JPWO2017170530A1 - 中性子グリッド、中性子グリッド積層体、中性子グリッド装置、および中性子グリッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<中性子グリッドの構成>
図1は、中性子ラジオグラフィ測定系の構成例を示す模式図である。図1は、中性子イメージインテンシファイア(中性子I.I.)を用いた受像体と、原子炉を用いた中性子発生源と、を用いる例を図示する。図2は、測定系を用いて被検体等の対象物の透過画像を得る方法を説明するための模式図である。図3および図4は、測定系に用いられる中性子グリッドの構造例を示す断面模式図である。
次に、中性子グリッド15を構成する材料について述べる。図5は、横軸を元素の原子番号、縦軸に熱中性子質量減衰係数を示している。参考のために100kVのX線での吸収係数を実線にて図中に示している。
上述した中性子グリッド15は単独で用いることもできるが、少なくとも2以上組み合わせ、各中性子グリッド15を構成するスペーサ151および中性子吸収体152が交差するようにして積層してグリッド積層体を構成してもよい。この場合、一方向における散乱熱中性子nsの吸収除去のみならず、他方向における散乱熱中性子nsの吸収除去も行うことができる。例えば、2つの中性子グリッド15を各中性子グリッド15を構成するスペーサ151および中性子吸収体152が互いに直交するようにすれば、X方向およびY方向の2方向において二次元的な散乱熱中性子nsの吸収除去を行うことができる。
次に、上述した中性子グリッド15の製造方法について説明する。
中性子グリッド15の第1の製造方法は、スペーサ151の表面に蒸着法を用いて中性子吸収体152に適用可能な材料を含む中性子吸収体152の膜体を形成する工程をスペーサ151毎に繰り返す工程と、スペーサ151および中性子吸収体152を第1の方向に沿って配列してグリッド部を形成する工程と、第3の方向に沿ってカバー材153およびカバー材154によりグリッド部を挟持する工程と、を具備する。
上述した中性子グリッド15の第2の製造方法は、粒径が10μm以下の酸化ガドリニウム(Gd2O3)および酸硫化ガドリニウム(Gd2O2S)、Gdの少なくとも1種の材料あるいはこの内の元素を含む粉末、または粒径が10μm以下の濃縮ボロンを含む炭化ボロン(10B4C)および窒化ボロン(10BN)、Bの少なくとも1種の材料あるいはこの内の元素を含む粉末とバインダとを混合し、混合物を用いてスペーサ151上に沈降法によって中性子吸収体152の膜体を形成する工程をスペーサ151毎に繰り返す工程と、スペーサ151および中性子吸収体152を第1の方向に沿って配列してグリッド部を形成する工程と、第3の方向に沿ってカバー材153およびカバー材154によりグリッド部を挟持する工程と、を具備する。なお、中性子吸収体152に適用可能な材料であれば他の材料を用いて沈降法により中性子吸収体152の膜体を形成してもよい。
上述した中性子グリッド15を製造する第3の製造方法としては、粒径が10μm以下の酸化ガドリニウム(Gd2O3)および酸硫化ガドリニウム(Gd2O2S)、Gdの少なくとも1種の材料あるいはこの内の元素を含む粉末、または粒径が10μm以下の濃縮ボロンを含む炭化ボロン(10B4C)および窒化ボロン(10BN)、Bの少なくとも1種の材料あるいはこの内の元素を含む粉末とバインダとを混合し、混合物を用いてスペーサ151上に印刷法によって中性子吸収体152の膜体を形成する工程をスペーサ151毎に繰り返す工程と、スペーサ151および中性子吸収体152を第1の方向に沿って配列してグリッド部を形成する工程と、第3の方向に沿ってカバー材153およびカバー材154によりグリッド部を挟持する工程と、を具備する。なお、中性子吸収体152に適用可能な材料であれば他の材料を用いて印刷法により中性子吸収体152の膜体を形成してもよい。
図8は、測定系を用いて被検体等の対象物の透過画像を得る他の方法を説明するための模式図である。図8に示すように、中性子発生源11(本例では点線源Oとしている)から照射された熱中性子n1の照射方向と中性子グリッド15の集束方向とがずれているような場合、熱中性子n1は、スペーサ151および中性子吸収体152の延在方向と略平行に入射せずに、所定の角度で延在方法と交差して入射する。この状態では、熱中性子n1が中性子グリッド15を透過することができず、受像体16において被検体14(図8では図示せず)の透過画像を得ることができない。
Claims (15)
- 対象物を透過する第1の中性子の少なくとも一部を透過する複数のスペーサと、前記対象物により散乱された第2の中性子の少なくとも一部を吸収する複数の吸収体と、を有し、前記スペーサおよび前記吸収体が第1の方向に沿って交互に配列され且つ前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って延在するグリッド部と、
前記第1の方向および前記第2の方向と交差する第3の方向に沿って前記グリッド部を挟持し且つ前記第1の中性子の少なくとも一部および前記第2の中性子の少なくとも一部を透過する一対のカバー材と、
を具備し、
前記スペーサと前記吸収体との間の熱膨張係数差は±9×10−6/℃以内である、または前記スペーサのヤング率は100GPa以上である、中性子グリッド。 - 前記熱膨張係数差は±9×10−6/℃以内であり、且つ前記スペーサのヤング率は100GPa以上である、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記第1および第2の中性子は、熱中性子を含む、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記吸収体の熱中性子質量減衰係数は、前記スペーサの熱中性子質量減衰係数の100倍以上である、請求項3に記載の中性子グリッド。
- 前記スペーサは、Si、W、Al2O3、AlN、SiC、およびY2O3から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記吸収体は、B、Gd、Sm、Li、Cd、Ta、Gd2O3、および10B4Cから選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記第1の方向における前記吸収体の幅は、0.01μm以上30μm以下である、請求項6に記載の中性子グリッド。
- 前記第1の方向における前記吸収体の幅は、100μm以上500μm以下である、請求項6に記載の中性子グリッド。
- 前記カバー材は、Al、W、Pb、およびBiから選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記複数のスペーサおよび前記複数の吸収体の少なくとも一つは、前記第1の中性子の入射方向に沿って延在する、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記複数のスペーサおよび前記複数の吸収体の少なくとも一つは、前記一対のカバー材の一方から他方に向かって互いに平行に延在する、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 前記複数のスペーサおよび前記複数の吸収体の少なくとも一つは、前記一対のカバー材の一方から他方に向かって互いの間隔が広がるように延在する、請求項1に記載の中性子グリッド。
- 請求項1に記載の中性子グリッドからなる第1の中性子グリッドと、
請求項1に記載の中性子グリッドからなり且つ前記第1の中性子グリッドに積層された第2の中性子グリッドと、
を具備する、中性子グリッド積層体。 - 請求項1に記載の中性子グリッドと、
前記中性子グリッドの中心軸の軸方向を前記第1の中性子の入射方向と一致させるための制御装置と、
を具備する、中性子グリッド装置。 - 請求項1に記載の中性子グリッドの製造方法であって、
蒸着法、沈降法、または印刷法により前記スペーサの表面に前記吸収体を形成する工程と、
前記スペーサおよび前記吸収体を前記第1の方向に沿って配列して前記グリッド部を形成する工程と、
前記第3の方向に沿って前記一対のカバー材により前記グリッド部を挟持する工程と、を具備する、中性子グリッドの製造方法。
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