JPH07176777A - Neutron detector and neutron monitor - Google Patents

Neutron detector and neutron monitor

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Publication number
JPH07176777A
JPH07176777A JP5319373A JP31937393A JPH07176777A JP H07176777 A JPH07176777 A JP H07176777A JP 5319373 A JP5319373 A JP 5319373A JP 31937393 A JP31937393 A JP 31937393A JP H07176777 A JPH07176777 A JP H07176777A
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JP
Japan
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substance
charged particles
neutron
neutrons
neutron detector
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Application number
JP5319373A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kitaguchi
博司 北口
Yasushi Miyai
裕史 宮井
Shigeru Izumi
滋 出海
Akihisa Kaihara
明久 海原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07176777A publication Critical patent/JPH07176777A/en
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Abstract

PURPOSE:To achieve the characteristics of detection sensitivity for incident neutron energy with a high sensitivity using one detection element by making thicker the effective thickness of a converter than the range of charged particles generated in the converter. CONSTITUTION:The neutron detector uses silicon semiconductor. P-type diffusion layer 2 and silicon insulation oxide film 3 are provided at the center region on the upper surface of a silicon detection element 1 and on the upper surface of the detection element 1 and the diffusion layer 2, respectively. Further, a granular converter 4 generating charged particles by reacting with thermal neutron and a proton radiator 5 generating protons by reacting with a high- speed neutron are provided on the upper surface of the insulation oxide film 3. Especially, the effective thickness of the converter 4 can be made thicker than the range of the charged particles generated in the converter 4, thus maintaining approximate x 50 sensitivity difference between low-energy and high-energy regions and achieving the response of 1cm dose equivalent wight using one detection element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は中性子検出器に係り、特
に、原子力発電所,再処理施設,加速器取扱施設等で用
いるのに好適な半導体式中性子検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neutron detector, and more particularly to a semiconductor type neutron detector suitable for use in a nuclear power plant, a reprocessing facility, an accelerator handling facility and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】中性子検出を行う線量計に対しては、I
CRP(International Committee onRadiological Prot
ection)の勧告により、後述するような1cm線量当量の
応答(入射中性子エネルギーに対する検出感度の特性)
が要求されている。この1cm線量当量の応答は、0.0
25eV〜15MeV という広い中性子のエネルギー
範囲において、約50倍の感度差(100keVを境に
熱中性子を含む低エネルギー領域の感度が高エネルギー
領域の約1/50となる)があり、何らかの手段でこの
応答差を維持する必要がある。
2. Description of the Related Art For dosimeters for neutron detection, I
CRP (International Committee on Radiological Prot
(1) dose equivalent response (characteristic of detection sensitivity to incident neutron energy)
Is required. This 1 cm dose equivalent response is 0.0
There is a sensitivity difference of about 50 times in the wide neutron energy range of 25 eV to 15 MeV (the sensitivity of the low energy region including thermal neutrons becomes about 1/50 of the high energy region at the boundary of 100 keV). It is necessary to maintain the response difference.

【0003】従来の個人被曝線量計としては、Radiatio
n 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, p.145〜p.156(1
989)に記載のものがある。この公知例は、低速中性子検
出用及び高速中性子検出用の2つの半導体式中性子検出
器を組合せて1つの個人被曝線量計を構成している。ま
た、他の従来例として、国際公開番号WO91/174
62号公報に記載のものがある。この公知例は、1つの
半導体式中性子検出素子の表面に低速中性子検出用のコ
ンバータと高速中性子検出用のプロトンラジエータを混
在させた層を形成して中性子検出器を構成している。こ
の公知例では、コンバータの実効的な厚さをコンバータ
内におけるα線の飛程を超えない範囲に設定している。
As a conventional personal dosimeter, the Radiatio
n Protection Dosimetory, Vol.27, No.3, p.145 ~ p.156 (1
989). In this known example, two individual semiconductor neutron detectors for detecting slow neutrons and for detecting fast neutrons are combined to form one personal radiation dosimeter. As another conventional example, International Publication No. WO91 / 174
There is one described in Japanese Patent No. 62-62. In this known example, a neutron detector is formed by forming a layer in which a converter for detecting slow neutrons and a proton radiator for detecting fast neutrons are mixed on the surface of one semiconductor neutron detecting element. In this known example, the effective thickness of the converter is set within a range that does not exceed the range of α rays within the converter.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記第1の従来例で
は、特に10keV〜1MeVのエネルギー範囲で1cm
線量当量の応答を満足していないし、2つの検出器を用
いているために処理回路が複雑になり、線量計が大型に
なるという問題がある。
In the above-mentioned first conventional example, 1 cm in the energy range of 10 keV to 1 MeV.
There is a problem that the response of the dose equivalent is not satisfied, the processing circuit is complicated because two detectors are used, and the dosimeter becomes large.

【0005】また、第2の従来例では、低エネルギー領
域と高エネルギー領域において約50倍の感度差をもた
せるために、α線の飛程を超えないコンバータの厚さに
対応させてプロトンラジエータの厚さを薄くする必要が
あるので、高速中性子の検出感度が低下するという問題
がある。
Further, in the second conventional example, in order to have a sensitivity difference of about 50 times in the low energy region and the high energy region, the proton radiator of the proton radiator is made to correspond to the thickness of the converter which does not exceed the range of α rays. Since it is necessary to reduce the thickness, there is a problem that the sensitivity of detecting fast neutrons is reduced.

【0006】本発明の目的は、1つの検出素子を用いて
1cm線量当量の応答を高感度で実現する中性子検出器を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a neutron detector which can realize a response of 1 cm dose equivalent with high sensitivity by using one detecting element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体放射線検出素子の表面に、熱中性
子と核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質
と、高速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する
第2の物質とを設け、前記第1の物質の実効的な厚さ
を、該物質内で発生する荷電粒子の飛程より厚くしたも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a semiconductor radiation detecting element, a first substance which causes a nuclear reaction with a thermal neutron to generate a charged particle, and a fast neutron. A second substance that generates charged particles by the interaction with is provided, and the effective thickness of the first substance is thicker than the range of the charged particles generated in the substance.

【0008】また、本発明は、半導体放射線検出素子の
表面に、熱中性子と核反応を起こして荷電粒子を発生す
る第1の物質と、高速中性子との相互作用により荷電粒
子を発生する第2の物質とを設け、さらに、前記第1の
物質とは別に、前記熱中性子を吸収する第3の物質を前
記検出素子の表面又は近傍に設け、前記第1の物質の実
効的な厚さを、該物質内で発生する荷電粒子の飛程より
厚くしたものである。
Further, according to the present invention, on the surface of the semiconductor radiation detecting element, a first substance which causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance which generates charged particles by interaction with fast neutrons. And a third substance that absorbs the thermal neutrons is provided on the surface of or in the vicinity of the detection element, separately from the first substance, and the effective thickness of the first substance is It is thicker than the range of charged particles generated in the substance.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、第1の物質のうち、該物質内
で発生する荷電粒子の飛程以下の厚さ領域の物質を熱中
性子を最高感度で検出することに利用できると共に、該
飛程を超える領域の物質による熱中性子の吸収作用を用
いて熱中性子の高速中性子に対する相対感度を低下させ
ることができる。また、第2の物質の厚さを該物質内で
発生する荷電粒子の最大飛程程度に設定することによ
り、高速中性子を最高感度で検出できる。従って、第1
の物質の厚さを調整することにより、低エネルギー領域
と高エネルギー領域における約50倍の感度差を維持
し、1つの検出素子を用いて1cm線量当量の応答を高感
度で実現することができる。
According to the present invention, among the first substances, a substance having a thickness region equal to or less than the range of charged particles generated in the substance can be used for detecting thermal neutrons with the highest sensitivity, and The relative sensitivity of thermal neutrons to fast neutrons can be reduced by using the absorption effect of thermal neutrons by substances in the range exceeding the range. Further, by setting the thickness of the second substance to the maximum range of the charged particles generated in the substance, fast neutrons can be detected with the highest sensitivity. Therefore, the first
By adjusting the thickness of the substance, it is possible to maintain a sensitivity difference of about 50 times in the low energy region and the high energy region, and to realize a response of 1 cm dose equivalent with high sensitivity using one detection element. .

【0010】また、本発明によれば、第1の物質のう
ち、該物質内で発生する荷電粒子の飛程以下の厚さ領域
の物質を熱中性子を最高感度で検出することに利用でき
ると共に、該飛程を超える領域の物質及び第3の物質に
よる熱中性子の吸収作用を用いて熱中性子の高速中性子
に対する相対感度を低下させることができる。更に、第
2の物質の厚さを該物質内で発生する荷電粒子の最大飛
程程度に設定することにより、高速中性子を最高感度で
検出できる。従って、第1の物質及び第3の物質の厚さ
を調整することにより、1つの検出素子を用いて1cm線
量当量の応答を高感度で実現することができる。
Further, according to the present invention, among the first substances, a substance in a thickness region below the range of charged particles generated in the substance can be used for detecting thermal neutrons with the highest sensitivity. The relative sensitivity of thermal neutrons to fast neutrons can be reduced by using the action of thermal neutrons absorbed by the substance in the region exceeding the range and the third substance. Furthermore, by setting the thickness of the second substance to the maximum range of the charged particles generated in the substance, fast neutrons can be detected with the highest sensitivity. Therefore, by adjusting the thicknesses of the first substance and the third substance, it is possible to realize a response of 1 cm dose equivalent with high sensitivity using one detection element.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1は本発明を半導体式中性子モニタに適用した第
1の実施例を示す。本中性子モニタは中性子を検出して
検出信号を出力する中性子検出器と、中性子検出器の出
力信号をカップリングコンデンサー10を介して入力し
増幅する前置増幅器11及び比例増幅器12と、比例増
幅器12の出力信号を計数する計数回路13と、計数回
路13の計数信号を中性子量に換算してこれを表示する
演算表示器14とから構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron monitor. This neutron monitor is a neutron detector that detects neutrons and outputs a detection signal, a preamplifier 11 and a proportional amplifier 12 that input and amplify the output signal of the neutron detector through a coupling capacitor 10, and a proportional amplifier 12. The counter circuit 13 for counting the output signals of the above, and the operation display 14 for converting the count signal of the counter circuit 13 into the neutron amount and displaying it.

【0012】本実施例の中性子検出器はシリコン半導体
を用いており、シリコン検出素子1の上面の中央領域に
P型拡散層2を、検出素子1及び拡散層2の上面にシリ
コンの酸化絶縁膜(SiO2 膜)3を設けている。更
に、酸化絶縁膜3の上面には、熱中性子と反応して荷電
粒子を発生する粒状のコンバータ4と、高速中性子と反
応してプロトンを発生するプロトンラジエータ5とを設
けている。コンバータ4としては、熱中性子と反応して
α線を発生する硼素やリチウム等を、プロトンラジエー
タ5としては、水素化合物であるパラフィン,ポリエチ
レン,エポキシ樹脂等を用いることができる。また、信
号取出電極6を酸化絶縁膜3を通して拡散層2の一部に
電気的に接続し、検出素子1の下面に設けた対向電極
(アース電極)7に対して、信号取出電極6に端子8から
逆バイアス(−V)を印加して拡散層2の下部に空乏層
9を形成する。本検出器に中性子が入射すると、熱中性
子とコンバータ4の反応で発生した荷電粒子と、高速中
性子とプロトンラジエータ5の反応で発生したプロトン
が空乏層9に入射して電子(e)−正孔(h)対の電荷を生
成し、これが中性子の検出信号となる。以下、本実施例
では硼素をコンバータ4に用いた例について説明する。
The neutron detector of this embodiment uses a silicon semiconductor. A P-type diffusion layer 2 is formed in the central region of the upper surface of the silicon detection element 1, and a silicon oxide insulating film is formed on the upper surfaces of the detection element 1 and the diffusion layer 2. (SiO 2 film) 3 is provided. Further, a granular converter 4 that reacts with thermal neutrons to generate charged particles and a proton radiator 5 that reacts with fast neutrons to generate protons are provided on the upper surface of the oxide insulating film 3. The converter 4 may be boron or lithium that reacts with thermal neutrons to generate α rays, and the proton radiator 5 may be a hydrogen compound such as paraffin, polyethylene, or epoxy resin. Further, the signal extraction electrode 6 is electrically connected to a part of the diffusion layer 2 through the oxide insulating film 3, and the counter electrode provided on the lower surface of the detection element 1 is provided.
A reverse bias (-V) is applied to the signal extraction electrode 6 from the terminal 8 with respect to the (ground electrode) 7 to form a depletion layer 9 below the diffusion layer 2. When neutrons enter the detector, the charged particles generated by the reaction of the thermal neutron and the converter 4 and the protons generated by the reaction of the fast neutron and the proton radiator 5 enter the depletion layer 9 and the electron (e) -hole. (h) A pair of charges is generated, which becomes a neutron detection signal. Hereinafter, in this embodiment, an example in which boron is used for the converter 4 will be described.

【0013】次に、図2を用いて中性子検出器の詳細を
説明する。図2では、信号取出電極6や対向電極7等は
省略している。本検出器は、図1で示した検出器本体を
中性子減速体20の中央に設け、その外側に開口部を有
する熱中性子吸収体21を設けている。中性子減速体
(モデレータとも呼ぶ)20としては、パラフィン,ポ
リエチレン等を、熱中性子吸収体21としては、硼素や
リチウムの他に、熱中性子を吸収し荷電粒子は発生しな
いカドミウム等を用いることもできる。
Next, the details of the neutron detector will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the signal extraction electrode 6, the counter electrode 7 and the like are omitted. In this detector, the detector body shown in FIG. 1 is provided in the center of the neutron moderator 20, and a thermal neutron absorber 21 having an opening is provided outside the neutron moderator 20. The neutron moderator (also referred to as a moderator) 20 may be paraffin, polyethylene, or the like, and the thermal neutron absorber 21 may be, in addition to boron or lithium, cadmium that absorbs thermal neutrons and does not generate charged particles. .

【0014】本検出器に外部から入射する熱中性子nth
は、熱中性子吸収体21の開口比(熱中性子吸収体の全
表面積に対する開口部の割合)分だけ通過し、中性子減
速体20で減速されて検出器本体に到達する。一方、高
速中性子nf は熱中性子吸収体21の吸収を受けずに、
中性子減速体20だけで減速されて検出器本体に到達す
る。
Thermal neutrons n th incident on the detector from the outside
Passes through the opening ratio of the thermal neutron absorber 21 (ratio of the openings to the total surface area of the thermal neutron absorber), is decelerated by the neutron moderator 20, and reaches the detector body. On the other hand, the fast neutrons n f are not absorbed by the thermal neutron absorber 21,
Only the neutron moderator 20 decelerates and reaches the detector body.

【0015】ここで、図3を用いて中性子モニタに要求
される1cm線量当量の応答特性について説明する。1cm
線量当量の応答は、図3に示すように、10keV〜1
MeVの間で約50倍の感度差が必要となる。中性子モニ
タの応答Rは、核反応断面積σ及び中性子フラックスφ
と次式の関係にある。
Here, the response characteristic of 1 cm dose equivalent required for the neutron monitor will be described with reference to FIG. 1 cm
The dose equivalent response is 10 keV to 1 as shown in FIG.
A sensitivity difference of about 50 times is required between MeV. The response R of the neutron monitor is the nuclear reaction cross section σ and the neutron flux φ.
And the following equation.

【0016】[0016]

【数1】 R(E)∝NB∫{σB(E)・φ(E)}dE+NP∫{σP(E)・φ(E)}dE …(数1) ここで、Eは中性子エネルギー(MeV)、NB,NP
検出に寄与する硼素と水素の原子数、σB(E),σP(E)
は硼素と水素の核反応断面積である。Eが1MeV以上
ではプロトンラジエータで発生する陽子線が検出信号の
主体となり、10keV以下では硼素の核反応で発生す
るα線が主体となる。また、1MeV以上の領域及び1
0keV以下の領域はほぼ平坦な応答となる。この応答
を図2の構成の半導体検出器で実現するには硼素の厚さ
が重要となる。
[Equation 1] R (E) ∝N B ∫ {σ B (E) ・ φ (E)} dE + N P ∫ {σ P (E) ・ φ (E)} dE (Equation 1) where E is Neutron energy (MeV), N B , N P are the numbers of boron and hydrogen atoms contributing to detection, σ B (E), σ P (E)
Is the nuclear reaction cross section of boron and hydrogen. When E is 1 MeV or more, the proton beam generated by the proton radiator is the main component of the detection signal, and when E is 10 KeV or less, the α ray generated by the nuclear reaction of boron is the main component. In addition, a region of 1 MeV or more and 1
The region below 0 keV has a substantially flat response. In order to realize this response with the semiconductor detector having the structure shown in FIG. 2, the thickness of boron is important.

【0017】検出素子の表面に設ける硼素厚と検出素子
表面における熱中性子束の関係は図4のようになる。同
図に示すように、硼素厚が厚くなるほど検出素子表面で
の熱中性子束は低下し、硼素厚が30μm以上になると
検出素子表面の中性子束は数分の1に低下する。更に、
硼素厚100μm程度では検出素子表面の中性子束は1
/10以下に低下する。厳密には、中性子モニタの構造
により応答特性は多少変わるが、例えばプロトンラジエ
ータの厚さを図3の応答特性の最大エネルギー15Me
Vに対応するプロトンの最大飛程である2mm程度とすれ
ば、硼素厚30μm〜200μmの範囲が検出素子とし
ての機械的強度を維持しつつ、1cm線量当量の応答特性
を得るために効果的な範囲となる。
The relationship between the thickness of boron provided on the surface of the detecting element and the thermal neutron flux on the surface of the detecting element is as shown in FIG. As shown in the figure, as the boron thickness increases, the thermal neutron flux on the detection element surface decreases, and when the boron thickness increases to 30 μm or more, the neutron flux on the detection element surface decreases to a fraction. Furthermore,
When the thickness of boron is about 100 μm, the neutron flux on the detector surface is 1
/ 10 or less. Strictly speaking, the response characteristic varies somewhat depending on the structure of the neutron monitor. For example, the thickness of the proton radiator is set to the maximum energy of 15 Me of the response characteristic shown in FIG.
When the maximum range of protons corresponding to V is about 2 mm, a range of boron thickness of 30 μm to 200 μm is effective for obtaining a response characteristic of 1 cm dose equivalent while maintaining the mechanical strength as a detection element. It becomes a range.

【0018】即ち、高速中性子を検出するプロトンラジ
エータの厚さを約2mmとすることにより高速中性子に対
する検出感度を最高感度に維持しつつ、検出素子表面に
設ける硼素のうち、硼素内のα線(1.47MeV)の飛
程である約10μmを超える厚さの部分を熱中性子の吸
収体として用いることにより高速中性子に対する熱中性
子の相対感度を約1/50に調整できるので、1cm線量
当量の応答特性を達成することができる。この際、硼素
の厚さの他に、図2の熱中性子吸収体21の厚さや開口
比、中性子減速体20の厚さなども合わせて調整するこ
とにより、1cm線量当量の応答特性をより確実に達成で
きる。
That is, by setting the thickness of the proton radiator for detecting fast neutrons to about 2 mm, the detection sensitivity to fast neutrons is maintained at the highest sensitivity, and among the boron provided on the surface of the detection element, α rays in boron ( The relative sensitivity of thermal neutrons to fast neutrons can be adjusted to about 1/50 by using a portion with a thickness of more than about 10 μm, which is a range of 1.47 MeV), as a response of 1 cm dose equivalent. The characteristics can be achieved. At this time, in addition to the thickness of boron, by adjusting the thickness and aperture ratio of the thermal neutron absorber 21 and the thickness of the neutron moderator 20 of FIG. Can be achieved.

【0019】以上の説明のように、従来硼素内のα線の
最大飛程である約10μmより厚く設けた硼素は熱中性
子検出に寄与せず無意味な存在であると考えられていた
ものが、本発明では、1cm線量当量の応答調整には極め
て重要な役割を果たしていることがわかる。尚、上述し
た硼素厚とは実効的な硼素の厚さを意味し、図2で示し
たように、他の物質であるプロトンラジエータ5と混在
する場合はその混在比分に相当する厚さとなる。即ち、
硼素の見かけの厚さをt0、空隙率をεとすると、実効的
な硼素の厚さtは、t=t0(1−ε) で表わせる。ここ
で、空隙率εとは、硼素の見かけの厚さt0 内における
硼素以外の物質(ガスも含む)が占める体積の割合を表
わす。言い換えれば、ここで述べた硼素厚とは100%
10Bの厚さに換算した厚さである。また、硼素以外の
核反応物質(ウラン等)をコンバータとして用いる場合
にも、コンバータの実効的な厚さをその物質が発生する
荷電粒子の飛程以上の厚さとすることが必要となる。
As described above, conventionally, it has been considered that the boron, which is provided thicker than the maximum range of α rays in boron, about 10 μm, is meaningless because it does not contribute to the detection of thermal neutrons. It can be seen that the present invention plays a very important role in adjusting the response of 1 cm dose equivalent. The above-mentioned boron thickness means the effective thickness of boron, and when it is mixed with the proton radiator 5, which is another substance, as shown in FIG. 2, it has a thickness corresponding to the mixing ratio. That is,
Assuming that the apparent thickness of boron is t 0 and the porosity is ε, the effective thickness t of boron can be expressed by t = t 0 (1-ε). Here, the porosity ε represents the ratio of the volume occupied by substances (including gas) other than boron within the apparent thickness t 0 of boron. In other words, the boron thickness described here is 100%
It is the thickness converted to the thickness of 10 B. Also, when using a nuclear reaction substance (such as uranium) other than boron as the converter, it is necessary to make the effective thickness of the converter equal to or larger than the range of the charged particles generated by the substance.

【0020】図5に第1の実施例を実現した中性子モニ
タの応答特性の測定例を示す。同図から、1cm線量当量
の応答に高精度で一致する特性を有する中性子モニタを
実現できていることがわかる。
FIG. 5 shows an example of measuring the response characteristics of the neutron monitor that realizes the first embodiment. From the figure, it can be seen that a neutron monitor having characteristics that match the response of 1 cm dose equivalent with high accuracy can be realized.

【0021】次に、図6を用いて本発明を半導体式中性
子検出器に適用した第2の実施例を説明する。本実施例
では、検出素子1の表面にコンバータ4とプロトンラジ
エータ5を設け、検出素子1の表面から所定の距離を隔
てた近傍に硼素と異なる熱中性子吸収体22(例えば、
リチウムやウラン等)を設けている。同図では、中性子
検出器の基本構成を模式的に示しており、図2で示した
中性子減速体20や熱中性子吸収体21を含む他の詳細
構成は省略している。
Next, a second embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron detector will be described with reference to FIG. In this embodiment, a converter 4 and a proton radiator 5 are provided on the surface of the detection element 1, and a thermal neutron absorber 22 different from boron (for example,
Lithium and uranium). In the figure, the basic configuration of the neutron detector is schematically shown, and other detailed configurations including the neutron moderator 20 and the thermal neutron absorber 21 shown in FIG. 2 are omitted.

【0022】図6の構造を有する検出器の場合、現実に
は左右両側から熱中性子が入射するので、検出器に入射
した熱中性子はコンバータ4及び熱中性子吸収体22に
より吸収され、熱中性子束は曲線23のようにコンバー
タ4と熱中性子吸収体22の付近において最も減衰した
(歪んだ)分布を持つ。同図では、第2の実施例による
感度調整を説明するために、検出器の左側からのみ熱中
性子が入射すると仮定して、検出器構造材の位置に対す
る熱中性子束の変化を示した。検出器の左側から入射し
た熱中性子束φ0 は、熱中性子吸収体22及びコンバー
タ4で吸収されてφ1 まで減衰し、検出素子1に至る。
In the case of the detector having the structure of FIG. 6, thermal neutrons actually enter from both the left and right sides, so the thermal neutrons incident on the detector are absorbed by the converter 4 and the thermal neutron absorber 22, and the thermal neutron flux Has the most attenuated (distorted) distribution in the vicinity of the converter 4 and the thermal neutron absorber 22 as shown by the curve 23. In the figure, in order to explain the sensitivity adjustment according to the second embodiment, it is assumed that thermal neutrons are incident only from the left side of the detector, and the change of the thermal neutron flux with respect to the position of the detector structural material is shown. Thermal neutron flux phi 0 incident from the left side of the detector is absorbed by the thermal neutron absorber 22 and the converter 4 decayed to phi 1, reaches the detecting element 1.

【0023】本実施例では、コンバータ4として硼素を
用いその厚さを10μm、プロトンラジエータ5の厚さ
を2mmとし、コンバータ4と熱中性子吸収体22の厚さ
の和を30μm〜200μmとする。本構成では、熱中
性子と熱中性子吸収体22との反応により発生する荷電
粒子の飛程はプロトンラジエータ5の厚さに比べて十分
に小さいので、熱中性子吸収体22は検出素子1による
熱中性子検出には寄与しない。即ち、本実施例によれ
ば、コンバータ4及びプロトンラジエータ5の厚さをそ
れぞれ熱中性子及び高速中性子の最高感度にほぼ設定
し、熱中性子吸収体22による熱中性子の吸収作用を利
用して高速中性子に対する熱中性子の相対感度を約1/
50に調整することにより、1cm線量当量の応答を容易
に実現することができる。尚、図6では、熱中性子吸収
体22とプロトンラジエータ5を離して示しているが、
これらを接するように設けても良いし、熱中性子吸収体
22としてカドミウム等を用いることもできる。
In the present embodiment, boron is used as the converter 4, its thickness is 10 μm, the thickness of the proton radiator 5 is 2 mm, and the total thickness of the converter 4 and the thermal neutron absorber 22 is 30 μm to 200 μm. In this configuration, the range of the charged particles generated by the reaction between the thermal neutrons and the thermal neutron absorber 22 is sufficiently smaller than the thickness of the proton radiator 5, so that the thermal neutron absorber 22 uses the thermal neutrons generated by the detection element 1. Does not contribute to detection. That is, according to the present embodiment, the thicknesses of the converter 4 and the proton radiator 5 are set to the maximum sensitivity of thermal neutrons and fast neutrons, respectively, and the fast neutrons are absorbed by the thermal neutron absorber 22. Relative sensitivity of thermal neutrons to
By adjusting to 50, the response of 1 cm dose equivalent can be easily realized. In FIG. 6, the thermal neutron absorber 22 and the proton radiator 5 are shown separately.
They may be provided in contact with each other, or cadmium or the like may be used as the thermal neutron absorber 22.

【0024】次に、図7を用いて本発明を半導体式中性
子検出器に適用した第3の実施例を説明する。本実施例
は、図6に示した第2の実施例の検出素子1の背面から
所定の距離を隔てた近傍にも熱中性子吸収体22と同じ
物質からなる熱中性子吸収体25を設けている。図7
も、図6と同様に、中性子検出器の基本構成を模式的に
示したものであり、図2で示した中性子減速体20や熱
中性子吸収体21を含む他の詳細構成は省略している。
また、第3の実施例による感度調整を説明するために、
検出器の左側からのみ熱中性子が入射すると仮定して、
検出器構造材の位置に対する熱中性子束の変化を示して
いる。検出器の左側から入射した熱中性子束φ0 は、熱
中性子吸収体22及びコンバータ4で吸収されφ1 まで
減衰して検出素子1に至り、更に熱中性子吸収体25で
吸収されてφ2 まで減衰する。
Next, a third embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron detector will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a thermal neutron absorber 25 made of the same material as the thermal neutron absorber 22 is provided in the vicinity of a predetermined distance from the back surface of the detection element 1 of the second embodiment shown in FIG. . Figure 7
6 also schematically shows the basic configuration of the neutron detector as in FIG. 6, and other detailed configurations including the neutron moderator 20 and the thermal neutron absorber 21 shown in FIG. 2 are omitted. .
Further, in order to explain the sensitivity adjustment according to the third embodiment,
Assuming that thermal neutrons are incident only from the left side of the detector,
The change in thermal neutron flux with respect to the position of the detector structure is shown. Thermal neutron flux phi 0 incident from the left side of the detector, the heat is absorbed by neutron absorbers 22 and converter 4 attenuated to phi 1 reaches the detector element 1, to 2 phi is further absorbed by the thermal neutron absorber 25 Decay.

【0025】本実施例でも、コンバータ4として硼素を
用いその厚さを10μm、プロトンラジエータ5の厚さ
を2mmとし、コンバータ4と熱中性子吸収体22及び2
5の厚さの和を30μm〜200μmとする。本構成で
は、熱中性子と熱中性子吸収体25との反応によっても
荷電粒子が発生するが、その飛程は検出素子1の厚さに
比べて十分に小さいので、熱中性子吸収体22及び25
は検出素子1による熱中性子検出には寄与しない。即
ち、本実施例によれば、コンバータ4及びプロトンラジ
エータ5の厚さをそれぞれ熱中性子及び高速中性子の最
高感度にほぼ設定し、熱中性子吸収体22及び25によ
る熱中性子の吸収作用を利用して高速中性子に対する熱
中性子の相対感度を約1/50に調整することにより、
1cm線量当量の応答を容易に実現することができる。も
ちろん、熱中性子吸収体22及び25の厚さは材料の核
反応断面積を考慮して設定する必要がある。
Also in this embodiment, boron is used as the converter 4, the thickness thereof is 10 μm, the thickness of the proton radiator 5 is 2 mm, and the converter 4 and the thermal neutron absorbers 22 and 2 are used.
The sum of the thicknesses of 5 is 30 μm to 200 μm. In this configuration, charged particles are also generated by the reaction between the thermal neutrons and the thermal neutron absorber 25, but the range thereof is sufficiently smaller than the thickness of the detection element 1, so the thermal neutron absorbers 22 and 25
Does not contribute to thermal neutron detection by the detection element 1. That is, according to the present embodiment, the thicknesses of the converter 4 and the proton radiator 5 are set to the maximum sensitivity of thermal neutrons and fast neutrons, respectively, and the thermal neutron absorbers 22 and 25 absorb the thermal neutrons. By adjusting the relative sensitivity of thermal neutrons to fast neutrons to about 1/50,
A response of 1 cm dose equivalent can be easily realized. Of course, the thickness of the thermal neutron absorbers 22 and 25 needs to be set in consideration of the nuclear reaction cross section of the material.

【0026】尚、図7では、熱中性子吸収体22とプロ
トンラジエータ5の間、及び検出素子1と熱中性子吸収
体25の間を離して示しているが、これらを接するよう
に設けても良いし、熱中性子吸収体22や25としてカ
ドミウム等を用いることもできる。
Although the thermal neutron absorber 22 and the proton radiator 5 are separated from each other and the detection element 1 and the thermal neutron absorber 25 are separated from each other in FIG. 7, they may be provided so as to be in contact with each other. However, cadmium or the like can be used as the thermal neutron absorbers 22 and 25.

【0027】以上の実施例は、数1で中性子検出に寄与
する中性子コンバータ及びプロトンラジエータの厚さに
対応する原子数NB 及びNP を最も高感度になる条件で
一定に維持し、低エネルギー領域の中性子フラックスφ
(E)を低下させることにより中性子の低エネルギー領域
と高エネルギー領域の大きな感度差を形成するものであ
る。
In the above embodiment, the number of atoms N B and N P corresponding to the thicknesses of the neutron converter and the proton radiator that contribute to neutron detection in the number 1 are kept constant under the condition of the highest sensitivity, and the low energy is maintained. Neutron flux φ
By lowering (E), a large difference in sensitivity between the low energy region and the high energy region of neutrons is formed.

【0028】また、1cm線量当量の応答を実現する別の
手段としては、数1の中性子検出に寄与する中性子コン
バータ及びプロトンラジエータの原子数NB 及びNP
体が大きく異なるように、検出素子表面に設ける中性子
コンバータ及びプロトンラジエータの厚さを調整するこ
とによっても中性子の低エネルギー領域と高エネルギー
領域の大きな感度差を形成することが可能である。
As another means for realizing a 1 cm dose equivalent response, the number of atoms N B and N P of the neutron converter and the proton radiator contributing to the detection of neutrons of the number 1 is so different that the detection element surface is greatly different. It is also possible to form a large difference in sensitivity between the low energy region and the high energy region of neutrons by adjusting the thicknesses of the neutron converter and the proton radiator provided in.

【0029】上記別の手段に関しても、中性子コンバー
タとして硼素を用いる例で説明する。プロトンラジエー
タの厚さを2mmより薄くして前記50倍の感度差を維持
するためには、(1)検出信号に寄与する硼素の厚さを1
0μmに比べて十分に薄くし、検出素子の外部には熱中
性子を吸収する硼素を設けないこと、又は、(2)検出素
子の外部に設ける硼素の厚さを厚くして熱中性子束の歪
を十分に大きくすること、が必要になる。
The other means will be described with an example in which boron is used as the neutron converter. In order to maintain the 50-fold sensitivity difference by making the thickness of the proton radiator thinner than 2 mm, (1) the thickness of boron contributing to the detection signal is set to 1
It should be sufficiently thinner than 0 μm, and no boron that absorbs thermal neutrons should not be provided outside the detection element, or (2) the boron provided outside the detection element should be thickened to distort the thermal neutron flux. Needs to be large enough.

【0030】図8に検出素子に設けるプロトンラジエー
タの厚さをパラメータにした1cm線量当量の応答を満足
する硼素厚の設計条件を示す。(1)の条件で1cm線量
当量の応答を満足する関係が図8の直線30で、(2)
の条件で1cm線量当量の応答を満足する関係が図8の曲
線31である。図8の直線30はプロトンラジエータ厚
に比例した薄い厚さの硼素を設ける条件を表わし、曲線
31はプロトンラジエータ厚に逆比例した厚い厚さの硼
素を設ける条件を表わしている。これらの条件は中性子
モニタの絶対感度を低下させることになるものの、1cm
線量当量の応答は十分に満足できる。上記(1)の条件
は100〜1000Å程度の薄膜硼素を均一に設ける技
術が必要となるので検出器の製作が難しく、また応答の
微調節の点でも難しい。一方、(2)の条件は技術的に
も製作が容易で、応答調節の点でも柔軟性がある。
FIG. 8 shows the boron thickness design conditions that satisfy the response of 1 cm dose equivalent with the thickness of the proton radiator provided in the detection element as a parameter. The relationship satisfying the response of 1 cm dose equivalent under the condition of (1) is the straight line 30 in FIG.
The relationship satisfying the response of 1 cm dose equivalent under the condition of is the curve 31 in FIG. A straight line 30 in FIG. 8 represents a condition for providing a thin boron film in proportion to the proton radiator thickness, and a curve 31 represents a condition for providing a thick boron film in inverse proportion to the proton radiator thickness. Although these conditions reduce the absolute sensitivity of the neutron monitor, they are 1 cm
The dose equivalent response is fully satisfactory. The condition of (1) above requires a technique for uniformly providing a thin film boron of about 100 to 1000 Å, so that it is difficult to manufacture a detector and it is also difficult to finely adjust the response. On the other hand, the condition (2) is technically easy to manufacture and flexible in terms of response adjustment.

【0031】次に、図9を用いて本発明を半導体式中性
子検出器に適用した第4の実施例を説明する。一般に、
中性子検出の指向性を排除するためには検出器形状を球
形にするのが最も良いが、製作工数が増えてコスト高に
なる。このため、本実施例では検出器形状として球に近
い円柱形状を採用している。即ち、円板状の検出素子1
の表面にコンバータ4とプロトンラジエータ5を層状に
設け、その周りを中空円柱状の中性子減速体20及び開
口部を有する熱中性子吸収体21で覆う。
Next, a fourth embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron detector will be described with reference to FIG. In general,
In order to eliminate the directivity of neutron detection, it is best to make the detector shape spherical, but this increases the number of manufacturing steps and increases the cost. For this reason, in this embodiment, a cylindrical shape close to a sphere is adopted as the detector shape. That is, the disc-shaped detection element 1
The converter 4 and the proton radiator 5 are provided in a layered form on the surface of, and the periphery thereof is covered with a hollow cylindrical neutron moderator 20 and a thermal neutron absorber 21 having an opening.

【0032】本実施例では、プロトンラジエータ5の厚
さを機械的強度で決まる下限である約0.3mm 以上、プ
ロトンラジエータ5内のプロトンの最大飛程に対応する
上限である約2mm以下とすると共に、コンバータ4及び
熱中性子吸収体21として硼素を用い、その厚さの和を
30μm〜200μmの範囲内でプロトンラジエータ5
の厚さに応じて設定する。厚さの設定基準として図8の
関係を用いることにより、1cm線量当量の応答を達成す
ることができる。更に、検出器の直径Dと高さLを等し
くすると共に、中性子減速体20の径方向及び高さ方向
の肉厚、並びに熱中性子吸収体21の径方向及び高さ方
向の肉厚をそれぞれ同じにすることにより、単純で指向
性のない検出器を容易に実現できる。
In this embodiment, the thickness of the proton radiator 5 is set to about 0.3 mm or more, which is the lower limit determined by the mechanical strength, and about 2 mm or less, which is the upper limit corresponding to the maximum range of protons in the proton radiator 5. At the same time, boron is used as the converter 4 and the thermal neutron absorber 21, and the sum of the thicknesses of the proton radiator 5 is within the range of 30 μm to 200 μm.
Set according to the thickness of. A response of 1 cm dose equivalent can be achieved by using the relationship of FIG. 8 as a setting criterion of thickness. Further, the diameter D and the height L of the detector are made equal, and the wall thicknesses of the neutron moderator 20 in the radial direction and the height direction and the wall thicknesses of the thermal neutron absorber 21 in the radial direction and the height direction are the same. By doing so, a simple and non-directional detector can be easily realized.

【0033】尚、本実施例では、熱中性子吸収体21と
して硼素を用いた例を示したが、硼素の代わりにリチウ
ム,ウラン,カドミウム等を用いても良く、この場合
は、これらの吸収体による熱中性子の吸収量を考慮し
て、図8のプロトンラジエータ厚に対する硼素厚の関係
を訂正し、これに従って、コンバータ4の厚さを設定す
ることにより、1cm線量当量の応答を達成することがで
きる。更に、コンバータ4としては、図1に示したよう
な粒状のものを用いても良く、この場合は、実効的厚さ
によって感度を調整すれば良い。
In this embodiment, boron is used as the thermal neutron absorber 21, but lithium, uranium, cadmium or the like may be used instead of boron. In this case, these absorbers are used. In consideration of the absorption amount of thermal neutrons due to, the relationship between the thickness of the boron and the thickness of the proton radiator in FIG. 8 is corrected, and by setting the thickness of the converter 4 accordingly, a response of 1 cm dose equivalent can be achieved. it can. Further, as the converter 4, a granular one as shown in FIG. 1 may be used, and in this case, the sensitivity may be adjusted by the effective thickness.

【0034】次に、図10に本発明をサーベイメータに
適用した第5の実施例を示す。本サーベイメータは、前
述の中性子検出器を内蔵する中性子減速体20と、検出
器の検出信号を計測する計測系及び計測系の計測信号を
用いて1cm線量当量の値を演算する演算器を内蔵する計
測演算部32と、計測演算部32の演算結果を表示する
表示器33とを備える。このように、本発明を適用した
中性子検出器をサーベイメータに用いることにより、1
cm線量当量の応答を高感度で得られる実用的な中性子サ
ーベイメータを容易に実現することができる。
Next, FIG. 10 shows a fifth embodiment in which the present invention is applied to a survey meter. This survey meter has a neutron moderator 20 that incorporates the neutron detector described above, a measurement system that measures the detection signal of the detector, and a calculator that calculates the value of 1 cm dose equivalent using the measurement signal of the measurement system. The measurement / calculation unit 32 and the display 33 for displaying the calculation result of the measurement / calculation unit 32 are provided. Thus, by using the neutron detector to which the present invention is applied in the survey meter,
A practical neutron survey meter that can obtain a cm dose equivalent response with high sensitivity can be easily realized.

【0035】更に、図11に本発明を中性子個人被曝線
量計に適用した第6の実施例を示す。本線量計は、前述
の中性子検出器37と、検出器37の検出信号を増幅し
て計数する放射線計測回路38と、計測回路38の計測
信号を用いて被曝線量を演算する演算器39と、演算器
39で求めた被曝線量をLCD等で表示する表示器40
と、放射線計測回路38,演算器39及び表示器40に
電力を供給するバッテリー34と、これらを収納する携
帯用ケース35と、携帯用ケース35ごと人体の胸部に
固定するクリップ36とを備える。ここで、放射線計測
回路32は図1に示したカップリングコンデンサー1
0,前置増幅器11,比例増幅器12、及び計数回路1
3を内蔵する。個人被曝線量計は携帯使用のため大きな
中性子減速体を検出器の周囲に配置できない。しかし、
人体そのものが中性子減速体の役目を果たすので、1cm
線量当量の応答を容易に維持することができる。このよ
うに、本発明を適用した中性子検出器を個人被曝線量計
に用いることによって、より正確な個人被曝線量当量の
管理が可能になる。
Furthermore, FIG. 11 shows a sixth embodiment in which the present invention is applied to a neutron individual exposure dosimeter. The present dosimeter is a neutron detector 37 described above, a radiation measurement circuit 38 that amplifies and counts the detection signal of the detector 37, a calculator 39 that calculates the exposure dose using the measurement signal of the measurement circuit 38, Display 40 for displaying the dose of radiation obtained by the calculator 39 on an LCD or the like
A battery 34 for supplying electric power to the radiation measuring circuit 38, the computing unit 39 and the display 40, a carrying case 35 for housing these, and a clip 36 for fixing the carrying case 35 to the chest of the human body. Here, the radiation measuring circuit 32 is the coupling capacitor 1 shown in FIG.
0, preamplifier 11, proportional amplifier 12, and counting circuit 1
Built-in 3. The personal dosimeter cannot carry a large neutron moderator around the detector because it is portable. But,
Since the human body itself acts as a neutron moderator, 1 cm
The dose equivalent response can be easily maintained. As described above, by using the neutron detector to which the present invention is applied in the personal radiation dosimeter, it becomes possible to more accurately manage the personal radiation dose equivalent.

【0036】以上説明したように、本発明を用いること
により低エネルギー領域と高エネルギー領域で約50倍
の差がある1cm線量当量の応答特性を1つの半導体検出
器で容易にかつ高感度に達成し、実用的な各種の中性子
モニタを実現することができる。尚、以上の実施例では
シリコン半導体を用いた例で説明したが、他の半導体材
料や化合物半導体を用いる中性子検出器にも容易に適用
できる。
As described above, by using the present invention, the response characteristic of 1 cm dose equivalent having a difference of about 50 times in the low energy region and the high energy region can be easily and highly sensitively achieved with one semiconductor detector. However, various practical neutron monitors can be realized. In the above embodiments, an example using a silicon semiconductor has been described, but it can be easily applied to a neutron detector using another semiconductor material or a compound semiconductor.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、1つの検出素子を用い
て1cm線量当量の応答を高感度で実現する中性子検出器
を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a neutron detector which realizes a response of 1 cm dose equivalent with high sensitivity by using one detecting element.

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

【図1】本発明を半導体式中性子モニタに適用した第1
の実施例を示す図。
FIG. 1 is a first example in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron monitor.
FIG.

【図2】図1の中性子検出器の詳細説明図。FIG. 2 is a detailed explanatory view of the neutron detector of FIG.

【図3】1cm線量当量の応答特性の説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a response characteristic of 1 cm dose equivalent.

【図4】検出素子表面に設ける硼素厚と検出素子表面に
おける熱中性子束の関係図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of boron provided on the surface of the detection element and the thermal neutron flux on the surface of the detection element.

【図5】第1の実施例を実現した中性子モニタの応答特
性の測定例を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of measurement of response characteristics of a neutron monitor that realizes the first embodiment.

【図6】本発明を半導体式中性子モニタに適用した第2
の実施例を示す図。
FIG. 6 is a second example in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron monitor.
FIG.

【図7】本発明を半導体式中性子モニタに適用した第3
の実施例を示す図。
FIG. 7 is a third example in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron monitor.
FIG.

【図8】1cm線量当量の応答を満足するためのプロトン
ラジエータ厚に対する硼素厚の条件を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing conditions of boron thickness with respect to proton radiator thickness for satisfying a response of 1 cm dose equivalent.

【図9】本発明を半導体式中性子モニタに適用した第4
の実施例を示す図。
FIG. 9 is a fourth example in which the present invention is applied to a semiconductor type neutron monitor.
FIG.

【図10】本発明をサーベイメータに適用した第5の実
施例を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment in which the present invention is applied to a survey meter.

【図11】本発明を中性子個人被曝線量計に適用した第
6の実施例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a sixth embodiment in which the present invention is applied to a neutron individual exposure dosimeter.

【符号の説明】 1…検出素子、2…P型拡散層、3…酸化絶縁膜、4…
コンバータ、5…プロトンラジエータ、6…信号取出電
極、7…対向電極、8…端子、9…空乏層、10…カッ
プリングコンデンサー、11…前置増幅器、12…比例
増幅器、13…計数回路、14…演算表示器、20…中
性子減速体、21,22,25…熱中性子吸収体、32
…計測演算部、33…表示器、34…バッテリー、35
…携帯用ケース、36…クリップ、37…中性子検出
器、38…計測回路、39…演算器、40…表示器。
[Explanation of Codes] 1 ... Detector element, 2 ... P-type diffusion layer, 3 ... Oxide insulating film, 4 ...
Converter, 5 ... Proton radiator, 6 ... Signal extraction electrode, 7 ... Counter electrode, 8 ... Terminal, 9 ... Depletion layer, 10 ... Coupling capacitor, 11 ... Preamplifier, 12 ... Proportional amplifier, 13 ... Counting circuit, 14 ... Calculation display device, 20 ... Neutron moderator, 21, 22, 25 ... Thermal neutron absorber, 32
… Measurement and calculation unit, 33… Display, 34… Battery, 35
... carrying case, 36 ... clip, 37 ... neutron detector, 38 ... measurement circuit, 39 ... arithmetic unit, 40 ... indicator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海原 明久 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Akihisa Umihara 5-2-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Omika factory

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質の実効的な厚さを、該物質内で発生する
荷電粒子の飛程より厚くしたことを特徴とする中性子検
出器。
1. A semiconductor radiation detection element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by an interaction with fast neutrons. In the neutron detector that detects the neutrons by detecting the charged particles, the effective thickness of the first substance is thicker than the range of the charged particles generated in the substance. Neutron detector.
【請求項2】請求項1に記載の中性子検出器において、
前記実効的な厚さtは、前記第1の物質の見かけの厚さ
0 及び空隙率εを用いて、t=t0(1−ε) で表わさ
れることを特徴とする中性子検出器。
2. The neutron detector according to claim 1, wherein
The neutron detector characterized in that the effective thickness t is expressed by t = t 0 (1-ε) using the apparent thickness t 0 of the first substance and the porosity ε.
【請求項3】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質の実効的な厚さが30μm〜200μm
の範囲にあることを特徴とする中性子検出器。
3. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, wherein an effective thickness of the first substance is 30 μm to 200 μm
Neutron detector characterized by being in the range of.
【請求項4】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質の実効的な厚さを、該物質内で発生する
荷電粒子の飛程より厚くし、 前記第2の物質の厚さを、該物質内で発生する荷電粒子
の最大飛程程度にしたことを特徴とする中性子検出器。
4. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, wherein the effective thickness of the first substance is thicker than the range of the charged particles generated in the substance, A neutron detector characterized in that the thickness of the substance is set to the maximum range of charged particles generated in the substance.
【請求項5】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質の実効的な厚さが30μm〜200μm
の範囲にあり、 前記第2の物質の厚さが2mm程度であることを特徴とす
る中性子検出器。
5. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, wherein an effective thickness of the first substance is 30 μm to 200 μm
And a thickness of the second substance is about 2 mm.
【請求項6】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質とは別に、前記熱中性子を吸収する第3
の物質を前記検出素子の表面又は近傍に設け、 前記第1の物質の実効的な厚さを、該物質内で発生する
荷電粒子の飛程より厚くし、 前記第1の物質及び第3の物質の実効的な厚さの和が、
30μm〜200μmの範囲にあることを特徴とする中
性子検出器。
6. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, the third neutron detector absorbing the thermal neutrons separately from the first substance.
The substance is provided on or near the surface of the detection element, and the effective thickness of the first substance is made thicker than the range of the charged particles generated in the substance. The sum of the effective thicknesses of substances is
A neutron detector having a range of 30 μm to 200 μm.
【請求項7】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質とは別に、前記熱中性子を吸収する第3
の物質を前記検出素子の表面又は近傍に設け、 前記第1の物質の実効的な厚さを、該物質内で発生する
荷電粒子の飛程より厚くし、 前記第1の物質及び第3の物質の実効的な厚さの和が、
30μm〜200μmの範囲にあり、 前記第2の物質の厚さを、該物質内で発生する荷電粒子
の最大飛程程度にしたことを特徴とする中性子検出器。
7. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by an interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, the third neutron detector absorbing the thermal neutrons separately from the first substance.
The substance is provided on or near the surface of the detection element, and the effective thickness of the first substance is made thicker than the range of the charged particles generated in the substance. The sum of the effective thicknesses of substances is
The neutron detector is in the range of 30 μm to 200 μm, and the thickness of the second substance is set to a maximum range of charged particles generated in the substance.
【請求項8】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質とは別に、前記熱中性子を吸収する第3
の物質を前記検出素子の表面又は近傍に設け、 前記第1の物質の実効的な厚さを、該物質内で発生する
荷電粒子の飛程より厚くし、 前記第1の物質及び第3の物質の実効的な厚さの和が、
30μm〜200μmの範囲にあり、 前記第2の物質の厚さが2mm程度であることを特徴とす
る中性子検出器。
8. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. A neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, the third neutron detector absorbing the thermal neutrons separately from the first substance.
The substance is provided on or near the surface of the detection element, and the effective thickness of the first substance is made thicker than the range of the charged particles generated in the substance. The sum of the effective thicknesses of substances is
The neutron detector is in the range of 30 μm to 200 μm, and the thickness of the second substance is about 2 mm.
【請求項9】半導体放射線検出素子の表面に熱中性子と
核反応を起こして荷電粒子を発生する第1の物質と、高
速中性子との相互作用により荷電粒子を発生する第2の
物質とを設け、前記荷電粒子を検出することにより前記
中性子を検出する中性子検出器において、 前記第1の物質は硼素で、その実効的な厚さが30μm
〜200μmの範囲にあり、 前記第2の物質が水素化合物で、その厚さが2mm程度で
あることを特徴とする中性子検出器。
9. A semiconductor radiation detecting element is provided with a first substance that causes a nuclear reaction with thermal neutrons to generate charged particles, and a second substance that generates charged particles by interaction with fast neutrons. In the neutron detector for detecting the neutrons by detecting the charged particles, the first substance is boron, and the effective thickness is 30 μm.
To 200 μm, wherein the second substance is a hydrogen compound, and the thickness thereof is about 2 mm.
【請求項10】請求項1乃至9の何れかに記載の中性子
検出器において、該検出器はその外側を中性子減速体又
は熱中性子吸収体或いはその両方で覆われていることを
特徴とする中性子検出器。
10. The neutron detector according to claim 1, wherein the detector is covered with a neutron moderator and / or a thermal neutron absorber on both sides of the detector. Detector.
【請求項11】請求項1乃至9の何れかに記載の中性子
検出器と、該検出器の検出信号を増幅する増幅器と、該
増幅器の出力信号を計数する計数回路と、該計数回路の
出力信号を演算して演算結果を表示する演算表示器とを
備えたことを特徴とする中性子モニタ。
11. A neutron detector according to claim 1, an amplifier for amplifying a detection signal of the detector, a counting circuit for counting an output signal of the amplifier, and an output of the counting circuit. A neutron monitor, comprising: a calculation display for calculating a signal and displaying a calculation result.
【請求項12】請求項1乃至9の何れかに記載の中性子
検出器を備えたことを特徴とする中性子個人被曝線量
計。
12. A neutron individual exposure dosimeter comprising the neutron detector according to any one of claims 1 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000249796A (en) * 1999-03-03 2000-09-14 Japan Atom Energy Res Inst Radiation measuring device using stimulable phosphor and method thereof
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