JPH08297167A - 中性子検出器 - Google Patents
中性子検出器Info
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- JPH08297167A JPH08297167A JP10437995A JP10437995A JPH08297167A JP H08297167 A JPH08297167 A JP H08297167A JP 10437995 A JP10437995 A JP 10437995A JP 10437995 A JP10437995 A JP 10437995A JP H08297167 A JPH08297167 A JP H08297167A
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- neutron detector
- reaction material
- neutron
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出器の小型化と長期間の特性保持。
【構成】 ＰＳＦ１を多数緊密に束ねる。ＰＳＦ１の表
面にはＬｉＦ等の薄膜層３を形成する。ＰＳＦ１の一端
に光電変換素子５を取り付ける。ＰＳＦ１と光電変換素
子５は遮光膜７と減速材９で覆われる。ＬｉＦ等は低速
中性子が入射すると（ｎ，α）反応によってα粒子等を
放出するため、薄膜層３が第一の固体反応材となる。Ｐ
ＳＦ１はシンチレータ、第二の固体反応材、減速材を兼
ねる。ＰＳＦ１は水素化合物であり、（ｎ，ｐ）反応に
よって反跳陽子を放出する。これら両反応を電気信号に
変換して中性子を検出する。反応材としてガスを使用し
ないためガスの漏洩・劣化がなく、部材の共用率が高い
ため小型化が可能となる。
面にはＬｉＦ等の薄膜層３を形成する。ＰＳＦ１の一端
に光電変換素子５を取り付ける。ＰＳＦ１と光電変換素
子５は遮光膜７と減速材９で覆われる。ＬｉＦ等は低速
中性子が入射すると（ｎ，α）反応によってα粒子等を
放出するため、薄膜層３が第一の固体反応材となる。Ｐ
ＳＦ１はシンチレータ、第二の固体反応材、減速材を兼
ねる。ＰＳＦ１は水素化合物であり、（ｎ，ｐ）反応に
よって反跳陽子を放出する。これら両反応を電気信号に
変換して中性子を検出する。反応材としてガスを使用し
ないためガスの漏洩・劣化がなく、部材の共用率が高い
ため小型化が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は中性子検出器、特に複
数の反応材を用いて構成される中性子検出器に関する。
数の反応材を用いて構成される中性子検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】中性子検出器は粒子加速施設、核燃料施
設、原子炉施設などにおける放射線管理に使用されてい
る。従来最も一般的な中性子検出器の構成例は、直径３
センチメートル程度のアルミニウム等の円筒形容器に３
フッ化ほう素（ＢＦ3 ）を封入し、その周囲を厚さ１０
センチメートル程度のポリエチレン等の減速材で覆うも
のであった。この検出器の場合、まず入射中性子は減速
材によって減速された後、円筒形容器に入る。ここで核
反応の一種である（ｎ，α）反応を起こし、その結果発
生するα粒子でＢＦ3 ガスをイオン化し、これを電気信
号として観察していた。これは、中性子自身が電荷を持
たないため、イオン化という検出原理を利用したもので
ある。
設、原子炉施設などにおける放射線管理に使用されてい
る。従来最も一般的な中性子検出器の構成例は、直径３
センチメートル程度のアルミニウム等の円筒形容器に３
フッ化ほう素（ＢＦ3 ）を封入し、その周囲を厚さ１０
センチメートル程度のポリエチレン等の減速材で覆うも
のであった。この検出器の場合、まず入射中性子は減速
材によって減速された後、円筒形容器に入る。ここで核
反応の一種である（ｎ，α）反応を起こし、その結果発
生するα粒子でＢＦ3 ガスをイオン化し、これを電気信
号として観察していた。これは、中性子自身が電荷を持
たないため、イオン化という検出原理を利用したもので
ある。
【０００３】しかしながらこの方法の場合、減速材の厚
みのため検出器の構造が大きく（上記例の場合、全幅は
約２３センチメートル）、重さも１０キログラム程度と
重く、可搬性、作業性に改善の余地が残るものであっ
た。減速材を厚くとる理由は、入射中性子のエネルギー
が高くなるほど反応断面積が減少するほう素（Ｂ）の特
性にある。すなわち、円筒形容器に入射する中性子のエ
ネルギーを予め十分落とさなければ検出できないのであ
る。
みのため検出器の構造が大きく（上記例の場合、全幅は
約２３センチメートル）、重さも１０キログラム程度と
重く、可搬性、作業性に改善の余地が残るものであっ
た。減速材を厚くとる理由は、入射中性子のエネルギー
が高くなるほど反応断面積が減少するほう素（Ｂ）の特
性にある。すなわち、円筒形容器に入射する中性子のエ
ネルギーを予め十分落とさなければ検出できないのであ
る。
【０００４】特公平５−２５３１３号公報には、こうし
た欠点を解決する中性子検出器が開示されている。この
発明（以降「先行発明」という）は本願出願人によって
先に提案されたものであり、その特徴はＢＦ3 と水素化
合物という２種類の反応材を併用することにより、検出
器の小型化を図るものである。このとき、 １．水素化合物中からの水素原子の放出確率は、ほう素
とは逆に中性子のエネルギーが高いほど大きくなるた
め、減速材の大半が不要になる、という効果のみなら
ず、 ２．中性子が水素原子に衝突したとき、（ｎ，ｐ）反応
によって発生する電荷量（反跳による陽子１個相当）
と、ほう素によるα粒子の電荷量（陽子２個相当）が異
なるため、２つの反応の計数比から中性子の平均エネル
ギーおよびエネルギー応答特性の異なる複数の線量等量
を同時に求めることができる、という新たな効果も生む
ものであった。ここでこの先行発明を図面によって説明
する。
た欠点を解決する中性子検出器が開示されている。この
発明（以降「先行発明」という）は本願出願人によって
先に提案されたものであり、その特徴はＢＦ3 と水素化
合物という２種類の反応材を併用することにより、検出
器の小型化を図るものである。このとき、 １．水素化合物中からの水素原子の放出確率は、ほう素
とは逆に中性子のエネルギーが高いほど大きくなるた
め、減速材の大半が不要になる、という効果のみなら
ず、 ２．中性子が水素原子に衝突したとき、（ｎ，ｐ）反応
によって発生する電荷量（反跳による陽子１個相当）
と、ほう素によるα粒子の電荷量（陽子２個相当）が異
なるため、２つの反応の計数比から中性子の平均エネル
ギーおよびエネルギー応答特性の異なる複数の線量等量
を同時に求めることができる、という新たな効果も生む
ものであった。ここでこの先行発明を図面によって説明
する。
【０００５】図１は先行発明の概略構成図である。同図
において、球形の検出器１０内部にはＢＦ3 ガスが封入
されており、球の内面には水素化合物１４が膜状に形成
されている。この膜の内側には第一電極１５が設けら
れ、一方、検出器１０の中心線上に芯線状の第二電極１
２が設けられている。これら２つの電極間には高圧が印
加される。出力端子１３は反応によって発生した電気信
号を取り出すものである。
において、球形の検出器１０内部にはＢＦ3 ガスが封入
されており、球の内面には水素化合物１４が膜状に形成
されている。この膜の内側には第一電極１５が設けら
れ、一方、検出器１０の中心線上に芯線状の第二電極１
２が設けられている。これら２つの電極間には高圧が印
加される。出力端子１３は反応によって発生した電気信
号を取り出すものである。
【０００６】この構成における検出の様子は以下の通り
である。
である。
【０００７】まずエネルギーの低い低速中性子が入射す
ると、ほう素と（ｎ，α）反応を起こしてＢＦ3 ガスが
イオン化され、第一電極１５と第二電極１２の間に電流
が流れる。これが出力端子１３から出力される。
ると、ほう素と（ｎ，α）反応を起こしてＢＦ3 ガスが
イオン化され、第一電極１５と第二電極１２の間に電流
が流れる。これが出力端子１３から出力される。
【０００８】一方、高速中性子が入射すると、水素化合
物中の水素原子と（ｎ，ｐ）反応を起こし、反跳陽子が
検出器１０内に放出される。この陽子も同様にＢＦ3 ガ
スをイオン化し、電気信号が出力端子１３から出力され
る。これら２つの反応に関与する電荷量は異なるため、
弁別が可能となる。
物中の水素原子と（ｎ，ｐ）反応を起こし、反跳陽子が
検出器１０内に放出される。この陽子も同様にＢＦ3 ガ
スをイオン化し、電気信号が出力端子１３から出力され
る。これら２つの反応に関与する電荷量は異なるため、
弁別が可能となる。
【０００９】図２は弁別回路の構成を示す図である。同
図において、出力端子１３から出力された電気信号は増
幅回路２２で増幅された後、信号弁別回路２３へ入力さ
れる。ここで信号の電圧レベルまたは波形によってα信
号（α粒子に起因する信号）とｐ信号（反跳陽子に起因
する信号）を弁別し、それら信号の度数をそれぞれ計数
回路２４、２５によって計数する。計数結果は演算処理
回路２６で後述の方法によって処理され、表示部２７に
出力される。
図において、出力端子１３から出力された電気信号は増
幅回路２２で増幅された後、信号弁別回路２３へ入力さ
れる。ここで信号の電圧レベルまたは波形によってα信
号（α粒子に起因する信号）とｐ信号（反跳陽子に起因
する信号）を弁別し、それら信号の度数をそれぞれ計数
回路２４、２５によって計数する。計数結果は演算処理
回路２６で後述の方法によって処理され、表示部２７に
出力される。
【００１０】図３は（ｎ，α）、（ｎ，ｐ）反応のエネ
ルギー応答特性を示す図である。同図において横軸は入
射中性子のエネルギー、縦軸は感度で、前者は右下り、
後者は右上りの特性を示している。ここで前記計数回路
２４、２５それぞれの計数結果をＣ１、Ｃ２とすれば、
Ｃ２／Ｃ１の比は既知であるから、図３をもとに中性子
の平均エネルギーを求めることができる。例えば、Ｃ２
／Ｃ１＝２となった場合、同図中のＥ０が求める値とな
る。従ってこうした関数を予めプログラム化し、前記演
算処理回路２６で実行すればよい。
ルギー応答特性を示す図である。同図において横軸は入
射中性子のエネルギー、縦軸は感度で、前者は右下り、
後者は右上りの特性を示している。ここで前記計数回路
２４、２５それぞれの計数結果をＣ１、Ｃ２とすれば、
Ｃ２／Ｃ１の比は既知であるから、図３をもとに中性子
の平均エネルギーを求めることができる。例えば、Ｃ２
／Ｃ１＝２となった場合、同図中のＥ０が求める値とな
る。従ってこうした関数を予めプログラム化し、前記演
算処理回路２６で実行すればよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上、先行発明によれ
ば検出器の小型化と測定の効率改善が可能となった。し
かしながらこの発明についても、以下の点でさらに改善
の余地があることが判明した。
ば検出器の小型化と測定の効率改善が可能となった。し
かしながらこの発明についても、以下の点でさらに改善
の余地があることが判明した。
【００１２】［課題１］検出特性の維持 従来一般的な検出器および先行発明ではＢＦ3 等のガス
を封入する構成であったため、ガスの漏洩や高圧印加に
よる劣化を考慮する必要があった。従って長期間に渡り
一定の特性を保つ検出器が望まれた。
を封入する構成であったため、ガスの漏洩や高圧印加に
よる劣化を考慮する必要があった。従って長期間に渡り
一定の特性を保つ検出器が望まれた。
【００１３】［課題２］構造の大きさ 先行発明によって良好な検出を行うための条件を実験等
によって解析したところ、検出器１０の周囲に１センチ
メートル程度の減速材を設けることが望ましいことがわ
かった。このとき検出器１０の球状部の直径は約５セン
チメートルであり、全体の直径は７センチメートル程度
となる。構造は小さい程用途も広がるため、可能であれ
ばさらに小型化を図りたい。
によって解析したところ、検出器１０の周囲に１センチ
メートル程度の減速材を設けることが望ましいことがわ
かった。このとき検出器１０の球状部の直径は約５セン
チメートルであり、全体の直径は７センチメートル程度
となる。構造は小さい程用途も広がるため、可能であれ
ばさらに小型化を図りたい。
【００１４】［本発明の目的］本発明は上記課題に鑑み
てなされたもので、その目的は、固体反応材を使用する
ことによって検出特性の維持を図りつつ、検出材と反応
材、さらには減速材をも同一部材で実現することによ
り、さらに小型化が可能な中性子検出器の開示にある。
てなされたもので、その目的は、固体反応材を使用する
ことによって検出特性の維持を図りつつ、検出材と反応
材、さらには減速材をも同一部材で実現することによ
り、さらに小型化が可能な中性子検出器の開示にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の中性子検出器は、入射する低速中性子に対し
て核反応によって荷電粒子を放出する第一の固体反応材
と、入射する高速中性子に対して反跳作用によって荷電
粒子を放出する第二の固体反応材と、少なくとも前記第
一および第二の固体反応材を遮光する遮光材と、前記第
一および第二の固体反応材から放出される荷電粒子を検
出する検出部とを有する。
に本発明の中性子検出器は、入射する低速中性子に対し
て核反応によって荷電粒子を放出する第一の固体反応材
と、入射する高速中性子に対して反跳作用によって荷電
粒子を放出する第二の固体反応材と、少なくとも前記第
一および第二の固体反応材を遮光する遮光材と、前記第
一および第二の固体反応材から放出される荷電粒子を検
出する検出部とを有する。
【００１６】また本発明では、前記第一の固体反応材が
（ｎ，α）反応によって荷電粒子を放出する物質で形成
され、前記第二の固体反応材が（ｎ，ｐ）反応によって
荷電粒子を放出する物質で形成される。
（ｎ，α）反応によって荷電粒子を放出する物質で形成
され、前記第二の固体反応材が（ｎ，ｐ）反応によって
荷電粒子を放出する物質で形成される。
【００１７】さらに本発明では、前記第一の固体反応材
はリチウムおよびほう素よりなる群のうち少なくとも１
つの物質を含み、前記第二の固体反応材は水素化合物で
あることを特徴とする。
はリチウムおよびほう素よりなる群のうち少なくとも１
つの物質を含み、前記第二の固体反応材は水素化合物で
あることを特徴とする。
【００１８】一方、本発明における前記検出部は、荷電
粒子を検出したときシンチレーション光を発するシンチ
レータと、前記シンチレーション光を電気信号に変換す
る光電変換部とを含む。
粒子を検出したときシンチレーション光を発するシンチ
レータと、前記シンチレーション光を電気信号に変換す
る光電変換部とを含む。
【００１９】このとき、前記シンチレータはプラスチッ
クシンチレーションファイバーであり、該シンチレータ
は前記第二の固体反応材を兼ねるものである。
クシンチレーションファイバーであり、該シンチレータ
は前記第二の固体反応材を兼ねるものである。
【００２０】さらに本発明では、前記第一の固体反応材
が前記第二の固体反応材を覆う薄膜状に形成される。
が前記第二の固体反応材を覆う薄膜状に形成される。
【００２１】また本発明はさらに、前記第一および前記
第二の固体反応材の外周を覆い、前記第二の固体反応材
と同一物質によって形成される中性子減速材を含むもの
である。
第二の固体反応材の外周を覆い、前記第二の固体反応材
と同一物質によって形成される中性子減速材を含むもの
である。
【００２２】また本発明は、前記第一の固体反応材およ
び前記第二の固体反応材の組を複数有し、これら複数の
組を緊密に束ねるものである。
び前記第二の固体反応材の組を複数有し、これら複数の
組を緊密に束ねるものである。
【００２３】このとき、前記第一の固体反応材および前
記第二の固体反応材の組の形状は三角柱、四角柱または
六角柱であり、これらの組をそれぞれ側面を緊密に接す
る状態で束ねるものである。
記第二の固体反応材の組の形状は三角柱、四角柱または
六角柱であり、これらの組をそれぞれ側面を緊密に接す
る状態で束ねるものである。
【００２４】また本発明の前記光電変換部は、前記複数
の組の各組に対して設けられるものである。
の組の各組に対して設けられるものである。
【００２５】
【作用】上記構成による本発明によれば、第一の固体反
応材が入射した低速中性子に対して核反応による荷電粒
子を放出する。一方、第二の固体反応材は、高速中性子
に対して反跳作用による荷電粒子を放出する。ここで、
検出部が第一および第二の固体反応材から放出される荷
電粒子を検出する。
応材が入射した低速中性子に対して核反応による荷電粒
子を放出する。一方、第二の固体反応材は、高速中性子
に対して反跳作用による荷電粒子を放出する。ここで、
検出部が第一および第二の固体反応材から放出される荷
電粒子を検出する。
【００２６】また本発明によれば、前記第一の固体反応
材が（ｎ，α）反応によって荷電粒子を放出し、前記第
二の固体反応材が（ｎ，ｐ）反応によって荷電粒子を放
出する。
材が（ｎ，α）反応によって荷電粒子を放出し、前記第
二の固体反応材が（ｎ，ｐ）反応によって荷電粒子を放
出する。
【００２７】ここで前記第一の固体反応材はリチウムお
よびほう素よりなる群のうち少なくとも１つの物質を含
むため、低速中性子に対する（ｎ，α）反応が発生しや
すく、一方、前記第二の固体反応材は水素化合物である
ため、高速中性子に対する（ｎ，ｐ）反応が発生しやす
くなる。
よびほう素よりなる群のうち少なくとも１つの物質を含
むため、低速中性子に対する（ｎ，α）反応が発生しや
すく、一方、前記第二の固体反応材は水素化合物である
ため、高速中性子に対する（ｎ，ｐ）反応が発生しやす
くなる。
【００２８】さらに本発明では、検出部のシンチレータ
が荷電粒子を検出したときにシンチレーション光を発
し、光電変換部がこれを電気信号に変換する。
が荷電粒子を検出したときにシンチレーション光を発
し、光電変換部がこれを電気信号に変換する。
【００２９】ここで前記シンチレータは、プラスチック
シンチレーションファイバーであるため、高速中性子に
対する（ｎ，ｐ）反応が発生しやすく、前記第二の固体
反応材を兼ねることができる。
シンチレーションファイバーであるため、高速中性子に
対する（ｎ，ｐ）反応が発生しやすく、前記第二の固体
反応材を兼ねることができる。
【００３０】一方、前記第一の固体反応材は前記第二の
固体反応材を覆う薄膜状に形成されており、ここで
（ｎ，α）反応の結果発生するα粒子は第二の固体反応
材へ入射される。
固体反応材を覆う薄膜状に形成されており、ここで
（ｎ，α）反応の結果発生するα粒子は第二の固体反応
材へ入射される。
【００３１】また本発明によれば、前記第一および前記
第二の固体反応材の外周を覆い、第二の固体反応材と同
一物質によって形成される中性子減速材が入射中性子を
減速する。
第二の固体反応材の外周を覆い、第二の固体反応材と同
一物質によって形成される中性子減速材が入射中性子を
減速する。
【００３２】また本発明は、前記第一の固体反応材およ
び第二の固体反応材の組を複数有し、これら複数の組を
緊密に束ねているため、中性子が感度よく検出される。
び第二の固体反応材の組を複数有し、これら複数の組を
緊密に束ねているため、中性子が感度よく検出される。
【００３３】ここで、前記第一の固体反応材および前記
第二の固体反応材の組の形状は三角柱、四角柱または六
角柱であるため、これらの組はそれぞれ側面を緊密に接
する状態で束ねられる。
第二の固体反応材の組の形状は三角柱、四角柱または六
角柱であるため、これらの組はそれぞれ側面を緊密に接
する状態で束ねられる。
【００３４】また本発明によれば、前記光電変換部が前
記複数の組の各組に発生するシンチレーション光を独立
して電気信号に変換する。
記複数の組の各組に発生するシンチレーション光を独立
して電気信号に変換する。
【００３５】
実施例１．ここで本発明の好適な実施例を適宜図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００３６】図４は実施例１に係る中性子検出器の構成
を示す図である。本発明の特徴は、２つの反応材をとも
に固体反応材で形成し、イオン化ではなく、シンチレー
ション反応によって中性子を検出する点にある。本実施
例の形状の決定に当たっては、熱中性子から１４ＭｅＶ
程度の高速中性子に至る広範囲の中性子を、１マイクロ
シーベルトから最悪でも１０ミリシーベルト程度の感度
で検出するという条件下で算出している。
を示す図である。本発明の特徴は、２つの反応材をとも
に固体反応材で形成し、イオン化ではなく、シンチレー
ション反応によって中性子を検出する点にある。本実施
例の形状の決定に当たっては、熱中性子から１４ＭｅＶ
程度の高速中性子に至る広範囲の中性子を、１マイクロ
シーベルトから最悪でも１０ミリシーベルト程度の感度
で検出するという条件下で算出している。
【００３７】同図において、長さ１０センチメートル、
太さ１ミリメートル程度のプラスチックシンチレーショ
ンファイバー１（以下「ＰＳＦ１」という）が多数緊密
に束ねられている。一例として、ＰＳＦ１のコア部はポ
リスチレン、クラッド部はポリメチルメタアクリレート
（ＰＭＭＡ）によって構成される。各ＰＳＦ１の表面に
はフッ化リチウムＬｉＦまたはほう素Ｂ（以下「ＬｉＦ
等」という）の薄膜層３が蒸着または塗布等によって形
成されている。束全体の太さは１センチメートル程度で
よい。
太さ１ミリメートル程度のプラスチックシンチレーショ
ンファイバー１（以下「ＰＳＦ１」という）が多数緊密
に束ねられている。一例として、ＰＳＦ１のコア部はポ
リスチレン、クラッド部はポリメチルメタアクリレート
（ＰＭＭＡ）によって構成される。各ＰＳＦ１の表面に
はフッ化リチウムＬｉＦまたはほう素Ｂ（以下「ＬｉＦ
等」という）の薄膜層３が蒸着または塗布等によって形
成されている。束全体の太さは１センチメートル程度で
よい。
【００３８】ＬｉＦ等は低速中性子に対して大きな反応
断面積を有するため、低速中性子が入射すると（ｎ，
α）反応によってα粒子またはトリチウム（ 3Ｈ）原子
核を放出する。従って本実施例では、この薄膜層３が第
一の固体反応材となる。
断面積を有するため、低速中性子が入射すると（ｎ，
α）反応によってα粒子またはトリチウム（ 3Ｈ）原子
核を放出する。従って本実施例では、この薄膜層３が第
一の固体反応材となる。
【００３９】一方、ＰＳＦ１は３つの役割を果たす。す
なわち、ＰＳＦ１は荷電粒子が入射したときにシンチレ
ーション光を発するシンチレータとして作用するのみな
らず、自身が第二の固体反応材であり、さらに減速材と
しても働く。ＰＳＦ１は水素を多く含む水素化合物であ
るため、主に高速中性子に対して（ｎ，ｐ）反応によっ
て反跳陽子を放出するとともに、反応によって中性子を
減速する効果を持つ。本実施例の構成によれば、薄膜層
３で発生するα粒子、ＰＳＦ１で発生する陽子がともに
ＰＳＦ１で検出される。
なわち、ＰＳＦ１は荷電粒子が入射したときにシンチレ
ーション光を発するシンチレータとして作用するのみな
らず、自身が第二の固体反応材であり、さらに減速材と
しても働く。ＰＳＦ１は水素を多く含む水素化合物であ
るため、主に高速中性子に対して（ｎ，ｐ）反応によっ
て反跳陽子を放出するとともに、反応によって中性子を
減速する効果を持つ。本実施例の構成によれば、薄膜層
３で発生するα粒子、ＰＳＦ１で発生する陽子がともに
ＰＳＦ１で検出される。
【００４０】束状のＰＳＦ１の一端には光電変換素子５
が取り付けられている。光電変換素子５は光電子増倍管
（ＰＭＴ）またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ）等で構成され、シンチレーション光を電気信号へ変
換する。ＰＳＦ１と光電変換素子５全体は遮光膜７、お
よびさらにその周囲を取り巻く厚さ１センチメートル程
度の減速材９によって覆われている。減速材９としては
ポリエチレンなどの水素化合物を採用することができ
る。なお、後述の理由により、遮光膜７としては光を十
分に反射する金属膜等を使用するものとする。
が取り付けられている。光電変換素子５は光電子増倍管
（ＰＭＴ）またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰ
Ｄ）等で構成され、シンチレーション光を電気信号へ変
換する。ＰＳＦ１と光電変換素子５全体は遮光膜７、お
よびさらにその周囲を取り巻く厚さ１センチメートル程
度の減速材９によって覆われている。減速材９としては
ポリエチレンなどの水素化合物を採用することができ
る。なお、後述の理由により、遮光膜７としては光を十
分に反射する金属膜等を使用するものとする。
【００４１】こうして変換された電気信号については、
先行発明同様、増幅、弁別、演算処理回路等を経て最終
的に表示回路に与えられる構成とすればよい。
先行発明同様、増幅、弁別、演算処理回路等を経て最終
的に表示回路に与えられる構成とすればよい。
【００４２】以上が実施例１の中性子検出器の構成であ
る。この構成によって中性子が検出される様子をさらに
詳しく説明する。
る。この構成によって中性子が検出される様子をさらに
詳しく説明する。
【００４３】図５は１本のＰＳＦ１に低速中性子および
高速中性子が入射したときの反応を示す図である。同図
に示すように、低速中性子は薄膜層３で（ｎ，α）反応
を起こし、α粒子が放出される。放出される方向が図中
の矢印Ａであれば、これがＰＳＦ１内でシンチレーショ
ン物質を励起し、シンチレーション光を発する。矢印Ｂ
の場合は図示しない隣のＰＳＦ１内でシンチレーション
光を発することになる。本実施例ではＰＳＦ１を多数束
ねているため、薄膜層３の総面積が飛躍的に向上し、低
速中性子に対する感度が良好となる。
高速中性子が入射したときの反応を示す図である。同図
に示すように、低速中性子は薄膜層３で（ｎ，α）反応
を起こし、α粒子が放出される。放出される方向が図中
の矢印Ａであれば、これがＰＳＦ１内でシンチレーショ
ン物質を励起し、シンチレーション光を発する。矢印Ｂ
の場合は図示しない隣のＰＳＦ１内でシンチレーション
光を発することになる。本実施例ではＰＳＦ１を多数束
ねているため、薄膜層３の総面積が飛躍的に向上し、低
速中性子に対する感度が良好となる。
【００４４】一方、高速中性子が飛来した場合、これが
薄膜層３で反応を起こす確率は非常に低く、通常はその
ままＰＳＦ１へ入射する。ここで（ｎ，ｐ）反応を起こ
し、シンチレーション光を発する。これらシンチレーシ
ョン光はＰＳＦ１の両端に伝搬するが、光電変換素子５
と逆方向に進むシンチレーション光も、ＰＳＦ１端面に
おいて前記のごとく金属膜を採用した遮光膜７によって
反射されるため、捕捉すべき光のエネルギー損失を最小
限に抑えることができる。
薄膜層３で反応を起こす確率は非常に低く、通常はその
ままＰＳＦ１へ入射する。ここで（ｎ，ｐ）反応を起こ
し、シンチレーション光を発する。これらシンチレーシ
ョン光はＰＳＦ１の両端に伝搬するが、光電変換素子５
と逆方向に進むシンチレーション光も、ＰＳＦ１端面に
おいて前記のごとく金属膜を採用した遮光膜７によって
反射されるため、捕捉すべき光のエネルギー損失を最小
限に抑えることができる。
【００４５】以上が検出の概要であり、これら２つの反
応においても電荷量の相違により反応の弁別が可能とな
る。
応においても電荷量の相違により反応の弁別が可能とな
る。
【００４６】なお、エネルギーにもよるが、α粒子の飛
程は通常０．１ミリメートルのオーダーであるため、本
実施例では以下の配慮をなすものとする。
程は通常０．１ミリメートルのオーダーであるため、本
実施例では以下の配慮をなすものとする。
【００４７】１．薄膜層３の形成について 薄膜層３は十分に薄く、かつ均一な厚さで形成する。当
然ながら、厚さはα粒子の飛程より小さくしなければな
らない。
然ながら、厚さはα粒子の飛程より小さくしなければな
らない。
【００４８】２．ＰＳＦ１の束ね方について 隙間なく束ねる必要がある。図６はＰＳＦ１を束ねた状
態における断面の例を示す図である。同図に示す通り、
この場合はＰＳＦ１として正六角柱を採用している。薄
膜層３が均一に形成されている場合、この層も含めてＰ
ＳＦ１の断面が正六角柱に保たれるため、図６のように
各ＰＳＦ１を互いに隙間なく、側面を緊密に接する状態
で束ねることが可能となる。この趣旨から、ＰＳＦ１と
しては正三角柱、正四角柱などを採用することもでき
る。形状の決定に当たっては、ＬｉＦ等の充填密度、Ｐ
ＳＦ１の入手または製造の容易性等の観点を考慮すれば
よい。
態における断面の例を示す図である。同図に示す通り、
この場合はＰＳＦ１として正六角柱を採用している。薄
膜層３が均一に形成されている場合、この層も含めてＰ
ＳＦ１の断面が正六角柱に保たれるため、図６のように
各ＰＳＦ１を互いに隙間なく、側面を緊密に接する状態
で束ねることが可能となる。この趣旨から、ＰＳＦ１と
しては正三角柱、正四角柱などを採用することもでき
る。形状の決定に当たっては、ＬｉＦ等の充填密度、Ｐ
ＳＦ１の入手または製造の容易性等の観点を考慮すれば
よい。
【００４９】本実施例の構成については、シミュレーシ
ョンおよび実験の結果、検出器の全幅が３センチメート
ル程度でよいことが判明したため、先行発明よりもさら
に検出器の小型化が可能となる。また固体反応材を採用
したため、ガスの漏洩や劣化という問題を解消すること
ができ、従来の課題を解決することができる。
ョンおよび実験の結果、検出器の全幅が３センチメート
ル程度でよいことが判明したため、先行発明よりもさら
に検出器の小型化が可能となる。また固体反応材を採用
したため、ガスの漏洩や劣化という問題を解消すること
ができ、従来の課題を解決することができる。
【００５０】本実施例にはさらに別の効果もある。すな
わち、束状にすることによって薄膜層３の総面積が大幅
に向上するため、（ｎ，α）反応に対する感度が改善さ
れることである。この際、例えばＬｉＦ等を粉状にして
シンチレータに混合する方法に比べても本実施例は有利
である。なぜなら、ＬｉＦ等が混入されればシンチレー
タの透過率が悪化し、感度が低下するためである。本実
施例ではシンチレーション光がＰＳＦ１内をその壁面に
沿って伝搬するため、ＬｉＦ等が光の経路を遮るおそれ
はない。
わち、束状にすることによって薄膜層３の総面積が大幅
に向上するため、（ｎ，α）反応に対する感度が改善さ
れることである。この際、例えばＬｉＦ等を粉状にして
シンチレータに混合する方法に比べても本実施例は有利
である。なぜなら、ＬｉＦ等が混入されればシンチレー
タの透過率が悪化し、感度が低下するためである。本実
施例ではシンチレーション光がＰＳＦ１内をその壁面に
沿って伝搬するため、ＬｉＦ等が光の経路を遮るおそれ
はない。
【００５１】なお、本実施例では光電変換素子５を束状
のＰＳＦ１の一端に１つ設けたが、各ＰＳＦ１に対して
光電変換素子５を１個ずつ配置する構成であってもよ
い。この場合、検出器全体でシンチレーション光の総和
を検出するにとどまらず、各ＰＳＦ１に発生するシンチ
レーション光を独立して検出することができる。この結
果、中性子が入射した位置を特定することができ、検出
器の機能が向上する。
のＰＳＦ１の一端に１つ設けたが、各ＰＳＦ１に対して
光電変換素子５を１個ずつ配置する構成であってもよ
い。この場合、検出器全体でシンチレーション光の総和
を検出するにとどまらず、各ＰＳＦ１に発生するシンチ
レーション光を独立して検出することができる。この結
果、中性子が入射した位置を特定することができ、検出
器の機能が向上する。
【００５２】また本実施例では、ＰＳＦ１の周囲に薄膜
層３を形成したが、例えばＰＳＦ１に細い軸穴やスリッ
トを設けるような場合には、この空隙部にＬｉＦ等を充
填することにしてもよい。この場合は毛管現象を利用し
た充填も可能であり、充填量と充填領域形状の管理の面
で都合がよい。
層３を形成したが、例えばＰＳＦ１に細い軸穴やスリッ
トを設けるような場合には、この空隙部にＬｉＦ等を充
填することにしてもよい。この場合は毛管現象を利用し
た充填も可能であり、充填量と充填領域形状の管理の面
で都合がよい。
【００５３】実施例２．実施例１では減速材９としては
ポリエチレンなどの水素化合物を採用したが、本実施例
ではこの部分を変更した構成を説明する。
ポリエチレンなどの水素化合物を採用したが、本実施例
ではこの部分を変更した構成を説明する。
【００５４】図７は実施例２に係る中性子検出器の構成
図である。同図において実施例１と同等の構成には同一
の符号を与え、説明を省略する。
図である。同図において実施例１と同等の構成には同一
の符号を与え、説明を省略する。
【００５５】実施例２の特徴は、減速材９としてＰＳＦ
を使用する点にある。すなわち、シンチレータとして使
用されるＰＳＦと同一のものを同図のように延長し、そ
れら全体を遮光膜７で覆う。ただしこの際、減速材９と
して使用されるＰＳＦにはＬｉＦ等の薄膜層を設けな
い。あくまでも減速を目的とするためである。同図で
は、薄膜層３を持つＰＳＦ１の領域を斜線によって示し
ている。
を使用する点にある。すなわち、シンチレータとして使
用されるＰＳＦと同一のものを同図のように延長し、そ
れら全体を遮光膜７で覆う。ただしこの際、減速材９と
して使用されるＰＳＦにはＬｉＦ等の薄膜層を設けな
い。あくまでも減速を目的とするためである。同図で
は、薄膜層３を持つＰＳＦ１の領域を斜線によって示し
ている。
【００５６】以上、実施例２の構成によっても実施例１
同様の効果を得ることができる。実施例２の場合、減速
材９として新たな物質を準備する必要がなく、検出器を
製造する上で都合がよい。
同様の効果を得ることができる。実施例２の場合、減速
材９として新たな物質を準備する必要がなく、検出器を
製造する上で都合がよい。
【００５７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の中性
子検出器によれば、第一の固体反応材と第二の固体反応
材を併用したため、検出器の小型化を実現し、かつ長期
間の使用による検出効率の低下を回避することができ
る。
子検出器によれば、第一の固体反応材と第二の固体反応
材を併用したため、検出器の小型化を実現し、かつ長期
間の使用による検出効率の低下を回避することができ
る。
【００５８】ここで前記第一の固体反応材はリチウムま
たはほう素を含むため低速中性子に対する（ｎ，α）反
応が発生しやすく、一方、前記第二の固体反応材は水素
化合物であるため高速中性子に対する（ｎ，ｐ）反応が
発生しやすくなる。この結果、減速材を削減しつつ、広
いエネルギー範囲で検出の感度が改善される。
たはほう素を含むため低速中性子に対する（ｎ，α）反
応が発生しやすく、一方、前記第二の固体反応材は水素
化合物であるため高速中性子に対する（ｎ，ｐ）反応が
発生しやすくなる。この結果、減速材を削減しつつ、広
いエネルギー範囲で検出の感度が改善される。
【００５９】さらに本発明によれば、シンチレーション
作用を検出原理とするため、イオン化を原理とするガス
反応材を使用する必要がなく、ガスの漏洩、劣化という
問題を考える必要がない。
作用を検出原理とするため、イオン化を原理とするガス
反応材を使用する必要がなく、ガスの漏洩、劣化という
問題を考える必要がない。
【００６０】ここで本発明では、シンチレータとしてプ
ラスチックシンチレーションファイバーを用いたため、
これが（ｎ，ｐ）反応材としても働き、検出器の小型化
に寄与する。
ラスチックシンチレーションファイバーを用いたため、
これが（ｎ，ｐ）反応材としても働き、検出器の小型化
に寄与する。
【００６１】一方、前記第一の固体反応材は第二の固体
反応材を覆う薄膜状に形成されている。従って、ここで
発生するα粒子を取り逃がすことがなく、感度を改善す
ることができる。
反応材を覆う薄膜状に形成されている。従って、ここで
発生するα粒子を取り逃がすことがなく、感度を改善す
ることができる。
【００６２】また本発明によれば、減速材として第一の
固体反応材と同一物質を採用することができるため、検
出器の製造上好都合である。
固体反応材と同一物質を採用することができるため、検
出器の製造上好都合である。
【００６３】また本発明によれば、前記第一の固体反応
材および第二の固体反応材の組を緊密に束ねているた
め、中性子が検出感度を高めることができる。
材および第二の固体反応材の組を緊密に束ねているた
め、中性子が検出感度を高めることができる。
【００６４】ここで、前記組の形状は三角柱、四角柱ま
たは六角柱であるため、これらを緊密に束ねることが可
能となる。
たは六角柱であるため、これらを緊密に束ねることが可
能となる。
【００６５】また本発明によれば、前記光電変換部が前
記の各組に発生するシンチレーション光を独立して電気
信号に変換するため、位置敏感型検出器を提供すること
ができる。
記の各組に発生するシンチレーション光を独立して電気
信号に変換するため、位置敏感型検出器を提供すること
ができる。
【図１】 先行発明の概略構成図である。
【図２】 ２つの反応を弁別する弁別回路の構成を示す
図である。
図である。
【図３】 （ｎ，α）、（ｎ，ｐ）反応のエネルギー応
答特性を示す図である。
答特性を示す図である。
【図４】 実施例１に係る中性子検出器の構成を示す図
である。
である。
【図５】 １本のＰＳＦ１に低速、高速中性子が入射し
たときの反応を示す図である。
たときの反応を示す図である。
【図６】 ＰＳＦ１を束ねた状態における断面の例を示
す図である。
す図である。
【図７】 実施例２に係る中性子検出器の構成を示す図
である。
である。
１ ＰＳＦ、３ 薄膜層、５ 光電変換素子、７ 遮光
膜、９ 減速材。
膜、９ 減速材。
Claims (10)
- 【請求項１】 入射する低速中性子に対して核反応によ
って荷電粒子を放出する第一の固体反応材と、 入射する高速中性子に対して反跳作用によって荷電粒子
を放出する第二の固体反応材と、 少なくとも前記第一および第二の固体反応材を遮光する
遮光材と、 前記第一および第二の固体反応材から放出される荷電粒
子を検出する検出部と、 を有することを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の中性子検出器におい
て、 前記第一の固体反応材は（ｎ，α）反応によって荷電粒
子を放出する物質で形成され、前記第二の固体反応材は
（ｎ，ｐ）反応によって荷電粒子を放出する物質で形成
されることを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項３】 請求項１に記載の中性子検出器におい
て、 前記第一の固体反応材はリチウムおよびほう素よりなる
群のうち少なくとも１つの物質を含み、前記第二の固体
反応材は水素化合物であることを特徴とする中性子検出
器。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の中性子
検出器において、前記検出部は、 前記荷電粒子を検出したときシンチレーション光を発す
るシンチレータと、 前記シンチレーション光を電気信号に変換する光電変換
部と、 を含むことを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項５】 請求項４に記載の中性子検出器におい
て、 前記シンチレータは、プラスチックシンチレーションフ
ァイバーであり、該シンチレータは前記第二の固体反応
材を兼ねることを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の中性子検出器におい
て、 前記第一の固体反応材が前記第二の固体反応材を覆う薄
膜状に形成されることを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の中性子
検出器において、該検出器はさらに、 前記第一および前記第二の固体反応材の外周を覆い、前
記第二の固体反応材と同一物質によって形成される中性
子減速材を含むことを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項８】 請求項６に記載の中性子検出器におい
て、該検出器は、 前記第一の固体反応材および前記第二の固体反応材の組
を複数有し、 これら複数の組が緊密に束ねられていることを特徴とす
る中性子検出器。 - 【請求項９】 請求項８に記載の中性子検出器におい
て、 前記第一の固体反応材および前記第二の固体反応材の組
の形状は三角柱、四角柱または六角柱であり、これらの
組がそれぞれ側面を緊密に接する状態で束ねられている
ことを特徴とする中性子検出器。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の中性子検出器におい
て、 前記光電変換部は、前記複数の組の各組に対して設けら
れ、それぞれが対になる組に発生するシンチレーション
光を独立して電気信号に変換することを特徴とする中性
子検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10437995A JP2957439B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 中性子検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10437995A JP2957439B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 中性子検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297167A true JPH08297167A (ja) | 1996-11-12 |
| JP2957439B2 JP2957439B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=14379144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10437995A Expired - Fee Related JP2957439B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-04-27 | 中性子検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957439B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001502051A (ja) * | 1996-09-20 | 2001-02-13 | ミッション サポート インコーポレイテッド | リチウムランタナイドボレート・シンチレータに基づく低エネルギー中性子検出器 |
| JP2001255378A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Natl Inst For Fusion Science | 放射線検出器 |
| JP2002505794A (ja) * | 1997-06-13 | 2002-02-19 | ガタン・インコーポレーテッド | 電子顕微鏡の影像検出器の解像度を改良しノイズを低減する方法及び装置 |
| JP2003232863A (ja) * | 2002-12-24 | 2003-08-22 | Natl Inst For Fusion Science | 放射線検出器 |
| WO2005008287A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Toudai Tlo, Ltd. | 熱中性子束モニタ |
| JP2012225680A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Toshiba Corp | 中性子検出器 |
| CN103185894A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种快中子探测器 |
| CN103513267A (zh) * | 2012-06-21 | 2014-01-15 | 同方威视技术股份有限公司 | 含硼气膜快中子探测器 |
| JP2016509210A (ja) * | 2013-01-07 | 2016-03-24 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 中性子および／またはガンマ光子を検出するためのシンチレータならびに検出器 |
| JP2018179800A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 放射線検出器および放射線の測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6682422B2 (ja) | 2016-12-01 | 2020-04-15 | 株式会社東芝 | 放射線検出器 |
-
1995
- 1995-04-27 JP JP10437995A patent/JP2957439B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2002505794A (ja) * | 1997-06-13 | 2002-02-19 | ガタン・インコーポレーテッド | 電子顕微鏡の影像検出器の解像度を改良しノイズを低減する方法及び装置 |
| JP2001255378A (ja) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Natl Inst For Fusion Science | 放射線検出器 |
| JP2003232863A (ja) * | 2002-12-24 | 2003-08-22 | Natl Inst For Fusion Science | 放射線検出器 |
| WO2005008287A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Toudai Tlo, Ltd. | 熱中性子束モニタ |
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| CN103185894A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 同方威视技术股份有限公司 | 一种快中子探测器 |
| CN103513267A (zh) * | 2012-06-21 | 2014-01-15 | 同方威视技术股份有限公司 | 含硼气膜快中子探测器 |
| CN103513267B (zh) * | 2012-06-21 | 2016-05-11 | 同方威视技术股份有限公司 | 含硼气膜快中子探测器 |
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