacitor section C, the accumulated charges are affected, and an inversion phenomenon of stored information occurs. Furthermore, the bit line BL is connected to the train area, and the word line W is connected to the gate G.
L is connected.
さらにまた、上記コンデンサ部Cの導電体層2には正電
圧+■。、が印加され、かっP一基板1は接地されてい
る。Furthermore, a positive voltage +■ is applied to the conductor layer 2 of the capacitor section C. , are applied, and the substrate 1 is grounded.
上記コンデンサ部Cの導電体層2の表面には、第1図に
示すように、+013を主成分として含有する物質(B
,B,O,、BN,B4C等)が反応膜3として形成さ
れている。また、この反応膜3の表面には、中性子減速
材が層4として形成されている。そして、この中性子減
速材としては、中性子散乱断面積が大きく、かつ中性子
吸収断面積が小さい上に、質量数が小さいものが適して
おり、例えば、単体では、重水素,水素,炭素,ベリリ
ウム等が、かつ化合物では、パラフィン、ポリエチレン
等の水素を多く含んた有機化合物,金属水素化物,金属
水酸化物等かあげられる。As shown in FIG. 1, a material (B
, B, O, BN, B4C, etc.) are formed as the reaction film 3. Moreover, a neutron moderator is formed as a layer 4 on the surface of the reaction film 3. Suitable neutron moderators have a large neutron scattering cross section, a small neutron absorption cross section, and a small mass number. However, examples of compounds include organic compounds containing a large amount of hydrogen such as paraffin and polyethylene, metal hydrides, and metal hydroxides.
上記反応膜3の厚さについて詳述すると、まず、中性子
と10Bの反応は、
n + 10B−1−α+7L i + 2. 7
8Me Vてあり、アルファ線が放出するエネルキーは
単色である。To explain the thickness of the reaction film 3 in detail, first, the reaction between neutrons and 10B is n + 10B-1-α+7L i + 2. 7
8Me V, and the energy key emitted by alpha rays is monochromatic.
上記反応式より放出されるアルファ線工不ルキーがSi
中に作る電荷量は0.123pCである。From the above reaction formula, the alpha radiation released is Si
The amount of charge created inside is 0.123 pC.
また、2.78MeVのアルファ線αのSi中の飛程は
12 3μπである。Further, the range of 2.78 MeV alpha ray α in Si is 123 μπ.
ここで、生成された電子がメモリセルに収集される割合
をにとし、メモリキャパシタに蓄積される電荷量をQ
s + アルファ線の入射により発生する電荷量をQ
αとすると、
1/2X Q s <に・Qα
になれば、記憶情報が反転することになる。ここで、Q
sは、QS=CsxVで表わされ、Csはキャパ7タ容
量,■は書込み電圧である。そこで、メモリキャパシタ
容量を2QfF,書込み電圧を5■、収集効率にを50
%とすると、
上式の左辺は50fC,右辺は62fCとなり、アルフ
ァ線の入射に伴って発生する電荷量は十分に記憶情報を
反転させ得る。そこで、上式の右辺か取り得る値は50
fCより太きく62fCまでである。Here, let the rate at which generated electrons are collected in the memory cell be Q, and the amount of charge stored in the memory capacitor be Q.
s + The amount of charge generated by the incidence of alpha rays is Q
If α is 1/2X Q s <Qα, the stored information will be inverted. Here, Q
s is expressed as QS=CsxV, Cs is the capacitor capacity, and ■ is the write voltage. Therefore, we set the memory capacitor capacity to 2QfF, the write voltage to 5μ, and the collection efficiency to 50%.
%, the left side of the above equation is 50 fC, and the right side is 62 fC, and the amount of charge generated upon incidence of alpha rays is sufficient to invert the stored information. Therefore, the possible value of the right side of the above equation is 50
It is thicker than fC and up to 62fC.
ところで、周知の通り、あるエネルギーを持ったアルフ
ァ線は、物質中で減衰していき、ついには全てのエネル
ギーを失う。この場合、反応膜3中で発生した2、78
MeVのアルファ線のエネルギーが、その膜厚によって
とこまで減衰してよいか定量する必要かある。By the way, as is well known, alpha rays with a certain amount of energy attenuate in matter and eventually lose all their energy. In this case, 2,78 generated in the reaction membrane 3
It is necessary to quantify whether the energy of MeV alpha rays can be attenuated to a certain extent depending on the film thickness.
そこで、アルファ線が反応膜最上面で発生し、検出器有
感部に垂直に入射するものを最小値とし、最下面で発生
するアルファ線を最大値とすると、検出器有感部に入射
するアルファ線のエネルギーの範囲は、電荷量にして、
100fCより大きく123fCまでの電子−正孔対を
発生させることかでき、エネルギーに換算する(阻止能
を求める)と、2.25〜2.78MeVになる。従っ
て、約Q 、 OM e〜“のエネルギーまでの減衰
を認めることかできる。このエネルギー範囲を検出器か
全て検出することか望ましく、そのときの反応膜3の厚
さの上限値は、1.2μm程度までである。Therefore, if alpha rays are generated on the top surface of the reaction membrane and are incident perpendicularly to the sensitive part of the detector as the minimum value, and alpha rays generated on the bottom surface are the maximum value, then The energy range of alpha rays is expressed as the amount of charge,
Electron-hole pairs can be generated at temperatures greater than 100 fC and up to 123 fC, and when converted into energy (determining stopping power), it is 2.25 to 2.78 MeV. Therefore, it is possible to recognize attenuation up to an energy of approximately Q, OM e~. The thickness is up to about 2 μm.
上記のように構成された中性子検出装置にあっては、”
Bを含む反応膜3と中性子とか反応して、アルファ線カ
発生し、このアルファ線かメモリセルのコンデンサ部C
に到達して、記憶情報を反転させることにより、円滑に
中性子を検出することができる。In the neutron detection device configured as above, “
The reaction film 3 containing B reacts with neutrons, generates alpha rays, and the alpha rays are absorbed into the capacitor section C of the memory cell.
By reaching this point and inverting the stored information, neutrons can be detected smoothly.
また、この際、反応膜3の表面に中性子減衰層4を形成
することにより、反応膜3との(n、 α)反応断面
積を高め、この結果、反応率を高めることかでき、中性
子の検出感度を向上させることができる。In addition, at this time, by forming the neutron attenuation layer 4 on the surface of the reaction membrane 3, the (n, α) reaction cross section with the reaction membrane 3 can be increased, and as a result, the reaction rate can be increased, and the neutron Detection sensitivity can be improved.
なお、上記実施例においては、中性子と反応する物質と
して”Bをあげて説明したか、これに限らず、8Liで
もよく、例えば、@Liを多く含んだLiFを用いても
よい。In the above embodiment, "B" was used as the substance that reacts with neutrons, but the material is not limited to this, and 8Li may be used, for example, LiF containing a large amount of @Li may be used.
以上説明したように、本発明の請求項1は、アルファ線
の侵入によって記憶情報か反転するアルファ線検出部の
表面に中性子との反応断面積の高い物質を膜として形成
したものであるから、上記アルファ線検出部の表面に形
成した中性子との反応断面積の高い物質の膜によって、
中性子をアルファ線に変え、このアルファ線をアルファ
線検出部によって検知することにより、中性子を確実に
検出することができ、かつ検出効率の向上を図ることか
できる。As explained above, claim 1 of the present invention is that a material having a high cross section of reaction with neutrons is formed as a film on the surface of the alpha ray detection part whose stored information is reversed by the intrusion of alpha rays. A film of a substance with a high cross section of reaction with neutrons formed on the surface of the alpha ray detection section allows
By converting neutrons into alpha rays and detecting the alpha rays by the alpha ray detector, neutrons can be reliably detected and the detection efficiency can be improved.
また、本発明の請求項2は、中性子との反応断面積の高
い物質により形成された膜の表面に中性子の減速材物質
の層を形成したものであるから、上記中性子の減速材物
質の層によって、高速中性子を減速させ熱中性子にする
ことにより、上記膜における( n + α)反応断
面積を高めることができ、反応率を向上させることがで
きる。In addition, claim 2 of the present invention is that a layer of a neutron moderator substance is formed on the surface of a film formed of a substance having a high reaction cross section with neutrons. By slowing down fast neutrons and turning them into thermal neutrons, the (n+α) reaction cross section in the film can be increased, and the reaction rate can be improved.
第1図ないし第3図は本発明の一実施例を示すもので、
第1図は説明図、第2図はメモリセル部の説明図、第3
図はメモリセル部の等価回路図である。
C・・コンデンサ部(電荷蓄積部)、3反応膜、
4−・中性子減速層。1 to 3 show an embodiment of the present invention,
Figure 1 is an explanatory diagram, Figure 2 is an explanatory diagram of the memory cell section, and Figure 3 is an explanatory diagram of the memory cell section.
The figure is an equivalent circuit diagram of the memory cell section. C. Capacitor section (charge storage section), 3 reaction membranes, 4-. Neutron moderation layer.
Claims (2)
ルファ線検出部の表面に中性子との反応断面積の高い物
質を膜として形成したことを特徴とする中性子検出装置
。(1) A neutron detection device characterized in that a film of a substance having a high cross section of reaction with neutrons is formed on the surface of an alpha ray detection part whose stored information is reversed by the penetration of alpha rays.
た膜の表面に中性子の減速材物質の層を形成したことを
特徴とする請求項1記載の中性子検出装置。(2) A neutron detection device according to claim 1, characterized in that a layer of a neutron moderator material is formed on the surface of the film formed of a material having a high reaction cross section with neutrons.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2170586A JPH0458570A (en) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Neutron detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2170586A JPH0458570A (en) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Neutron detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0458570A true JPH0458570A (en) | 1992-02-25 |
Family
ID=15907585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2170586A Pending JPH0458570A (en) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Neutron detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0458570A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007509345A (en) * | 2003-10-20 | 2007-04-12 | アメリカ合衆国 | Neutron detection device and manufacturing method thereof |
-
1990
- 1990-06-28 JP JP2170586A patent/JPH0458570A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007509345A (en) * | 2003-10-20 | 2007-04-12 | アメリカ合衆国 | Neutron detection device and manufacturing method thereof |
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