JPS6355673B2

JPS6355673B2 -

Info

Publication number: JPS6355673B2
Application number: JP56162959A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kasai
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1981-10-13
Publication date: 1988-11-04
Also published as: JPS5863878A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は例えば核融合装置のプラズマから放出
される中性子の空間分布を測定する装置に関す
る。

一般に例えば核融合装置のプラズマの状態を把
握する為に、このプラズマから放出される中性子
の空間分布を測定し、この結果から上記プラズマ
のイオン温度等を測定している。そして従来この
ような中性子の空間分布を測定する装置は第１図
に示す如きものが用いられている。すなわち上記
プラズマに相当する中性子発生体１から発生した
中性子は、中央にピンホールを有する中空円板状
のコリメータ２によりある一定の立体角内に収束
される。そして上記コリメータ２は円筒状開口部
を有する遮蔽体３の開口部側に密着固定されてお
り、上記円筒状開口部には複数個束ねられた中性
子検出器４が設置されている。上記遮蔽体３はコ
リメータ２により収束された中性子以外の中性子
が検出器４に入り込むのを防止する為に設けられ
ているのである。そして、この中性子検出器４は
前記コリメータ２によつて集束された中性子を検
出して電気信号に変換して出力するものである。
前記遮蔽体３外部には、上記複数個の中性子検出
器４に対応して複数個の増幅器５、波高分析器６
および計数器７が設けられており、それぞれ信号
ケーブル８を介して接続されている。

したがつて中性子発生体１より放出された中性
子はコリメータ２によつて収束され、複数個束ね
られた中性子検出器４によつて検出されかつ電気
信号に変換される。そしてこの電気信号は、複数
個束ねられた前記中性子検出器４の個個に対応し
て設けられている前記増幅器５、波高分析器６お
よび計数器７によつて処理される。そしてそれに
よつて中性子の空間分布を測定することができる
のである。

しかしながら上記構成によると、複数個の中性
子検出器４を個々に信号処理する必要がある為
に、増幅器５、波高分析器６、および計数器７に
よる信号処理回路が多数必要である。また上記信
号処理の構成では画像処理することはきわめて困
難であるといつた不具合があつた。

本発明は以上の点に基づいてなされたものでそ
の目的とするところは、信号処理が簡略化され、
かつ画像にて中性子の空中分布を目視することが
可能な中性子空間分布測定装置を提供することに
ある。

以下本発明の実施例を第２図ないし第４図を参
照して説明する。

まず、装置前面部には中性子発生体１０１より
放出された中性子を収束する中央にピンホールを
有し、中空円板状のコリメータ１０２が設けられ
ている。このコリメータ１０２の後部側には、遮
蔽体１０３が密着固定されている。この遮蔽体１
０３はコリメータ１０２によつてコリメートされ
た中性子以外の中性子が進入するのを防止する為
に設けられているのである。そして上記遮蔽体１
０３はコリメータ１０２側に開口部および絞り部
を形成しているほぼ円筒上の空間部を有してお
り、上記開口部には、上記空間を閉塞するべくラ
ジエタ１０４が設置されている。このラジエタ１
０４は、水素原子を多く含んだ材料（プラスチツ
ク・ポリエチレン等）で作られている。前記コリ
メータ１０２によつて収束された中性子はこのラ
ジエタ１０４に衝突して反跳陽子を放出させる。
このときいく分かの中性子はラジエタ１０４を透
過してしまう。また、前記絞り部にはスリツト１
０６が形成されている。そして、上記ラジエタ１
０４と前記遮蔽体１０３において形成された室１
０５は真空状態となつている。

この真空状態の室１０５内には、上記スリツト
１０６とある一定の距離をなして、円板状の陽電
極板１０７が遮蔽体１０３と電気絶縁された状態
で設けられており上記スリツト１０６側に電場を
形成している。この陽電極板１０７は、前記ラジ
エタ１０４を、そのまま透過してしまう中性子に
よつて後述する固体撮像素子１１０が損傷を受け
ることを防止する為に設けられたものである。そ
して同様に真空状態の室１０５内のスリツト１０
６近傍には、二次電子放出材料を被着し中空円板
状をなす二次電子増倍器としてのマイクロチヤン
ネルプレート１０８が設置されている。このマイ
クロチヤンネルプレート１０８は、円径10〜
20μmの細いガラス管（チヤンネル）を多数束ね、
厚さ0.5〜１mm程度の円板状にしたもので、個々
の４チヤンネル内壁は適当な抵抗値を持つ二次電
子放出材料でコーテイングされており上記チヤン
ネル一本一本が連続二次電子増倍器を構成してい
る。そして、このマイクロチヤンネルプレート１
０８の面には同じく中空円板状をなす螢光体とし
てのシンチレータ１０９が密着して設けられてい
る。さらに、このシンチレータ１０９の面には中
空円板状をなす固体撮像素子１１０が密着して設
けられ、この固体撮像素子１１０にケーブル１１
１を介して固体撮像素子の絵素を走査するスキヤ
ン回路１１２が接続されている。上記固体撮像素
子１１０は、例えば電荷結合素子CCDのような
もので数μmの素体を二次元的に配列した構成を
なしている。

以上の構成に基づき第２図の一部を拡大した第
３図を参照してその作用を説明する。中性子発生
体１０１より放出された中性子はコリメータ１０
２によつて収束されラジエタ１０４に入射する。
ラジエタ１０４に入射した中性子は、ラジエタ１
０４の水素原子と衝突して反跳陽子を真空状態の
室１０５Ａ内に放出する。そして放出された反跳
陽子は反跳エネルギーを有しており、このエネル
ギーによつて前記室１０５Ａ内を運動する。そし
てスリツト１０６を通過して室１０５Ｂ内に入り
陽電極板１０７付近にくると、その電場により第
３図の破線で示すごとく偏向されてマイクロチヤ
ンネルプレート１０８に入射する。入射した前記
反跳陽子は、マイクロチヤンネルプレート１０８
を構成している一本のガラス管の入口付近の内壁
に衝突し数個の二次電子を放出させる。この二次
電子は上記ガラス管内の電界による加速と初速度
との関係で放物線を描き、ガラス管内で対向面に
衝突していき、数個の二次電子を放出しながら電
子増倍を繰返す。そして電子増倍された電子群
は、シンチレータ１０９に入射し、シンチレータ
１０９の螢光作用によつて発光することになる。
ただし、この時発光するのは、上記シンチレータ
１０９の電子増倍を行なつているガラス管に対応
した部分に限られる。これはマイクロチヤンネル
プレート１０８とシンチレータ１０９が密着して
いる為である。そしてシンチレータ１０９と密着
して設けられている固体撮像素子１１０は、上記
シンチレータ１０９の発光している部分に対応し
た素体が上記発光した光を検出してそれを蓄積す
る。また画像として中性子の空間分布を見たい場
合には、上記固体撮像素子に蓄積されたデータを
スキヤン回路１１２で走査して出力することによ
つて、可能となるのである。

すなわち前記中性子発生体１０１から放出され
た中性子の発生位置とラジエタ１０４の反跳陽子
放出位置とは当然対応している。換言すればある
一定のエネルギを有する中性子の入射方向に対し
てラジエタ１０４から放出される反跳陽子も固有
のエネルギと角度を有するのである。そしてこの
反跳陽子の内、限られた角度を有するものがスリ
ツト１０６を通過する。そして陽電極板１０７の
電場によつて偏向されてマイクロチヤンネルプレ
ート１０８に衝突するまでの上記反跳陽子のとる
軌道は、この反跳陽子の有する角度によつてそれ
ぞれ決定される。上記マイクロチヤンネルプレー
ト１０８以後シンチレータ１０９の発光位置およ
び固体撮像素子１１０の検出位置は対応関係にあ
ることから、前記ラジエタ１０４の反跳陽子の放
出位置と、上記固体撮像素子１１０の検出位置は
当然対応することになる。したがつて前記中性子
発生体１０１の中性子発生位置とは対応すること
になり、中性子の空間分布を測定することが可能
となるのである。

なお、前記実施例では固体撮像素子１１０がラ
ジエタ１０４を透過してくる中性子によつて損傷
を受けることを考慮して陽電極板１０７を介した
構成であつたが、上記固体撮像素子１１０が材質
的に中性子損傷に対して問題が無い場合あるい
は、中性子によつて損傷を受けても測定時間が短
い場合には、４図に示すように陽電極板１０７を
設けずに、スリツト１０６Ａを通過した反跳陽子
を直接マイクロチヤンネルプレート１０８Ａに衝
突させても実施できるものであり、衝突以後の作
用は前記実施例と同様である。この実施例では、
前記実施例のように中性子の発生エネルギーが一
定がある必要は無くエネルギによる空間分解能も
なくなる。

またマイクロチヤンネルプレート１０８Ａ、シ
ンチレータ１０９Ａおよび固体撮像素子１１０Ａ
の形状は、第４図に示すごとく、限定されたもの
ではなく、その都度あらゆる形状のものが考えら
れる。

以上詳述したように本発明に係る中性子空間分
布測定装置によれば、中性子発生体から発生した
中性子線をある一定の立体角内に収めるコリメー
タを設け、このコリメータに隣接し、上記中性子
との衝突により反跳陽子を真空中に放出するラジ
エタを設置し、このラジエタと共に真空室を形成
しかつこの真空室のラジエタ側に絞り部を有する
遮蔽体を前記コリメータに密着固定し、かつ、上
記真空室中に陽電極板を設け反跳陽子の現象を利
用して偏向し、その反跳陽子の到達相当位置に複
数の二次電子放出材料を平面状とした二次電子増
倍器を配置したので、装置全体を簡単かつ小形に
実現することができる。またデータを画像処理す
ることが可能となり、中性子の空間分布を直接視
覚でとらえることができ、きわめて高精度の測定
をすることができる等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の構成を示す図、第２図は
本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は第２
図の一部を拡大した拡大図、第４図は本発明の他
の一実施例の構成を示す図である。１０２…コリメータ、１０３…遮蔽体、１０４
…ラジエタ、１０６…スリツト、１０８…二次電
子増倍器、１０９…螢光体、１１０…固体撮像素
子、１１２…スキヤン回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１入射される中性子線を収束するコリメータ
と、このコリメータにより収束された中性子線の
出力通路を閉塞するように設けられ前記中性子線
の衝突により反跳陽子を放出するラジエタと、前
記コリメータの後部側に前記ラジエタを介して配
置され前記反跳陽子が入射される真空状態に形成
された室を有する遮蔽体と、この遮蔽体の室内に
配置され電場を形成して前記ラジエタから入射さ
れる反跳陽子を偏向する陽電極板と、前記遮蔽体
の前記陽電極板によつて偏向された反跳陽子の到
達相当位置に設けられこの反跳陽子を受けて電子
を増倍する複数の二次電子放出材料を平面状に配
置した二次電子増倍器と、この二次電子増倍器の
各二次電子放出材料で増倍されて放出された電子
により発光する螢光体と、この螢光体の発光信号
を撮像する固体撮像素子とを備えたことを特徴と
する中性子空間分布測定装置。