JPH08292269A - 光核反応断面積の判定方法、原子核変換方法およびゲルマニウム検出器 - Google Patents
光核反応断面積の判定方法、原子核変換方法およびゲルマニウム検出器Info
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- JPH08292269A JPH08292269A JP7096532A JP9653295A JPH08292269A JP H08292269 A JPH08292269 A JP H08292269A JP 7096532 A JP7096532 A JP 7096532A JP 9653295 A JP9653295 A JP 9653295A JP H08292269 A JPH08292269 A JP H08292269A
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高エネルギーγ線の高分解能測定と原子核変
換効率の改善。 【構成】 Ｇｅ検出器で、γ線の入射方向が全長２０セ
ンチ以上になるよう複数個接続されたゲルマニウム結晶
１からなる主検出部、それを冷却する冷却層５、主検出
部から逃散する光子を検出するＢＧＯシンチレータ７を
含む。入射方向の奥行きが長いため、高エネルギーのγ
線であっても正確に検出することが可能となる。特定原
子核にγ線を照射したとき、照射前後のγ線強度変化を
前記の検出器で正確に測定し、この原子核の光核反応断
面積を求める。つづいて、光核反応断面積が最大になる
エネルギーを持つγ線を原子核に照射し、核変換を促進
する。
換効率の改善。 【構成】 Ｇｅ検出器で、γ線の入射方向が全長２０セ
ンチ以上になるよう複数個接続されたゲルマニウム結晶
１からなる主検出部、それを冷却する冷却層５、主検出
部から逃散する光子を検出するＢＧＯシンチレータ７を
含む。入射方向の奥行きが長いため、高エネルギーのγ
線であっても正確に検出することが可能となる。特定原
子核にγ線を照射したとき、照射前後のγ線強度変化を
前記の検出器で正確に測定し、この原子核の光核反応断
面積を求める。つづいて、光核反応断面積が最大になる
エネルギーを持つγ線を原子核に照射し、核変換を促進
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子核の光核反応断面
積、特にその値が極大となるエネルギーレベルを判定す
る方法に関する。また本発明は、前記判定方法を使用す
ることによって実施することの可能な原子核変換方法に
関する。さらに本発明は、前記判定方法の実施に使用す
ることの可能なゲルマニウム検出器に関する。
積、特にその値が極大となるエネルギーレベルを判定す
る方法に関する。また本発明は、前記判定方法を使用す
ることによって実施することの可能な原子核変換方法に
関する。さらに本発明は、前記判定方法の実施に使用す
ることの可能なゲルマニウム検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子炉を運転する場合、対処すべき問題
のひとつに高レベル放射性廃棄物の処理がある。現在の
ところ、この放射性廃棄物の最終処理として一般的に行
われているのは、放射性廃棄物をガラス固化体やアスフ
ァルト固化体に封じ込めて保管し、崩壊による放射能の
減少を待つ方法である。しかし、セシウム１３７やスト
ロンチウム９０のように比較的半減期の長いものについ
ては、保管すべき期間が長期に及び、保管場所の選定お
よび確保が困難となる。従って、かかる自然崩壊を待つ
だけではなく、なんらかの人工的処理を加えることによ
って崩壊を加速する処理（以下「消滅処理」という）に
対する要望が生まれつつある。
のひとつに高レベル放射性廃棄物の処理がある。現在の
ところ、この放射性廃棄物の最終処理として一般的に行
われているのは、放射性廃棄物をガラス固化体やアスフ
ァルト固化体に封じ込めて保管し、崩壊による放射能の
減少を待つ方法である。しかし、セシウム１３７やスト
ロンチウム９０のように比較的半減期の長いものについ
ては、保管すべき期間が長期に及び、保管場所の選定お
よび確保が困難となる。従って、かかる自然崩壊を待つ
だけではなく、なんらかの人工的処理を加えることによ
って崩壊を加速する処理（以下「消滅処理」という）に
対する要望が生まれつつある。
【０００３】従来、消滅処理として、放射性廃棄物に中
性子を照射する方法が提案されていた。これは中性子に
よって（ｎ，γ）、（ｎ，２ｎ）反応を起こし、処理対
象である特定の核種（以下「対象核種」という）を安定
な核種または半減期の短い核種に変換するというもので
ある。しかしながら現実には、こうした反応に必要とな
る高密度の中性子束を生成する装置が現在のところ存在
せず、その実現可能性は、核融合炉が実用段階にならな
いと判明しないと考えられている。そこで当面の間、中
性子を使用しない消滅処理の方途を検討する必要があ
る。
性子を照射する方法が提案されていた。これは中性子に
よって（ｎ，γ）、（ｎ，２ｎ）反応を起こし、処理対
象である特定の核種（以下「対象核種」という）を安定
な核種または半減期の短い核種に変換するというもので
ある。しかしながら現実には、こうした反応に必要とな
る高密度の中性子束を生成する装置が現在のところ存在
せず、その実現可能性は、核融合炉が実用段階にならな
いと判明しないと考えられている。そこで当面の間、中
性子を使用しない消滅処理の方途を検討する必要があ
る。
【０００４】特公平１−５１１５８号には、こうした要
望に答える消滅処理の方法が開示されている。その方法
（以下「従来方法」という）は、対象核種を含む放射性
廃棄物に対して１０〜２５ＭｅＶの白色ガンマー線束を
照射し、主として（γ，ｎ）反応等のいわゆる光核反応
を喚起して対象核種の核種変換を促進するというもので
ある。図１はこの方法を実施するための装置の主要構成
図であり、電子線加速器１０が発生した電子線６はコン
バータ２によってガンマー線１７に変換され、これを対
象核種４に照射して消滅処理を行う。
望に答える消滅処理の方法が開示されている。その方法
（以下「従来方法」という）は、対象核種を含む放射性
廃棄物に対して１０〜２５ＭｅＶの白色ガンマー線束を
照射し、主として（γ，ｎ）反応等のいわゆる光核反応
を喚起して対象核種の核種変換を促進するというもので
ある。図１はこの方法を実施するための装置の主要構成
図であり、電子線加速器１０が発生した電子線６はコン
バータ２によってガンマー線１７に変換され、これを対
象核種４に照射して消滅処理を行う。
【０００５】従来方法は以下の経験則に立脚している。
すなわち、対象核種に対してガンマー線を照射した場
合、一般にそのエネルギーが７〜８ＭｅＶを超えると光
核反応が現れ始め、１０〜２５ＭｅＶになるとガンマー
線は吸収され易くなり、そのエネルギー範囲において巨
大共鳴と呼ばれる数百ｍｂの共鳴現象が発生する。巨大
共鳴反応はさかんに光核反応が発生している状態であ
り、例えばセシウム１３７なら、 セシウム１３７ → セシウム１３６ の核種変換が促進される。セシウム１３７のβ崩壊によ
る半減期が３０年である一方、セシウム１３６のそれは
１３日と短かく、これは安定な核種であるバリウム１３
６へと急速に変化していく。これが消滅処理の概要であ
る。
すなわち、対象核種に対してガンマー線を照射した場
合、一般にそのエネルギーが７〜８ＭｅＶを超えると光
核反応が現れ始め、１０〜２５ＭｅＶになるとガンマー
線は吸収され易くなり、そのエネルギー範囲において巨
大共鳴と呼ばれる数百ｍｂの共鳴現象が発生する。巨大
共鳴反応はさかんに光核反応が発生している状態であ
り、例えばセシウム１３７なら、 セシウム１３７ → セシウム１３６ の核種変換が促進される。セシウム１３７のβ崩壊によ
る半減期が３０年である一方、セシウム１３６のそれは
１３日と短かく、これは安定な核種であるバリウム１３
６へと急速に変化していく。これが消滅処理の概要であ
る。
【０００６】しかしながらこの１３日は、セシウム１３
７がすべてセシウム１３６に変換された理想的な場合に
限って達成できるものであり、現実の半減期の平均値は
１３日と３０年の間の数値をとる。従って従来方法で
は、光核反応の発生確率が最大値を取るエネルギーレベ
ル（以下「最適エネルギーレベル」という）を含むと思
われる白色ガンマー線束を照射することにより、高い変
換効率の実現を図ることにしている。
７がすべてセシウム１３６に変換された理想的な場合に
限って達成できるものであり、現実の半減期の平均値は
１３日と３０年の間の数値をとる。従って従来方法で
は、光核反応の発生確率が最大値を取るエネルギーレベ
ル（以下「最適エネルギーレベル」という）を含むと思
われる白色ガンマー線束を照射することにより、高い変
換効率の実現を図ることにしている。
【０００７】ここで、光核反応の発生確率は光核反応断
面積にほぼ比例するため、以降光核反応断面積（単位：
バーン）という概念を用いて説明する。
面積にほぼ比例するため、以降光核反応断面積（単位：
バーン）という概念を用いて説明する。
【０００８】光核反応後に生成される中性子を検出する
既存の測定器（以下「中性子検出器」という）を使用し
た場合、セシウムの光核反応断面積は各エネルギーレベ
ルに対して図２のような分布曲線を描くことが知られて
いる。この図に示すように、セシウムの場合、最適エネ
ルギーレベルは１５ＭｅＶ近辺にある。そこで従来方法
では、この１５ＭｅＶのエネルギーレベルを含む白色ガ
ンマー線束を照射していた。
既存の測定器（以下「中性子検出器」という）を使用し
た場合、セシウムの光核反応断面積は各エネルギーレベ
ルに対して図２のような分布曲線を描くことが知られて
いる。この図に示すように、セシウムの場合、最適エネ
ルギーレベルは１５ＭｅＶ近辺にある。そこで従来方法
では、この１５ＭｅＶのエネルギーレベルを含む白色ガ
ンマー線束を照射していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように従来方法に
よれば、最適エネルギーレベルを含む白色ガンマー線束
を照射することによって消滅処理の効率化を図ることが
できた。この場合、本来白色ガンマー線束ではなく、最
適エネルギーレベルに絞られた単色ガンマー線束を照射
することが望ましいことは明らかである。それにも拘ら
ず、一定の広がりを持つガンマー線を照射する理由は、
最適エネルギーレベルの判定精度にある。すなわち中性
子検出器は、対象核種に単色ガンマー線束を照射したと
きに発生する中性子の数を検出するものであり、その分
解能は単色ガンマー線束の精度に依存する。この制約に
より、中性子検出器による測定はせいぜい３パーセント
の分解能を持つにとどまり、各エネルギーレベルに対す
る光核反応断面積の分布を正確に把握することができな
かった。このため、以下の課題が派生し、従来方法の実
用化については慎重を要することとなった。
よれば、最適エネルギーレベルを含む白色ガンマー線束
を照射することによって消滅処理の効率化を図ることが
できた。この場合、本来白色ガンマー線束ではなく、最
適エネルギーレベルに絞られた単色ガンマー線束を照射
することが望ましいことは明らかである。それにも拘ら
ず、一定の広がりを持つガンマー線を照射する理由は、
最適エネルギーレベルの判定精度にある。すなわち中性
子検出器は、対象核種に単色ガンマー線束を照射したと
きに発生する中性子の数を検出するものであり、その分
解能は単色ガンマー線束の精度に依存する。この制約に
より、中性子検出器による測定はせいぜい３パーセント
の分解能を持つにとどまり、各エネルギーレベルに対す
る光核反応断面積の分布を正確に把握することができな
かった。このため、以下の課題が派生し、従来方法の実
用化については慎重を要することとなった。
【００１０】［課題１］最適エネルギーレベルの特定が
不可能 中性子検出器によれば図２のような光核反応断面積曲線
が得られるが、現実の光核反応断面積がこのように滑ら
かな曲線を描くかどうか不明である。現実に、従来より
いくつかの核種について、光核反応断面積が特定エネル
ギーレベルに極大値を持つ可能性があることが示唆され
ている。仮にこの極大値が鋭いピークを持ち、そのエネ
ルギーレベルから少し外れただけで光核反応断面積が激
減するとすれば、図２の曲線から最適エネルギーレベル
を判定することは躊躇される。なぜなら、白色ガンマー
線束に比べて単色ガンマー線束の生成（陽電子と電子の
衝突等）には相応のコストが必要となるため、最適エネ
ルギーレベルとして想定したエネルギーレベルを持つ単
色ガンマー線束が所望の確率で光核反応を起こすかどう
か、換言すれば、単色ガンマー線束を生成して実施する
だけの投資がコスト的に見合うかどうか、予想がつかな
い状況にある。
不可能 中性子検出器によれば図２のような光核反応断面積曲線
が得られるが、現実の光核反応断面積がこのように滑ら
かな曲線を描くかどうか不明である。現実に、従来より
いくつかの核種について、光核反応断面積が特定エネル
ギーレベルに極大値を持つ可能性があることが示唆され
ている。仮にこの極大値が鋭いピークを持ち、そのエネ
ルギーレベルから少し外れただけで光核反応断面積が激
減するとすれば、図２の曲線から最適エネルギーレベル
を判定することは躊躇される。なぜなら、白色ガンマー
線束に比べて単色ガンマー線束の生成（陽電子と電子の
衝突等）には相応のコストが必要となるため、最適エネ
ルギーレベルとして想定したエネルギーレベルを持つ単
色ガンマー線束が所望の確率で光核反応を起こすかどう
か、換言すれば、単色ガンマー線束を生成して実施する
だけの投資がコスト的に見合うかどうか、予想がつかな
い状況にある。
【００１１】［課題２］最適エネルギーレベルにおける
光核反応断面積が不明 中性子検出器によれば、一応最適エネルギーレベルをあ
る程度の誤差で推定することができる。しかし、最適エ
ネルギーレベルにおける正しい光核反応断面積は容易に
推定できない。これは低い分解能で測定された図２の曲
線が、いわば真の光核反応断面積を丸めて描いているた
めであり、図２で見る光核反応断面積の最大値は真の最
大値よりもかなり低くプロットされていると思われる。
光核反応断面積が不明 中性子検出器によれば、一応最適エネルギーレベルをあ
る程度の誤差で推定することができる。しかし、最適エ
ネルギーレベルにおける正しい光核反応断面積は容易に
推定できない。これは低い分解能で測定された図２の曲
線が、いわば真の光核反応断面積を丸めて描いているた
めであり、図２で見る光核反応断面積の最大値は真の最
大値よりもかなり低くプロットされていると思われる。
【００１２】一方、最適エネルギーレベルの単色ガンマ
ー線束を照射したときに発生する光核反応は真の最大値
にほぼ比例する。従って、この真の最大値が判明しない
限り、消滅処理のコスト計算をすることができない。こ
こで、光核反応断面積が図２の分布を示すと仮定して従
来方法によるコスト計算を行い、図２が正しいと仮定す
る限り、コスト的に不利であることを説明する。
ー線束を照射したときに発生する光核反応は真の最大値
にほぼ比例する。従って、この真の最大値が判明しない
限り、消滅処理のコスト計算をすることができない。こ
こで、光核反応断面積が図２の分布を示すと仮定して従
来方法によるコスト計算を行い、図２が正しいと仮定す
る限り、コスト的に不利であることを説明する。
【００１３】１．セシウム１３７の消滅に必要なエネル
ギー 光核反応（γ，ｎ）が発生するとき、競争過程として電
子対生成反応が発生する。図２の１５ＭｅＶにおけるセ
シウムの光核反応断面積（σ１とする）が０．３２バー
ンである一方、電子対生成反応の反応断面積（σ２とす
る）は約９バーンになることが知られている。このた
め、照射されるガンマー線エネルギーの大半が電子対生
成に消費される。ここでσ１：σ２を１：２９と近似
し、１５ＭｅＶのガンマー線光子１個で光核反応が起こ
るとすれば、この間２９個の光子が電子対生成に使われ
ている。従って、３０個の光子の合計エネルギー４５０
ＭｅＶのガンマー線を照射してはじめて１回の光核反応
が発生し、セシウム１３７が消滅する。しかもこれは最
適エネルギーレベルの単色ガンマー線束を照射した場合
であり、従来方法のような白色ガンマー線束の場合、モ
ンテカルロ・シミュレーションにより、約３０００Ｍｅ
Ｖの合計エネルギーが必要なことがわかった。
ギー 光核反応（γ，ｎ）が発生するとき、競争過程として電
子対生成反応が発生する。図２の１５ＭｅＶにおけるセ
シウムの光核反応断面積（σ１とする）が０．３２バー
ンである一方、電子対生成反応の反応断面積（σ２とす
る）は約９バーンになることが知られている。このた
め、照射されるガンマー線エネルギーの大半が電子対生
成に消費される。ここでσ１：σ２を１：２９と近似
し、１５ＭｅＶのガンマー線光子１個で光核反応が起こ
るとすれば、この間２９個の光子が電子対生成に使われ
ている。従って、３０個の光子の合計エネルギー４５０
ＭｅＶのガンマー線を照射してはじめて１回の光核反応
が発生し、セシウム１３７が消滅する。しかもこれは最
適エネルギーレベルの単色ガンマー線束を照射した場合
であり、従来方法のような白色ガンマー線束の場合、モ
ンテカルロ・シミュレーションにより、約３０００Ｍｅ
Ｖの合計エネルギーが必要なことがわかった。
【００１４】２．セシウム１３７の生成に伴うエネルギ
ー 一方、セシウム１３７の生成過程で得られる核分裂エネ
ルギーは以下の通りである。周知のように、１回の核分
裂（１フィッション）で得られるエネルギーは約２００
ＭｅＶで、この際セシウム１３７が０．０６個生成され
る。従ってセシウム１３７を１個生成するごとに、 ２００／０．０６＝約３０００ＭｅＶ の熱エネルギーを取り出すことができる。この熱を電気
に変換する際の効率は１／３程度であるため、結局、セ
シウム１３７の生成に伴うエネルギーは約１０００Ｍｅ
Ｖということができる。
ー 一方、セシウム１３７の生成過程で得られる核分裂エネ
ルギーは以下の通りである。周知のように、１回の核分
裂（１フィッション）で得られるエネルギーは約２００
ＭｅＶで、この際セシウム１３７が０．０６個生成され
る。従ってセシウム１３７を１個生成するごとに、 ２００／０．０６＝約３０００ＭｅＶ の熱エネルギーを取り出すことができる。この熱を電気
に変換する際の効率は１／３程度であるため、結局、セ
シウム１３７の生成に伴うエネルギーは約１０００Ｍｅ
Ｖということができる。
【００１５】以上、１．２．の計算により、図２が正し
いと仮定する限り、従来方法を単純に実施した場合、セ
シウム１３７の消滅処理がコスト的に不利（生成１００
０ＭｅＶに対して消費３０００ＭｅＶ）であることがわ
かる。
いと仮定する限り、従来方法を単純に実施した場合、セ
シウム１３７の消滅処理がコスト的に不利（生成１００
０ＭｅＶに対して消費３０００ＭｅＶ）であることがわ
かる。
【００１６】［本発明の目的］以上の観点から、本発明
の目的は以下の段階に分けることができる。
の目的は以下の段階に分けることができる。
【００１７】１．高分解能、高検出効率で光核反応断面
積を測定する 従来の中性子検出器による測定分解能が低いため、改良
型のゲルマニウム検出器を開示し、ガンマー線エネルギ
ーを直接測定する方法を説明する。しかし後述のよう
に、従来のゲルマニウム検出器では１ＭｅＶを超える領
域の測定が事実上不可能であるため、本発明は２０Ｍｅ
Ｖ程度まで測定可能なゲルマニウム検出器を開示する。
積を測定する 従来の中性子検出器による測定分解能が低いため、改良
型のゲルマニウム検出器を開示し、ガンマー線エネルギ
ーを直接測定する方法を説明する。しかし後述のよう
に、従来のゲルマニウム検出器では１ＭｅＶを超える領
域の測定が事実上不可能であるため、本発明は２０Ｍｅ
Ｖ程度まで測定可能なゲルマニウム検出器を開示する。
【００１８】続いて、この検出器を使用し、光核反応断
面積のエネルギー依存性を正確に測定する方法を開示す
る。これは、対象核種に白色ガンマー線束を照射し、透
過したガンマー線束のエネルギー分布、すなわちスペク
トルを測定するものである。
面積のエネルギー依存性を正確に測定する方法を開示す
る。これは、対象核種に白色ガンマー線束を照射し、透
過したガンマー線束のエネルギー分布、すなわちスペク
トルを測定するものである。
【００１９】２．効率よく原子核変換を行う 求められた光核反応断面積のピークを参照し、最適エネ
ルギーレベルを持つ単色ガンマー線束を照射するによっ
て核種変換の効率化を図る方法を開示する。この際、最
適エネルギーレベルにおける光核反応断面積から、消滅
処理の正確なコスト計算も可能となる。
ルギーレベルを持つ単色ガンマー線束を照射するによっ
て核種変換の効率化を図る方法を開示する。この際、最
適エネルギーレベルにおける光核反応断面積から、消滅
処理の正確なコスト計算も可能となる。
【００２０】なお、上記１．で述べた本発明のゲルマニ
ウム検出器の説明のために、ここで従来のゲルマニウム
検出器の概要を説明しておく。
ウム検出器の説明のために、ここで従来のゲルマニウム
検出器の概要を説明しておく。
【００２１】図３は従来一般的に使用されるゲルマニウ
ム検出器の構成を示す図である。このゲルマニウム検出
器は、ガンマー線を検出するためのゲルマニウム結晶
１、熱によって誘起される漏れ電流を低減するために、
ゲルマニウム結晶１の底面に設けられた銅板の冷却層
５、ゲルマニウム結晶１から逃散する光子を検出するた
めに、ゲルマニウム結晶１および冷却層５の外面を覆う
ＢＧＯシンチレータ７からなる。通常冷却層５は液体窒
素によって冷却される。ＢＧＯシンチレータ７は、検出
された事象のうちフルエネルギーピークとならないもの
を排除するためにアンチ・コインシデンスを取るもので
ある。なお、冷却効率を改善するためにゲルマニウム結
晶１および冷却層５は薄いアルミニウム層１２に封入さ
れ、その外部は真空層１４となっている。
ム検出器の構成を示す図である。このゲルマニウム検出
器は、ガンマー線を検出するためのゲルマニウム結晶
１、熱によって誘起される漏れ電流を低減するために、
ゲルマニウム結晶１の底面に設けられた銅板の冷却層
５、ゲルマニウム結晶１から逃散する光子を検出するた
めに、ゲルマニウム結晶１および冷却層５の外面を覆う
ＢＧＯシンチレータ７からなる。通常冷却層５は液体窒
素によって冷却される。ＢＧＯシンチレータ７は、検出
された事象のうちフルエネルギーピークとならないもの
を排除するためにアンチ・コインシデンスを取るもので
ある。なお、冷却効率を改善するためにゲルマニウム結
晶１および冷却層５は薄いアルミニウム層１２に封入さ
れ、その外部は真空層１４となっている。
【００２２】なお、ＢＧＯシンチレータ７を持った状態
で市販される検出器は通常存在せず、測定内容に応じて
取り付けが必要となる。ゲルマニウム検出器は、例えば
放射性廃棄物の放射能測定に使用され、対象となるガン
マー線のエネルギーは１ＭｅＶ程度までである。このた
め、ＢＧＯシンチレータ７の厚さはせいぜい平均で２セ
ンチメートルとなる。
で市販される検出器は通常存在せず、測定内容に応じて
取り付けが必要となる。ゲルマニウム検出器は、例えば
放射性廃棄物の放射能測定に使用され、対象となるガン
マー線のエネルギーは１ＭｅＶ程度までである。このた
め、ＢＧＯシンチレータ７の厚さはせいぜい平均で２セ
ンチメートルとなる。
【００２３】ゲルマニウム結晶１の長さは、結晶成長の
限界から、約１０センチメートルが上限とされる。ゲル
マニウム検出器は０．１パーセント程度の分解能を有す
るものであるが、１ＭｅＶ程度を超えるガンマー線に対
しては、性能すなわち検出効率およびフルピーク対非フ
ルピーク比（すなわち一種のＳ／Ｎ比）が低下し、正確
な測定が困難になる。これは、上記長さの限界によるも
のであるが、現在ゲルマニウム検出器に対する要望が上
述のように１ＭｅＶ程度までであるため、従来はこの構
成で特に問題とはならなかった。
限界から、約１０センチメートルが上限とされる。ゲル
マニウム検出器は０．１パーセント程度の分解能を有す
るものであるが、１ＭｅＶ程度を超えるガンマー線に対
しては、性能すなわち検出効率およびフルピーク対非フ
ルピーク比（すなわち一種のＳ／Ｎ比）が低下し、正確
な測定が困難になる。これは、上記長さの限界によるも
のであるが、現在ゲルマニウム検出器に対する要望が上
述のように１ＭｅＶ程度までであるため、従来はこの構
成で特に問題とはならなかった。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光核反応断面積の判定方法は、所定の白色ガ
ンマー線束の各エネルギーレベルにおける強度（以降単
に「スペクトル」ともいう）を所定の分解能で測定する
工程と、前記白色ガンマー線束を特定の原子核に照射す
る工程と、前記照射の後に透過する透過ガンマー線束の
スペクトルを所定の分解能で測定する工程と、各エネル
ギーレベルにおける前記白色ガンマー線束と前記透過ガ
ンマー線束の強度差を算出する工程と、前記強度差から
前記特定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネル
ギーレベルを判定する工程とを含むものである。
に本発明の光核反応断面積の判定方法は、所定の白色ガ
ンマー線束の各エネルギーレベルにおける強度（以降単
に「スペクトル」ともいう）を所定の分解能で測定する
工程と、前記白色ガンマー線束を特定の原子核に照射す
る工程と、前記照射の後に透過する透過ガンマー線束の
スペクトルを所定の分解能で測定する工程と、各エネル
ギーレベルにおける前記白色ガンマー線束と前記透過ガ
ンマー線束の強度差を算出する工程と、前記強度差から
前記特定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネル
ギーレベルを判定する工程とを含むものである。
【００２５】また本発明の原子核変換方法は、特定の原
子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルに
一致するエネルギーレベルを有する単色ガンマー線束を
前記特定の原子核に照射するものである。
子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルに
一致するエネルギーレベルを有する単色ガンマー線束を
前記特定の原子核に照射するものである。
【００２６】さらに本発明の原子核変換方法は、前記特
定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレ
ベルを前記光核反応断面積の判定方法によって求めるも
のである。
定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレ
ベルを前記光核反応断面積の判定方法によって求めるも
のである。
【００２７】一方、本発明のゲルマニウム検出器は、ガ
ンマー線束の入射方向における全長が２０センチ以上と
なるよう複数個接続されたゲルマニウム結晶からなる主
検出部と、前記主検出部を冷却するために前記主検出部
の側面を覆う冷却層と、前記主検出部から逃散する光子
を検出するために、ガンマー線束の入射窓部を除き前記
冷却層の外面を覆う副検出部とを含むものである。
ンマー線束の入射方向における全長が２０センチ以上と
なるよう複数個接続されたゲルマニウム結晶からなる主
検出部と、前記主検出部を冷却するために前記主検出部
の側面を覆う冷却層と、前記主検出部から逃散する光子
を検出するために、ガンマー線束の入射窓部を除き前記
冷却層の外面を覆う副検出部とを含むものである。
【００２８】また本発明のゲルマニウム検出器において
前記副検出部は、ＢＧＯシンチレータからなるものであ
る。
前記副検出部は、ＢＧＯシンチレータからなるものであ
る。
【００２９】また本発明のゲルマニウム検出器におい
て、前記ＢＧＯシンチレータの厚さは４センチメートル
以上とされるものである。
て、前記ＢＧＯシンチレータの厚さは４センチメートル
以上とされるものである。
【００３０】さらに本発明のゲルマニウム検出器は、前
記冷却層が液体窒素によって冷却された銅板からなるも
のである。
記冷却層が液体窒素によって冷却された銅板からなるも
のである。
【００３１】一方、前記光核反応断面積の判定方法は、
前記ゲルマニウム検出器を使用し、前記所定の白色ガン
マー線束のスペクトルを所定の分解能で測定する工程
と、前記照射の後に透過する透過ガンマー線束のスペク
トルを所定の分解能で測定する工程を行うものである。
前記ゲルマニウム検出器を使用し、前記所定の白色ガン
マー線束のスペクトルを所定の分解能で測定する工程
と、前記照射の後に透過する透過ガンマー線束のスペク
トルを所定の分解能で測定する工程を行うものである。
【００３２】
【作用】上記構成による本発明の光核反応断面積の判定
方法によれば、まず所定の白色ガンマー線束のスペクト
ルが所定の分解能で測定される。この白色ガンマー線束
は処理の対象である特定の原子核に照射される。続い
て、照射の後に透過する透過ガンマー線束のスペクトル
が所定の分解能で測定される。
方法によれば、まず所定の白色ガンマー線束のスペクト
ルが所定の分解能で測定される。この白色ガンマー線束
は処理の対象である特定の原子核に照射される。続い
て、照射の後に透過する透過ガンマー線束のスペクトル
が所定の分解能で測定される。
【００３３】ここで、前記白色ガンマー線束と前記透過
ガンマー線束の強度差が算出される。このとき、照射さ
れたガンマー線のうち、光核反応によって前記原子核が
吸収された成分のみが差として現れ、一方、光核反応断
面積はガンマー線が吸収される確率にほぼ比例するた
め、差がピークとして現れたエネルギーレベルにおける
光核反応断面積が極大になると判定される。
ガンマー線束の強度差が算出される。このとき、照射さ
れたガンマー線のうち、光核反応によって前記原子核が
吸収された成分のみが差として現れ、一方、光核反応断
面積はガンマー線が吸収される確率にほぼ比例するた
め、差がピークとして現れたエネルギーレベルにおける
光核反応断面積が極大になると判定される。
【００３４】また本発明の原子核変換方法によれば、特
定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレ
ベルに一致するエネルギーレベルを有する単色ガンマー
線束が前記特定の原子核に照射される。このため、光核
反応が促進され、変換効率が改善される。
定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネルギーレ
ベルに一致するエネルギーレベルを有する単色ガンマー
線束が前記特定の原子核に照射される。このため、光核
反応が促進され、変換効率が改善される。
【００３５】さらに本発明の原子核変換方法によれば、
前記特定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネル
ギーレベルが、前記の光核反応断面積の判定方法によっ
て求められるため、このエネルギーレベルを所定の分解
能で求めることができる。
前記特定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネル
ギーレベルが、前記の光核反応断面積の判定方法によっ
て求められるため、このエネルギーレベルを所定の分解
能で求めることができる。
【００３６】一方、本発明のゲルマニウム検出器によれ
ば、主検出部のゲルマニウム結晶が、ガンマー線束の入
射方向において全長２０センチ以上となるよう複数個接
続されているため、高エネルギーのガンマー線が精度よ
く検出される。このとき、冷却層が主検出部を冷却する
ため、熱による漏れ電流が低減される。さらに、副検出
部によって前記主検出部から逃散する光子が検出される
ため、アンチコインシデンス法による検出精度改善が可
能となる。
ば、主検出部のゲルマニウム結晶が、ガンマー線束の入
射方向において全長２０センチ以上となるよう複数個接
続されているため、高エネルギーのガンマー線が精度よ
く検出される。このとき、冷却層が主検出部を冷却する
ため、熱による漏れ電流が低減される。さらに、副検出
部によって前記主検出部から逃散する光子が検出される
ため、アンチコインシデンス法による検出精度改善が可
能となる。
【００３７】また本発明のゲルマニウム検出器は、前記
副検出部としてＢＧＯシンチレータが採用されるため、
このシンチレータによってアンチコインシデンスが取ら
れる。
副検出部としてＢＧＯシンチレータが採用されるため、
このシンチレータによってアンチコインシデンスが取ら
れる。
【００３８】またこのとき、前記ＢＧＯシンチレータの
厚さが４センチメートル以上であるため、検出のＳ／Ｎ
比を改善することができる。
厚さが４センチメートル以上であるため、検出のＳ／Ｎ
比を改善することができる。
【００３９】さらに本発明のゲルマニウム検出器によれ
ば、銅板からなる前記冷却層が液体窒素によって冷却さ
れているため、漏れ電流が低減される。
ば、銅板からなる前記冷却層が液体窒素によって冷却さ
れているため、漏れ電流が低減される。
【００４０】一方、本発明の光核反応断面積の判定方法
によれば、前記ゲルマニウム検出器によって、前記所定
の白色ガンマー線束および前記透過ガンマー線束のスペ
クトルが所定の分解能で測定される。
によれば、前記ゲルマニウム検出器によって、前記所定
の白色ガンマー線束および前記透過ガンマー線束のスペ
クトルが所定の分解能で測定される。
【００４１】
実施例１．ここで本発明のゲルマニウム検出器の好適な
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００４２】図４は実施例１に係るゲルマニウム検出器
の構成を示す図である。この図において、図３と対応す
る構成には同じ符号を与えて説明する。
の構成を示す図である。この図において、図３と対応す
る構成には同じ符号を与えて説明する。
【００４３】実施例１のゲルマニウム検出器の第一の特
徴は、ゲルマニウム結晶１を複数個接続し、ガンマー線
束の入射方向における全長を２０センチ以上とした点に
ある。本実施例の場合、１個当たり１０センチメートル
の結晶を３個接続している。
徴は、ゲルマニウム結晶１を複数個接続し、ガンマー線
束の入射方向における全長を２０センチ以上とした点に
ある。本実施例の場合、１個当たり１０センチメートル
の結晶を３個接続している。
【００４４】これら３個のゲルマニウム結晶１の側面は
冷却層５によって覆われている。通常市販されるゲルマ
ニウム結晶１と冷却層５のセットにおいては、ゲルマニ
ウム結晶１の底面に冷却層５が配置されるが、本実施例
では３個の結晶全体を覆う形で新たな冷却層５を形成し
ている。これは、市販形態のものを３個接続した場合、
各個の境界に冷却層５が入る構造となり、その領域にお
けるエネルギー吸収によって検出のＳ／Ｎ比が悪くなる
ためである。形成された冷却層５は液体窒素によって冷
却され、熱による漏れ電流が低減される。
冷却層５によって覆われている。通常市販されるゲルマ
ニウム結晶１と冷却層５のセットにおいては、ゲルマニ
ウム結晶１の底面に冷却層５が配置されるが、本実施例
では３個の結晶全体を覆う形で新たな冷却層５を形成し
ている。これは、市販形態のものを３個接続した場合、
各個の境界に冷却層５が入る構造となり、その領域にお
けるエネルギー吸収によって検出のＳ／Ｎ比が悪くなる
ためである。形成された冷却層５は液体窒素によって冷
却され、熱による漏れ電流が低減される。
【００４５】一方、ＢＧＯシンチレータ７も、形状が大
きくなった冷却層５を覆うべく、従来に比べて縦長の形
状となっている。本実施例の第二の特徴は、このＢＧＯ
シンチレータ７の厚さを４センチメートルとした点であ
る。
きくなった冷却層５を覆うべく、従来に比べて縦長の形
状となっている。本実施例の第二の特徴は、このＢＧＯ
シンチレータ７の厚さを４センチメートルとした点であ
る。
【００４６】以上の構成よる検出の様子を説明する。
【００４７】図３の従来のゲルマニウム検出器で、１Ｍ
ｅＶを超えるエネルギーのガンマー線に対して検出効率
およびＳ／Ｎ比（ピーク／非ピーク比）が低下する原因
は、高ガンマー線が入射したときに発生する電子対生
成、コンプトン散乱および光電効果等のシャワー領域が
大きく、入射方向の長さが１０センチメートルでは検出
しきれないためである。
ｅＶを超えるエネルギーのガンマー線に対して検出効率
およびＳ／Ｎ比（ピーク／非ピーク比）が低下する原因
は、高ガンマー線が入射したときに発生する電子対生
成、コンプトン散乱および光電効果等のシャワー領域が
大きく、入射方向の長さが１０センチメートルでは検出
しきれないためである。
【００４８】このため本実施例の形状画定に当たって
は、以下のシミュレーション条件および判定条件の下で
モンテカルロ・シミュレーション計算を行い、ゲルマニ
ウム結晶１に必要な長さが２０センチメートルであると
わかった。
は、以下のシミュレーション条件および判定条件の下で
モンテカルロ・シミュレーション計算を行い、ゲルマニ
ウム結晶１に必要な長さが２０センチメートルであると
わかった。
【００４９】［シミュレーション条件］ １．入射ガンマー線はエネルギーが１５ＭｅＶ ２．入射ガンマー線は平行ビーム ３．ゲルマニウム検出器は図４の形状 （ただしゲルマニウム結晶１を１、２、３連で計算） ［判定条件］ １．検出効率εが８パーセント以上 ２．Ｓ／Ｎ比（以降Ｒと記述する）が３以上 図５はゲルマニウム結晶が１〜３個のときの検出効率ε
とＳ／Ｎ比Ｒの値を示すグラフである。図中ε１が検出
効率を示し、Ｒ１がＳ／Ｎ比を示している。この図では
参考のため、冷却層５がゲルマニウム結晶１の底面にあ
る場合の検出効率とＳ／Ｎ比Ｒをそれぞれε２、Ｒ２で
示している。
とＳ／Ｎ比Ｒの値を示すグラフである。図中ε１が検出
効率を示し、Ｒ１がＳ／Ｎ比を示している。この図では
参考のため、冷却層５がゲルマニウム結晶１の底面にあ
る場合の検出効率とＳ／Ｎ比Ｒをそれぞれε２、Ｒ２で
示している。
【００５０】図５からわかるように、検出効率はゲルマ
ニウム結晶を３個、Ｓ／Ｎ比は２個以上連結した場合に
所望の値となる。ここで注意すべきは、本実施例ＢＧＯ
シンチレータ７の厚さ（ここでは４センチメートル）を
十分にとっていることで、これが従来のように２センチ
メートルであるとすれば、Ｒは１．５のオーダになる。
ニウム結晶を３個、Ｓ／Ｎ比は２個以上連結した場合に
所望の値となる。ここで注意すべきは、本実施例ＢＧＯ
シンチレータ７の厚さ（ここでは４センチメートル）を
十分にとっていることで、これが従来のように２センチ
メートルであるとすれば、Ｒは１．５のオーダになる。
【００５１】図６はＢＧＯシンチレータ７の厚さとＳ／
Ｎ比Ｒの関係を示すグラフである。この場合はゲルマニ
ウム結晶１を２個連結した状態でシミュレーションし
た。図６からわかるように、ＢＧＯシンチレータ７が４
センチメートルのときＲは３を超えている。
Ｎ比Ｒの関係を示すグラフである。この場合はゲルマニ
ウム結晶１を２個連結した状態でシミュレーションし
た。図６からわかるように、ＢＧＯシンチレータ７が４
センチメートルのときＲは３を超えている。
【００５２】以上が実施例１のゲルマニウム検出器の概
要である。本実施例では１個当たり１０センチメートル
のゲルマニウム結晶１を使用したが、これが仮に７セン
チメートルであれば３個連結すればよい。いずれの場合
にせよ、入射方向の長さが２０センチメートルを超える
よう配列し、ＢＧＯシンチレータ７の厚さを４センチメ
ートル程度以上とることにより、高い検出効率とＳ／Ｎ
比を達成することができる。
要である。本実施例では１個当たり１０センチメートル
のゲルマニウム結晶１を使用したが、これが仮に７セン
チメートルであれば３個連結すればよい。いずれの場合
にせよ、入射方向の長さが２０センチメートルを超える
よう配列し、ＢＧＯシンチレータ７の厚さを４センチメ
ートル程度以上とることにより、高い検出効率とＳ／Ｎ
比を達成することができる。
【００５３】なお、このゲルマニウム検出器は高エネル
ギーガンマー線のエネルギー測定全般に使用可能であ
り、実施例２で説明する光核反応断面積の測定方法にお
いても有効に使用されうる。
ギーガンマー線のエネルギー測定全般に使用可能であ
り、実施例２で説明する光核反応断面積の測定方法にお
いても有効に使用されうる。
【００５４】実施例２．つづいて、光核反応断面積が極
大値をとるエネルギーレベルを判定する方法の実施例を
説明する。これは先に説明した通り、例えば０．１パー
セントという高い分解能で光核反応断面積を測定した場
合、特定エネルギーレベルに鋭いピークが現れうるため
である。
大値をとるエネルギーレベルを判定する方法の実施例を
説明する。これは先に説明した通り、例えば０．１パー
セントという高い分解能で光核反応断面積を測定した場
合、特定エネルギーレベルに鋭いピークが現れうるため
である。
【００５５】実施例２に係る光核反応断面積の判定方法
は以下の工程から構成されている。
は以下の工程から構成されている。
【００５６】［工程１］予備測定 次の工程２において対象核種に照射する白色ガンマー線
束のスペクトルを高い分解能で測定する。ここでは仮
に、実施例１のゲルマニウム検出器を使用して０．１パ
ーセントの分解能で測定を行うものとする。
束のスペクトルを高い分解能で測定する。ここでは仮
に、実施例１のゲルマニウム検出器を使用して０．１パ
ーセントの分解能で測定を行うものとする。
【００５７】［工程２］照射 工程１の白色ガンマー線束を対象核種に照射する。
【００５８】［工程３］透過ガンマー線束の測定 照射の後に透過する透過ガンマー線束のスペクトルを工
程１と同じ分解能で測定する。
程１と同じ分解能で測定する。
【００５９】［工程４］強度差の算出 工程１、３でそれぞれ得られたスペクトル曲線から各エ
ネルギーレベルにおける両ガンマー線束の強度差を算出
する。
ネルギーレベルにおける両ガンマー線束の強度差を算出
する。
【００６０】［工程５］判定 工程４の強度差から対象核種の光核反応断面積が極大と
なるエネルギーレベルを判定する。
なるエネルギーレベルを判定する。
【００６１】これら一連の工程を図７によって説明す
る。図７の上段と中段には、それぞれ工程１、３で得ら
れたスペクトル曲線が描かれている。下段には、上段の
スペクトル曲線から中段のそれを差し引いた残りの強度
が示されている。
る。図７の上段と中段には、それぞれ工程１、３で得ら
れたスペクトル曲線が描かれている。下段には、上段の
スペクトル曲線から中段のそれを差し引いた残りの強度
が示されている。
【００６２】結論からいえば、この図の下段に示す強度
曲線がそのまま対象核種の光核反応断面積の分布を示し
ている。すなわち対象核種は、白色ガンマー線束のう
ち、光核反応断面積が大きいエネルギーレベルの成分を
非常によく吸収するため、この部分が中段の曲線におい
て鋭い切れ込みとなる。従って、上段から中段を差し引
くと吸収成分のみが浮かび上がり、これにより、最適エ
ネルギーレベルを判定することができるのである。この
図の場合、最適エネルギーレベルは点Ａにあり、それに
準ずるエネルギーレベルは点Ｂ、Ｃに存在する。
曲線がそのまま対象核種の光核反応断面積の分布を示し
ている。すなわち対象核種は、白色ガンマー線束のう
ち、光核反応断面積が大きいエネルギーレベルの成分を
非常によく吸収するため、この部分が中段の曲線におい
て鋭い切れ込みとなる。従って、上段から中段を差し引
くと吸収成分のみが浮かび上がり、これにより、最適エ
ネルギーレベルを判定することができるのである。この
図の場合、最適エネルギーレベルは点Ａにあり、それに
準ずるエネルギーレベルは点Ｂ、Ｃに存在する。
【００６３】以上、実施例２によれば、白色ガンマー線
束を照射するという新しい考え方によって光核反応断面
積の最適エネルギーレベルを判定することができ、吸収
されたエネルギーの大きさから光核反応断面積の値自体
を求めることも可能となる。従って実施例２の判定方法
は、次の実施例３の消滅処理のコスト検討等を予想する
際にも極めて有益な方法を提供する。
束を照射するという新しい考え方によって光核反応断面
積の最適エネルギーレベルを判定することができ、吸収
されたエネルギーの大きさから光核反応断面積の値自体
を求めることも可能となる。従って実施例２の判定方法
は、次の実施例３の消滅処理のコスト検討等を予想する
際にも極めて有益な方法を提供する。
【００６４】なお、実施例２の判定方法によれば、白色
ガンマー線束のスペクトル全領域について１回の比較で
判定が完了するため、測定効率の面でも好都合である。
ガンマー線束のスペクトル全領域について１回の比較で
判定が完了するため、測定効率の面でも好都合である。
【００６５】実施例３．つぎに、単色ガンマー線束を対
象核種に照射する消滅処理に係る実施例を説明する。実
施例２の説明から容易に理解されるように、実施例３で
は照射すべき単色ガンマー線束のエネルギーレベルを最
適エネルギーレベル、またはそれに準ずるエネルギーレ
ベルに絞る点に特徴がある。すなわちこの単色ガンマー
線束のエネルギーレベルは、図７の下段の点Ａ〜Ｃのよ
うに、光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルに
合わされている。
象核種に照射する消滅処理に係る実施例を説明する。実
施例２の説明から容易に理解されるように、実施例３で
は照射すべき単色ガンマー線束のエネルギーレベルを最
適エネルギーレベル、またはそれに準ずるエネルギーレ
ベルに絞る点に特徴がある。すなわちこの単色ガンマー
線束のエネルギーレベルは、図７の下段の点Ａ〜Ｃのよ
うに、光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルに
合わされている。
【００６６】以上、実施例３によれば、予め光核反応が
発生する確率の高い単色ガンマー線束が照射されるた
め、消滅処理の効率を改善することができる。この際、
最適エネルギーレベルおよび最適エネルギーレベルにお
ける光核反応断面積が実施例２の方法によって正確に求
められていれば、消滅処理のコスト計算も可能となる。
ただしこの際、照射すべき単色ガンマー線束のエネルギ
ーレベルは対象核種によって異なることに注意すべきで
ある。
発生する確率の高い単色ガンマー線束が照射されるた
め、消滅処理の効率を改善することができる。この際、
最適エネルギーレベルおよび最適エネルギーレベルにお
ける光核反応断面積が実施例２の方法によって正確に求
められていれば、消滅処理のコスト計算も可能となる。
ただしこの際、照射すべき単色ガンマー線束のエネルギ
ーレベルは対象核種によって異なることに注意すべきで
ある。
【００６７】なお、実施例３の方法は、消滅処理以外の
用途、例えば原子核の変換、アイソトープの生成、
（γ，ｎ）反応による中性子発生などに応用することが
できる。
用途、例えば原子核の変換、アイソトープの生成、
（γ，ｎ）反応による中性子発生などに応用することが
できる。
【００６８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光核反応断
面積の判定方法によれば、白色ガンマー線束のスペクト
ル領域全般について１回の比較で判定が完了するため、
測定効率が大きく改善される。この際、スペクトル測定
を所定の高い分解能で行うこととしたため、光核反応断
面積が極大となるエネルギーレベルを正確に判定するこ
とが可能となる。
面積の判定方法によれば、白色ガンマー線束のスペクト
ル領域全般について１回の比較で判定が完了するため、
測定効率が大きく改善される。この際、スペクトル測定
を所定の高い分解能で行うこととしたため、光核反応断
面積が極大となるエネルギーレベルを正確に判定するこ
とが可能となる。
【００６９】また本発明の原子核変換方法によれば、光
核反応断面積が極大となるエネルギーを持つ単色ガンマ
ー線束が照射されるため、原子核変換を効率よく行うこ
とができる。
核反応断面積が極大となるエネルギーを持つ単色ガンマ
ー線束が照射されるため、原子核変換を効率よく行うこ
とができる。
【００７０】さらに本発明の原子核変換方法によれば、
光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルを前記の
光核反応断面積の判定方法によって求めるため、このエ
ネルギーレベルを所定の高い分解能で求めることができ
る。
光核反応断面積が極大となるエネルギーレベルを前記の
光核反応断面積の判定方法によって求めるため、このエ
ネルギーレベルを所定の高い分解能で求めることができ
る。
【００７１】一方、本発明のゲルマニウム検出器によれ
ば、１ＭｅＶ程度を超える高エネルギーガンマー線をも
精度よく、かつ高効率で検出することができる。
ば、１ＭｅＶ程度を超える高エネルギーガンマー線をも
精度よく、かつ高効率で検出することができる。
【００７２】また本発明のゲルマニウム検出器は、ＢＧ
Ｏシンチレータによってアンチコインシデンスを取るた
め、より正確な検出が可能となる。
Ｏシンチレータによってアンチコインシデンスを取るた
め、より正確な検出が可能となる。
【００７３】このとき、前記ＢＧＯシンチレータの厚さ
が４センチメートル以上であるため、検出Ｓ／Ｎ比を高
めることができる。
が４センチメートル以上であるため、検出Ｓ／Ｎ比を高
めることができる。
【００７４】さらに本発明のゲルマニウム検出器によれ
ば、ゲルマニウム結晶が冷却されるため、漏れ電流が減
り、さらに正確な検出が可能となる。
ば、ゲルマニウム結晶が冷却されるため、漏れ電流が減
り、さらに正確な検出が可能となる。
【００７５】一方、本発明の光核反応断面積の判定方法
によれば、前記ゲルマニウム検出器によって、前記所定
の白色ガンマー線束および前記透過ガンマー線束のスペ
クトルが測定されるため、高い分解能で正確な測定が可
能となる。
によれば、前記ゲルマニウム検出器によって、前記所定
の白色ガンマー線束および前記透過ガンマー線束のスペ
クトルが測定されるため、高い分解能で正確な測定が可
能となる。
【図１】 従来方法を実施するための装置の主要構成図
である。
である。
【図２】 中性子検出器を使用した場合のセシウムの光
核反応断面積の分布を示す図である。
核反応断面積の分布を示す図である。
【図３】 従来一般的に使用されるゲルマニウム検出器
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４】 実施例１に係るゲルマニウム検出器の構成を
示す図である。
示す図である。
【図５】 ゲルマニウム結晶が１〜３個のときの検出効
率εとＳ／Ｎ比Ｒの値を示すグラフである。
率εとＳ／Ｎ比Ｒの値を示すグラフである。
【図６】 ＢＧＯシンチレータ７の厚さとＳ／Ｎ比の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図７】 実施例２の一連の工程を示す図である。
１ ゲルマニウム結晶、３ 入射窓部、５ 冷却層、７
ＢＧＯシンチレータ。
ＢＧＯシンチレータ。
Claims (8)
- 【請求項１】 所定の白色ガンマー線束の各エネルギー
レベルにおける強度を所定の分解能で測定する工程と、 前記白色ガンマー線束を特定の原子核に照射する工程
と、 前記照射の後に透過する透過ガンマー線束の各エネルギ
ーレベルにおける強度を所定の分解能で測定する工程
と、 各エネルギーレベルにおける前記白色ガンマー線束と前
記透過ガンマー線束の強度の差を算出する工程と、 前記強度の差から前記特定の原子核の光核反応断面積が
極大となるエネルギーレベルを判定する工程と、 を含むことを特徴とする原子核の光核反応断面積の判定
方法。 - 【請求項２】 特定の原子核の光核反応断面積が極大と
なるエネルギーレベルに一致するエネルギーレベルを有
する単色ガンマー線束を前記特定の原子核に照射するこ
とを特徴とする原子核変換方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の原子核変換方法におい
て、 前記特定の原子核の光核反応断面積が極大となるエネル
ギーレベルを請求項１に記載の光核反応断面積の判定方
法によって求めることを特徴とする原子核変換方法。 - 【請求項４】 入射するガンマー線束の各エネルギーレ
ベルにおける強度を測定するゲルマニウム検出器におい
て、 ガンマー線束の入射方向における全長が２０センチ以上
となるよう複数個接続されたゲルマニウム結晶からなる
主検出部と、 前記主検出部を冷却するために前記主検出部の側面を覆
う冷却層と、 前記主検出部から逃散する光子を検出するために、ガン
マー線束の入射窓部を除き前記冷却層の外面を覆う副検
出部と、 を含むことを特徴とするゲルマニウム検出器。 - 【請求項５】 請求項４に記載のゲルマニウム検出器に
おいて、 前記副検出部は、ＢＧＯシンチレータであることを特徴
とするゲルマニウム検出器。 - 【請求項６】 請求項５に記載のゲルマニウム検出器に
おいて、 前記ＢＧＯシンチレータの厚さを４センチメートル以上
としたことを特徴とするゲルマニウム検出器。 - 【請求項７】 請求項４に記載のゲルマニウム検出器に
おいて、 前記冷却層は、液体窒素によって冷却された銅板である
ことを特徴とするゲルマニウム検出器。 - 【請求項８】 請求項１に記載の光核反応断面積の判定
方法において、 請求項５〜７のいずれかに記載のゲルマニウム検出器を
使用して、 前記所定の白色ガンマー線束の各エネルギーレベルにお
ける強度を所定の分解能で測定する工程と、 前記照射の後に透過する透過ガンマー線束の各エネルギ
ーレベルにおける強度を所定の分解能で測定する工程
と、 を行うことを特徴とする光核反応断面積の判定方法。
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