WO2017068648A1 - 中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a technique for measuring neutrons.
- Patent Document 1 discloses a neutron detector capable of performing neutron measurement in a high gamma ray environment without requiring special gamma ray shielding or management.
- This Patent Document 1 includes a cylindrical body, and a core wire that is attached to an insulator provided at the center of an end plate provided at an end of the cylindrical body and provided on the central axis of the cylindrical body.
- An example of a detector for detecting neutrons is a detector using the (n, ⁇ ) reaction ( 10 B + n ⁇ 7 Li + 4 He + ⁇ ), and an example thereof is a boron-coated proportional counter (hereinafter referred to as B-10 detection). Is also described).
- the signal peak value associated with neutron detection is generally higher than the signal peak value associated with gamma ray detection. For this reason, in a low dose rate environment, neutrons are measured using a detection signal having a crest value equal to or higher than that obtained with gamma ray detection as a signal associated with neutron detection.
- the discrimination level for separating the neutron component from the gamma ray component differs depending on the dose rate.
- Patent Document 1 describes a B-10 detector with a reduced gamma ray detection probability.
- the signal to be measured includes a signal accompanying gamma ray detection. For this reason, in order to extract only the neutron detection signal from all the detection signals in an environment where the dose rate is particularly high, it is necessary to set a discrimination level with a margin or to provide a means for determining the discrimination level.
- the discrimination level As a method for determining the discrimination level, it is conceivable to provide means for outputting the peak value distribution and determining the discrimination level based on the peak value distribution. However, in this method, the discrimination level can be determined only after the measurement result is analyzed, so that a neutron detection signal cannot be obtained quickly and there is a problem in response.
- An object of the present invention is to provide a neutron detector, a neutron detection apparatus, and a neutron detection system capable of obtaining a discrimination level or information necessary for determining a discrimination level simultaneously with neutron measurement.
- the present invention includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems.
- a detector for detecting neutrons a center electrode formed on the center axis, and the center electrode
- An inner cylindrical tube that is electrically insulated and formed on the outer peripheral side thereof, and an inner cylindrical tube and the central electrode that are electrically insulated from each other, and an outer cylindrical tube formed on the outer peripheral side thereof, and the central electrode
- a substance containing boron is present between the two.
- Example 1 A neutron detector according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- FIG. 1 is a diagram showing an overview of the neutron detector of Example 1 and an overview of operation when installed in a neutron and gamma ray mixed field.
- a neutron detector 60A includes a center electrode 101, a film 107 made of a boron compound, an inner cylindrical tube 102, an outer cylindrical tube 103, an insulator 106, a power source (second power source) 108, a power source (First power source) 109 and cables 110 and 111 are provided.
- the center electrode 101 is located on the central axis of the neutron detector 60A, and the center electrode 101 is fixed and held with respect to the outer cylindrical tube 103 by an insulator 106.
- the value of the change in potential difference obtained at the center electrode 101 is output to the outside of the detector via the cable 110.
- the inner cylindrical tube 102 is fixed and held to the outer cylindrical tube 103 by an insulator 106, and is electrically insulated from the center electrode 101.
- the current value obtained by the inner cylindrical tube 102 is output outside the detector via the cable 111.
- a film 107 made of a boron compound (for example, a compound containing boron such as boron carbide (B 4 C) or boron nitride (BN)) is coated on the inner peripheral surface of the inner cylindrical tube 102.
- a boron compound for example, a compound containing boron such as boron carbide (B 4 C) or boron nitride (BN)
- B 4 C boron carbide
- BN boron nitride
- the outer cylindrical tube 103 is installed outside the inner cylindrical tube 102 and is electrically insulated from the center electrode 101 and the inner cylindrical tube 102.
- the outer cylindrical tube 103 is grounded.
- the inside of the inner cylindrical tube 102 is sealed with an ionized gas 104 such as argon. Further, an ionized gas 105 such as argon is sealed between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102.
- the ionized gas 104 and the ionized gas 105 are the same argon gas, but there is no problem even if they are different gases.
- the sealed gas may be a mixed gas such as air. Further, the gas pressure is not particularly limited as long as the structure is maintained.
- the power source 109 is a power source that applies a voltage between the center electrode 101 and the inner cylindrical tube 102, and applies a voltage of, for example, +700 V between the center electrode 101 and the inner cylindrical tube 102.
- the power source 108 is a power source that applies a voltage between the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103, and applies a voltage of, for example, +300 V between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102.
- the neutron 11 incident on the neutron detector 60A collides with B-10 in the film 107 made of a boron compound to cause (n, ⁇ ) reaction.
- alpha particles 13 and Li-7 are released into the inner cylindrical tube 102.
- the emitted alpha particles 13 and Li-7 ionize the ionized gas 104 enclosed in the inner cylindrical tube 102, and as a result, electron ion pairs are generated.
- the alpha particles 13 have higher energy than Li-7 and show a high peak value during measurement.
- the gamma rays 12 incident on the neutron detector 60 ⁇ / b> A interact with the outer cylindrical tube 103 or the inner cylindrical tube 102 itself, and the ionized gas 105 in which electrons 14 are enclosed between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102.
- the ionized gas 104 enclosed in the inner cylindrical tube 102 is ionized.
- the inside of the inner cylindrical tube 102 operates as a B-10 proportional counter, and a change in potential difference caused by the avalanche that occurs in the vicinity of the center electrode 101 is output via the cable 110.
- the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102 operates as an ionization chamber, and a current value generated along with the movement of the electron ion pair generated by ionizing the ionized gas 105 is transmitted via the cable 111. Is output.
- FIG. 2 is a diagram schematically showing a crest value distribution in an ideal environment where there is no electrical noise or gamma ray 12, and the vertical axis represents the count rate and the horizontal axis represents the crest value.
- the peak value distribution 201 of only the neutron component is composed of a component 202 accompanying ionization by Li-7 and a component 203 accompanying ionization of alpha particles from the side where the peak value is low.
- the maximum peak value is higher than that of the component 202 by Li-7 than that of the component 202 by Li-7. Will be higher.
- the output of the field where the gamma rays 12 exist is added to the peak value distribution 201 of FIG. 2 with the peak value distribution accompanying ionization caused by the gamma rays 12.
- the peak value distribution of a general proportional counter including the influence of gamma rays 12 is as shown in FIG.
- the gamma ray component is dominant in the region where the peak value is low, and the neutron component is dominant in the region where the peak value is high.
- the gamma ray component is a component resulting from the ionization of the ionized gas 104 by the electrons 14 emitted by the interaction between the gamma ray 12 and the inner cylindrical tube 102.
- the neutron component is a component resulting from the ionization of the ionized gas 104 in the inner cylindrical tube 102 by Li-7 and alpha particles 13 released by the reaction of the neutron 11 with the film 107 made of the boron compound. That is.
- a discrimination level 304 is used as an index for separating the gamma ray component and the neutron component.
- This discrimination level 304 is determined by estimating the estimated gamma ray component 303.
- a method for estimating the estimated gamma ray component 303 when the gamma ray component 302 having a tendency different from the neutron peak value distribution shown in FIG. 2 is extrapolated like the estimated gamma ray component 303 in FIG.
- a method in which a point intersecting with the axis is set to a discrimination level 304 can be considered.
- the count rate in the peak value range 305 having a discrimination level 304 or higher derived as described above is defined as the neutron count rate.
- a component having a peak value of a discrimination level 304 or higher is set as a peak value range 305 for counting neutrons. Yes.
- the operation for obtaining the neutron count rate from the peak value distribution in this way is a common method for obtaining the neutron count rate from the B-10 detector.
- the discrimination level 304 is also high.
- the discrimination level 304 is estimated from the peak value distribution 301, the accuracy depends on the statistical accuracy. Therefore, the neutron count information cannot be obtained unless a sufficient time is obtained.
- the neutron detector 60A of the present embodiment shown in FIG. 1 since the space between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102 of the neutron detector 60A operates as an ionization chamber, it operates as an ionization chamber.
- the output between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102 (the output of the cable 111) is measured as a parameter having a correlation with the dose rate.
- the neutron detector 60A of the present embodiment shown in FIG. 1 outputs the output (crest value distribution, cable 110) as the B-10 detector. At the same time, dose rate information can be obtained from the output of the cable 111.
- information corresponding to the optimum discrimination level 304 can be obtained simultaneously with the detection of neutrons, and by using the discrimination level 304 based on the output of the cable 111, the peak value for counting neutrons simultaneously with the measurement of neutrons.
- a range 305 can be determined.
- the neutron detector 60A of the present embodiment described above has the center electrode 101 on the center axis, a part of the detection portion has a double cylindrical tube structure, and is made of a boron compound on the inner peripheral surface side of the inner cylindrical tube 102.
- a voltage is applied by a power source 109 between the central electrode 101 and the inner cylindrical tube 102 which are coated with the film 107 and electrically insulated by the insulator 106, and are electrically insulated by the insulator 106.
- a voltage is applied between a power source 108 and the outer cylindrical tube 103.
- the neutron detector 60A of the present embodiment with the above-described configuration, the same peak value as that of the B-10 detector is output from the cable 110 in a single detector.
- a signal corresponding to the dose rate can be output from the cable 111, and a discrimination level for discriminating neutrons and gamma rays by a peak value or information necessary for determining a discrimination level is output simultaneously with a detection signal of neutrons. be able to.
- a film 107 made of a substance containing boron is formed on the inner peripheral surface side of the inner cylindrical tube 102, it is possible to detect neutrons with a single detector while having an easy and simple structure.
- the neutron detector can be made.
- the substance containing boron has an increased concentration of 10 B, the reaction probability between neutrons and boron incident on the neutron detector 60A can be increased, the sensitivity to neutrons is increased, and the detection accuracy is increased. Can be improved, and measurement in a short time becomes possible.
- the central electrode 101 and the inner cylindrical tube 102 are fixed and held with respect to the outer cylindrical tube 103 by the common insulator 106.
- the central electrode 101, the inner cylindrical tube 102, and the outer As long as the cylindrical tube 103 is electrically insulated from each other, the structure of the insulator 106 such as shape and size is not particularly limited.
- Example 2 of the neutron detector of the present invention will be described with reference to FIG.
- the neutron detector 60A shown in FIG. 1 a power source 108 that applies a voltage between the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103 applies a positive voltage to the inner cylindrical tube 102 side.
- the neutron detector 60B of this embodiment has an inner cylindrical tube 102 and an outer side instead of a power source 108 that applies a voltage between the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103.
- a power supply 118 is provided between the cylindrical tube 103.
- the power source 118 is connected to the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103 in the opposite direction to the power source 108, and the direction of the voltage toward the inner cylindrical tube 102 is negative.
- the power supply 118 applies a voltage of ⁇ 300 V between the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103.
- the movement direction of the electrons and ions generated between the inner cylindrical tube 102 and the outer cylindrical tube 103 is opposite to that in the first embodiment, but the obtained current value and the dose rate have a correlation. There is no change. For this reason, the function of this invention is fully exhibited. Since the potential of the inner cylindrical tube 102 is ⁇ 300 V, if the voltage applied between the inner cylindrical tube 102 and the center electrode 101 is +700 V, the potential difference between the ground and the center electrode 101 is 400 V. is there.
- the configuration other than the power source 118 is substantially the same as that of the neutron detector 60A of the first embodiment described above, and details thereof are omitted.
- the dead time increases because too many signals are processed. For this reason, the time during which the B-10 detector detects the radiation is substantially shortened, so that the sensitivity is lowered accordingly.
- the neutron detector 70 of the present embodiment shown in FIG. 6 includes a circuit 62 suitable for operating the neutron detector 60A described in the first embodiment in addition to the neutron detector 60A. ing.
- the circuit 62 includes a peak value conversion circuit (first circuit system) 401, a discrimination level conversion circuit (second circuit system) 402, a comparator 403, and a counter 404.
- the peak value conversion circuit 401 is connected to the center electrode 101 via the cable 110, converts the output obtained from the center electrode 101 into a peak value, and outputs a signal (first peak value) to the comparator 403.
- An example of the peak value conversion circuit 401 is a CR-RC circuit. That is, the voltage value output by the operation as the B-10 detector is converted into a peak value signal via the differentiation circuit and the integration circuit.
- the discrimination level conversion circuit 402 is connected to the inner cylindrical tube 102 via the cable 111, converts the output obtained from the inner cylindrical tube 102 into a peak value, and outputs a signal (second peak value) to the comparator 403. .
- An example of the discrimination level conversion circuit 402 is a non-linear circuit.
- the second peak value output from the discrimination level conversion circuit 402 is a peak value corresponding to the discrimination level 304 that separates the gamma ray component and the neutron component in the distribution of the first peak value output from the peak value conversion circuit 401. It is.
- the comparator 403 receives the first peak value output from the peak value conversion circuit 401 and the second peak value output from the discrimination level conversion circuit 402, and compares the first peak value with the magnitude of the second peak value. .
- the comparator 403 outputs a signal to the counter 404 when the first peak value is larger. On the other hand, if the first peak value is equal to the second peak value, or if the first peak value is smaller than the second peak value, nothing is done.
- the counter 404 counts the signal output from the comparator 403 and outputs the output in real time as a count or a count rate.
- the output of the B-10 detector obtained via the cable 110 is converted into a peak value having a distribution as shown in FIGS.
- This peak value signal is input to the comparator 403.
- the ionization chamber output obtained via the cable 111 is converted into a peak value having the discrimination level 304 shown in FIGS. 2 to 4 by the discrimination level conversion circuit 402.
- the discrimination level 304 changes depending on the effect of pileup and the effect of the space charge effect described later, it cannot be converted by simple linear conversion, and may require nonlinear conversion.
- a correlation between the discrimination level 304 and the ionization chamber output is acquired in advance, and a discrimination level conversion circuit 402 is provided to convert the ionization chamber output to the discrimination level 304.
- a signal having a peak value corresponding to the discrimination level 304 can be input to the comparator 403.
- the comparator 403 determines the magnitude of the first peak value on the proportional counter output side and the second peak value on the ionization chamber output side, and when the first peak value is larger than the second peak value, A signal is sent to the counter 404 and counted by the counter 404. Thereby, the number of signals having a peak value of the discrimination level 304 or higher can be automatically counted by the configuration of the present embodiment.
- the configuration of the neutron detector 60A is substantially the same as that of the first embodiment described above, and details thereof are omitted.
- the neutron detector and neutron detection apparatus of the present invention substantially the same effect as the first embodiment of the neutron detector described above can be obtained. Further, since the neutron count can be obtained without outputting the peak value distribution, the number of signals for counting the number of neutrons can be automatically optimized. Therefore, dead time can be reduced. In particular, since the main cause of dead time is gamma ray detection, the neutron detector of the present embodiment, which can exclude the signal accompanying gamma ray detection from the object of measurement, can make dead time almost equivalent to low-dose environment. Is possible.
- the comparator 403 compares the first peak value and the second peak value, and outputs a signal to the counter 404 when the first peak value is larger, thereby counting the number of neutron counting signals. Can be automatically optimized.
- the second peak value output from the discrimination level conversion circuit 402 is a peak value corresponding to the discrimination level 304 for separating the gamma ray component and the neutron component in the distribution of the first peak value, the number of neutrons is counted.
- the number of signals to be obtained can be obtained in real time.
- This space charge effect is a phenomenon in which avalanche occurs concentrically around the center electrode 101 and weakens the electric field around the center electrode 101.
- this space charge effect occurs, as shown in FIG. 7, the overall peak value becomes small, and the peak value of the discrimination level 304 also becomes small.
- the discrimination level 304 may decrease simultaneously due to the space charge effect in addition to the increase of the discrimination level 304 due to pile-up. At this time, since the entire peak value is reduced, the peak value of the neutron component is also reduced. For this reason, when the discrimination level 304 is constant, the amount of neutron components at the discrimination level 304 or higher fluctuates, so that it is difficult to convert the count rate into the neutron flux.
- Example 3 since the dead time is minimized, the sensitivity is relatively high. Moreover, since the discrimination level 304 is also minimized, this also has a relatively high sensitivity. That is, the neutron count rate is maximized compared to the method of setting a constant discrimination level for counting within the same time or the method of collecting the peak value distribution and then evaluating the count rate offline.
- the neutron detection system 80 of the present embodiment shown in FIG. 8 includes a neutron detector 70 described in the third embodiment (the neutron detector 60A described in the first embodiment and the circuit 62 described in the third embodiment), The circuit 64 is provided.
- the circuit 64 includes a dose rate conversion unit 501, a sensitivity conversion unit 502, and a neutron flux calculation unit 503.
- the processing in the circuit 64 may be performed simultaneously with the processing in the circuit 62, or may be at another timing.
- the dose rate conversion unit 501 is connected to the inner cylindrical tube 102 via the branched cable 111, obtains the dose rate from the output obtained from the inner cylindrical tube 102, and outputs the dose rate in real time.
- the dose rate conversion unit 501 stores the relationship between the ionization chamber output and the dose rate acquired in advance.
- Sensitivity conversion unit 502 is connected to dose rate conversion unit 501, obtains neutron sensitivity from the dose rate output from dose rate conversion unit 501, and outputs the obtained neutron sensitivity to neutron flux calculation unit 503 in real time. .
- the sensitivity conversion unit 502 stores the relationship between the dose rate and sensitivity acquired in advance, and can derive the neutron sensitivity from the dose rate.
- the neutron flux calculation unit 503 calculates the neutron flux at the installation position of the neutron detector 60A based on the output from the counter 404 and the output from the sensitivity conversion unit 502.
- the output (cable 111) from the ionization chamber is branched and input to the dose rate conversion unit 501 in addition to the discrimination level conversion circuit 402.
- the dose rate conversion unit 501 acquires dose rate information.
- the dose rate information acquired by the dose rate conversion unit 501 is output to the sensitivity conversion unit 502, and the sensitivity conversion unit 502 converts the dose rate information into sensitivity for each dose rate.
- the neutron flux calculator 503 Based on the neutron sensitivity converted by the sensitivity converter 502 and the count or count rate information obtained by the counter 404, the neutron flux calculator 503 obtains neutron flux information.
- the fourth embodiment of the neutron detector, neutron detector and neutron detection system of the present invention substantially the same effects as those of the first embodiment of the neutron detector described above can be obtained.
- a dose rate conversion unit 501, a sensitivity conversion unit 502, and a neutron flux calculation unit 503 are provided, the counter 404 outputs the output as a count or a count rate in real time, and the dose rate conversion unit 501 converts the dose rate into a sensitivity
- the conversion unit 502 can obtain information on the neutron flux at the installation position of the neutron detector 60A in real time by outputting the neutron sensitivity in real time.
- the neutron detector 60C of the present embodiment includes a center electrode 101, an inner cylindrical tube 102, an outer cylindrical tube 103, an insulator 106, a power source (second power source) 108, and a power source (first power source). ) 109 and cables 110 and 111.
- the film 107 made of a boron compound is not formed on the inner peripheral side of the inner cylindrical tube 102, and a substance containing boron between the center electrode 101 and the inner cylindrical tube 102 is used. As shown, boron trifluoride (BF 3 gas) 114 is enclosed.
- the neutron 11 incident on the neutron detector 60C causes (n, ⁇ ) reaction with B-10 in BF 3 gas, and alpha particles 13 and Li-7 are emitted into the inner cylindrical tube 102. Is done. That is, the inside of the inner cylindrical tube 102 operates as a BF 3 proportional counter, and a change in potential difference due to the avalanche that occurs in the vicinity of the center electrode 101 is output via the cable 110. On the other hand, the space between the outer cylindrical tube 103 and the inner cylindrical tube 102 operates as an ionization chamber.
- the configuration is substantially the same as that of the neutron detector 60A of the first embodiment described above except that the inside of the inner cylindrical tube 102 operates as a BF 3 proportional counter, and details thereof are omitted.
- Example 5 of the neutron detector of the present invention substantially the same effect as in Example 1 of the neutron detector described above can be obtained.
- the film 107 made of the boron compound is formed on the inner peripheral surface side of the inner cylindrical tube 102 has been described.
- the boron compound is formed on the inner peripheral surface side of the inner cylindrical tube 102 and the central electrode. 101 only needs to exist.
- a cylindrical tube is further provided between the inner cylindrical tube 102 and the center electrode 101, and a film made of a boron compound is formed on the inner peripheral surface side and / or outer peripheral surface side of the further provided cylindrical tube. be able to.
- the film 107 made of a boron compound is formed on the inner peripheral surface side of the inner cylindrical tube 102 has been described as the substance containing boron.
- the film formed in this step is not limited to a film made of a boron compound, and can be a film made of metal boron, for example.
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Abstract
中性子検出器６０Ａは、中心軸上に中心電極１０１を持ち、検出部の一部が二重円筒管構造であり、内側円筒管１０２の内周面側にホウ素化合物からなる膜１０７が塗布され、絶縁体１０６によって電気的に絶縁された中心電極１０１および内側円筒管１０２との間に電源１０９により電圧が印加され、かつ絶縁体１０６によって電気的に絶縁された内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電源１０８により電圧が印加されている。これによって、弁別レベルまたは弁別レベルを決定するために必要な情報を中性子計測と同時に得ることができる。
Description
本発明は、中性子を計測する技術に関する。
特別なガンマ線遮蔽や管理を必要とすることなく高ガンマ線環境下で中性子計測を行うことのできる中性子検出器が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、筒状体と、筒状体の端部に設けられた端板の中心部に設けられた絶縁体に取り付けられて筒状体の中心軸上に設けられた芯線と、筒状体と端板と絶縁体によって形成される容器内に充填された充填ガスとを備え、筒状体は、セラミックスからなる外筒と、外筒の内面に形成されたメタライズ層と、メタライズ層の内面に設けられたホウ素被膜とから構成することが記載されている。
中性子を検出するための検出器の一例として、（ｎ、α）反応（１０Ｂ＋ｎ→７Ｌｉ＋４Ｈｅ＋γ）を利用した検出器があり、その一例としてホウ素被覆比例計数管（以下、Ｂ－１０検出器とも記載）がある。
Ｂ－１０検出器によって低線量率環境で中性子を検出する場合、一般的に中性子検出に伴う信号の波高値はガンマ線検出に伴う信号の波高値よりも高い。このため、低線量率環境においては、ガンマ線検出に伴って得られる波高値以上の波高値を持つ検出信号を中性子検出に伴う信号として、中性子を計測している。
これに対し、線量率が高くなると、ガンマ線検出に伴うパイルアップが起こるため、ガンマ線検出時の波高値が高くなる。このため、Ｂ－１０検出器を高線量率環境で使用する場合、線量率に応じて中性子成分をガンマ線成分から分離させる波高値（以下、弁別レベル）が異なる。
上述のように、特許文献１には、ガンマ線検出確率を低減させたＢ－１０検出器が記載されている。しかし、特許文献１に記載されたＢ－１０検出器においても、計測される信号にはガンマ線検出に伴う信号が含まれる。このため、特に線量率の高い環境で全検出信号から中性子検出信号のみを取りだすためには、余裕を持って弁別レベルを設定する、あるいは弁別レベルを決める手段を設ける必要があった。
弁別レベルを決める方法としては、波高値分布を出力させ、波高値分布を元に弁別レベルを決定する手段を設けることが考えられる。しかし、この方法では弁別レベルを決定できるのは測定結果を分析した後になるため、速やかに中性子検出信号を得ることができず、応答性に問題があった。
本発明の目的は、弁別レベルまたは弁別レベルを決定するために必要な情報を中性子計測と同時に得ることができる中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、中性子を検出する検出器であって、中心軸上に形成された中心電極と、この中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された内側円筒管と、この内側円筒管および前記中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された外側円筒管と、前記中心電極と前記内側円筒管との間に電圧を印加する第１電源と、前記内側円筒管と前記外側円筒管との間に電圧を印加する第２電源とを備え、前記中心電極と前記内側円筒管との間には、ホウ素を含む物質が存在することを特徴とする。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、中性子を検出する検出器であって、中心軸上に形成された中心電極と、この中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された内側円筒管と、この内側円筒管および前記中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された外側円筒管と、前記中心電極と前記内側円筒管との間に電圧を印加する第１電源と、前記内側円筒管と前記外側円筒管との間に電圧を印加する第２電源とを備え、前記中心電極と前記内側円筒管との間には、ホウ素を含む物質が存在することを特徴とする。
本発明によれば、単一の検出器で弁別レベルを出力するために必要な情報を中性子計測と同時に得られる中性子検出器を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は以下の実施例の説明により明らかにされる。
以下に本発明の中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システムの実施例を、図面を用いて説明する。尚、異なる図において同一の数字が付記されているものについては同一の物を指しているため、説明は省略する。
＜実施例１＞
本発明の中性子検出器の実施例１を、図１乃至図４を用いて説明する。
本発明の中性子検出器の実施例１を、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は実施例１の中性子検出器の概要、および中性子、ガンマ線混在場に設置された時の動作の概要を示す図である。
図１において、中性子検出器６０Ａは、中心電極１０１と、ホウ素化合物からなる膜１０７と、内側円筒管１０２と、外側円筒管１０３と、絶縁体１０６と、電源（第２電源）１０８と、電源（第１電源）１０９と、ケーブル１１０，１１１とを備えている。
中心電極１０１は、中性子検出器６０Ａの中心軸上に位置しており、中心電極１０１は絶縁体１０６によって外側円筒管１０３に対して固定・保持されている。中心電極１０１で得られる電位差の変化の値はケーブル１１０を介して検出器外へ出力される。
内側円筒管１０２は、絶縁体１０６によって外側円筒管１０３に対して固定・保持されており、中心電極１０１と電気的に絶縁されている。内側円筒管１０２で得られる電流値はケーブル１１１を介して検出器外へ出力される。
内側円筒管１０２の内周側の表面には、ホウ素化合物（例えば、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）や窒化ホウ素（ＢＮ）等のホウ素を含む化合物が挙げられる）からなる膜１０７が被覆されている。このホウ素化合物からなる膜１０７中のホウ素は、中性子とＢ－１０との反応確率を高めるために、Ｂ－１０を濃縮させたホウ素となっている。
外側円筒管１０３は、内側円筒管１０２の外側に設置されており、中心電極１０１や内側円筒管１０２とは電気的に絶縁されている。この外側円筒管１０３は接地されている。
内側円筒管１０２の内部はアルゴンなどの電離ガス１０４が封入されている。さらに、外側円筒管１０３と内側円筒管１０２との間にもアルゴンなどの電離ガス１０５が封入されている。ここでは電離ガス１０４と電離ガス１０５を同一のアルゴンガスとしたが、異なるガスであっても問題無い。また、封入されている気体は、空気などの混合ガスであっても良い。さらにガス圧も構造を保つ範囲であれば特に制限されない。
電源１０９は、中心電極１０１と内側円筒管１０２との間に電圧を印加する電源であり、中心電極１０１と内側円筒管１０２との間に例えば＋７００Ｖの電圧を印加する。
電源１０８は、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電圧を印加する電源であり、外側円筒管１０３と内側円筒管１０２との間に例えば＋３００Ｖの電圧を印加する。
図１に示すような構造の中性子検出器６０Ａによって中性子を検出する際の仕組み、メカニズムについて図２乃至図４を用いて以下説明する。
図１において、中性子検出器６０Ａに入射した中性子１１はホウ素化合物からなる膜１０７中のＢ－１０と衝突し、（ｎ、α）反応を起こす。その結果、アルファ粒子１３とＬｉ－７が内側円筒管１０２の内部に放出される。これら放出されたアルファ粒子１３およびＬｉ－７は、内側円筒管１０２内に封入された電離ガス１０４を電離し、その結果電子イオン対が生成される。特にアルファ粒子１３はＬｉ－７に比べてエネルギーが高く、計測時に高い波高値を示す。
一方、中性子検出器６０Ａに入射したガンマ線１２は、外側円筒管１０３または内側円筒管１０２そのものと相互作用を起こし、電子１４が外側円筒管１０３と内側円筒管１０２の間に封入された電離ガス１０５、または内側円筒管１０２内部に封入された電離ガス１０４を電離させる。
このように、内側円筒管１０２内部はＢ－１０比例計数管として動作し、中心電極１０１近傍で起こる電子なだれに起因した電位差の変化がケーブル１１０を介して出力される。これに対し、外側円筒管１０３と内側円筒管１０２の間は電離箱として動作し、電離ガス１０５を電離したことによって発生した電子イオン対の移動に伴って発生する電流値がケーブル１１１を介して出力される。
ここで、一般的なＢ－１０比例計数管や、中性子検出器６０ＡのうちＢ－１０比例計数管として動作する内側円筒管１０２内部の出力の波高値分布のうち、中性子１１とホウ素化合物からなる膜１０７の反応に起因した波高値分布２０１を図２に示す。図２は電気ノイズやガンマ線１２が全く無い理想的な環境における波高値分布を模式的に示している図であり、縦軸は計数率、横軸は波高値を示している。
図２において、中性子成分のみの波高値分布２０１は、波高値が低い側から、Ｌｉ－７による電離に伴う成分２０２と、アルファ粒子の電離に伴う成分２０３とで構成される。Ｂ－１０の（ｎ、α）反応で発生する粒子のうち、アルファ粒子の方がＬｉ－７よりもエネルギーが高いため、最大波高値はＬｉ－７による成分２０２よりもアルファ粒子による成分２０３の方が高くなる。
これに対し、ガンマ線１２が存在する場の出力は、図２の波高値分布２０１にガンマ線１２に起因した電離に伴う波高値分布が追加される。ガンマ線１２の影響も含めた一般的な比例計数管の波高値分布は図３のようになる。
図３において、波高値分布３０１では、波高値が低い領域ではガンマ線成分が支配的であり、波高値が高い領域では中性子成分が支配的である。ここでガンマ線成分とは、ガンマ線１２と内側円筒管１０２との相互作用によって放出された電子１４が電離ガス１０４を電離したことに起因する成分のことである。また、中性子成分とは、中性子１１がホウ素化合物からなる膜１０７と反応して放出されたＬｉ－７とアルファ粒子１３とが内側円筒管１０２内部の電離ガス１０４を電離したことに起因する成分のことである。
このガンマ線成分と中性子成分とを分離するための指標として、弁別レベル３０４がある。この弁別レベル３０４は、推定ガンマ線成分３０３を推定することで決定される。推定ガンマ線成分３０３を推定する方法の例としては、図２で示した中性子の波高値分布とは異なる傾向を示すガンマ線成分３０２を、図３の推定ガンマ線成分３０３のように外挿した時に波高値軸と交わる点を弁別レベル３０４とする方法が考えられる。このようにして導出した弁別レベル３０４以上の波高値範囲３０５の計数率を中性子計数率とする。この時、弁別レベル３０４以下の波高値を持つ中性子成分も存在するが、ガンマ線成分との分離が困難であるため、弁別レベル３０４以上の波高値を持つ成分を中性子を計数する波高値範囲３０５としている。このようにして波高値分布から中性子計数率を得る操作はＢ－１０検出器から中性子計数率を得る方法としては一般的である。
ここで、線量率が高い場合には、波高値分布は図４のようになる。図４では検出するガンマ線１２が多いため、パイルアップが起こりガンマ線成分の波高値が高い。このため、弁別レベル３０４も高くなっている。線量率が高いほどパイルアップが起こる割合が高くなり、これに伴って弁別レベル３０４も高くなる。したがって線量率の高い環境でＢ－１０検出器を使用する場合は、大きいマージンを取って弁別レベル３０４を設定するか、計測の都度、波高値分布から弁別レベル３０４を推定する必要がある。
しかしながら、波高値分布３０１から弁別レベル３０４を推定する場合、その精度は統計精度に依存するため、十分な計数が得られる程度の時間を待たなければ、中性子計数の情報を得ることができない。
これに対し、図１で示した本実施例の中性子検出器６０Ａでは、中性子検出器６０Ａのうち、外側円筒管１０３と内側円筒管１０２との間は電離箱として動作するため、電離箱として動作する外側円筒管１０３と内側円筒管１０２との間の出力（ケーブル１１１の出力）は、線量率に相関を持つパラメータとして計測される。上述のように、線量率情報は最適な弁別レベル３０４と相関があるため、図１で示した本実施例の中性子検出器６０Ａでは、Ｂ－１０検出器としての出力（波高値分布、ケーブル１１０の出力）と同時に、ケーブル１１１の出力から線量率情報を得ることができる。従って、中性子の検出と同時に、最適な弁別レベル３０４に相当する情報を得ることができ、このケーブル１１１の出力に基づいた弁別レベル３０４を用いることで、中性子の計測と同時に中性子を計数する波高値範囲３０５を求めることができる。
次に、本実施例の効果について説明する。
上述した本実施例の中性子検出器６０Ａは、中心軸上に中心電極１０１を持ち、検出部の一部が二重円筒管構造であり、内側円筒管１０２の内周面側にホウ素化合物からなる膜１０７が塗布され、絶縁体１０６によって電気的に絶縁された中心電極１０１および内側円筒管１０２との間に電源１０９により電圧が印加され、かつ絶縁体１０６によって電気的に絶縁された内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電源１０８により電圧が印加されている。
従来では、上述のように、弁別レベルを決める方法としては、波高値分布を出力させ、波高値分布を元に弁別レベルを決定する手段を設けることが考えられるが、弁別レベルを決定できるのは測定結果を分析した後のため、応答性に問題があった。また、線量率を計測する手段を中性子検出器と別途準備した上で併設し、あらかじめ用意していた線量率と弁別レベルとの関係を元に弁別レベルを決めることが考えられる。しかし、この方法でも、弁別レベルは別途準備した線量率計測手段に基づいて決定することになるため、速やかに中性子検出信号を得ることが難しいとの問題があった。また検出手段を別途準備する必要があり、手間がかかるとの問題もあった。
これに対し、本実施例の中性子検出器６０Ａによれば、上述のような構成によって、単一の検出器において、Ｂ－１０検出器と同様の波高値をケーブル１１０から出力させるのと同時に、線量率に相当する信号をケーブル１１１から出力させることができ、中性子とガンマ線を波高値で弁別するための弁別レベルまたは弁別レベルを決定するために必要な情報を、中性子の検出信号と同時に出力することができる。
また、内側円筒管１０２の内周面側に、ホウ素を含む物質からなる膜１０７が形成されているため、容易かつ簡易な構造でありながら、単一の検出器において中性子の検出を行うことができる中性子検出器とすることができる。
更に、ホウ素を含む物質は、１０Ｂの濃度を高めたものであることで、中性子検出器６０Ａに入射する中性子とボロンとの反応確率を高めることができ、中性子に対する感度を高くし、検出精度の向上を図ることができるとともに、短時間での計測が可能となる。
なお、図１では、共通の絶縁体１０６によって中心電極１０１と内側円筒管１０２とが外側円筒管１０３に対して固定・保持されている構造としたが、中心電極１０１と内側円筒管１０２と外側円筒管１０３とが互いに電気的に絶縁されていれば、絶縁体１０６の形状および大きさ等の構造には特に制限はない。
＜実施例２＞
本発明の中性子検出器の実施例２について図５を用いて説明する。
本発明の中性子検出器の実施例２について図５を用いて説明する。
図１に示した中性子検出器６０Ａでは、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電圧を印加する電源１０８を内側円筒管１０２側に正の電圧を印加するものであった。これに対し、図５に示すように、本実施例の中性子検出器６０Ｂは、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電圧を印加する電源１０８の代わりに、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に電源１１８を設けている。
この電源１１８は、電源１０８とは逆向きに内側円筒管１０２と外側円筒管１０３に対して接続されており、内側円筒管１０２側への電圧の向きを負としている。例えば電源１１８は、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３との間に－３００Ｖの電圧を印加する。この時、内側円筒管１０２と外側円筒管１０３の間で生成される電子とイオンの移動方向が実施例１とは反対方向になるが、得られる電流値と線量率が相関を持つことには変わりはない。このため、本発明の機能は十分に発揮される。なお、内側円筒管１０２の電位が－３００Ｖであるため、内側円筒管１０２と中心電極１０１の間に印加される電圧が＋７００Ｖであったとすると、グラウンドと中心電極１０１との間の電位差は４００Ｖである。
電源１１８以外の構成は前述した実施例１の中性子検出器６０Ａと略同じ構成であり、詳細は省略する。
本発明の中性子検出器の実施例２においても、前述した中性子検出器の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
＜実施例３＞
本発明の中性子検出器および中性子検出装置の実施例３について図６を用いて説明する。
本発明の中性子検出器および中性子検出装置の実施例３について図６を用いて説明する。
高線量率環境でＢ－１０検出器を適用し、波高値分布を出力させると、処理する信号が多過ぎるために、不感時間が増大する。このため、Ｂ－１０検出器が放射線を検出している時間が実質的に短くなるため、その分感度が低下する。
これに対応するために、図６に示す本実施例の中性子検出装置７０は、中性子検出器６０Ａに加えて、実施例１に記載の中性子検出器６０Ａを動作させるのに適した回路６２を備えている。
回路６２は、波高値変換回路（第１回路系）４０１、弁別レベル換算回路（第２回路系）４０２、コンパレータ４０３、計数器４０４を備えている。
波高値変換回路４０１は、ケーブル１１０を介して中心電極１０１に接続されており、中心電極１０１から得られる出力を波高値に変換し、コンパレータ４０３に信号（第１波高値）を出力する。この波高値変換回路４０１の一例を示すのであれば、ＣＲ－ＲＣ回路が挙げられる。つまりは、Ｂ－１０検出器としての動作によって出力される電圧値を微分回路と積分回路を介して波高値信号に変換するのである。
弁別レベル換算回路４０２は、ケーブル１１１を介して内側円筒管１０２に接続されており、内側円筒管１０２から得られる出力を波高値に変換し、コンパレータ４０３に信号（第２波高値）を出力する。弁別レベル換算回路４０２の一例を示すのであれば、非線形回路が挙げられる。この弁別レベル換算回路４０２から出力される第２波高値は、波高値変換回路４０１から出力される第１波高値の分布中のガンマ線成分と中性子成分とを分離する弁別レベル３０４に相当する波高値である。
コンパレータ４０３は、波高値変換回路４０１から出力される第１波高値および弁別レベル換算回路４０２から出力される第２波高値が入力され、第１波高値と第２波高値の大小とを比較する。そして、コンパレータ４０３は、第１波高値の方が大きいときは計数器４０４に信号を出力する。これに対し、第１波高値と第２波高値とが等しい、または第１波高値の方が第２波高値に比べて小さい場合には、何もしない。
計数器４０４は、コンパレータ４０３から出力される信号を計数し、出力を計数または計数率としてリアルタイムで出力する。
図６に示す中性子検出装置７０では、ケーブル１１０を介して得られるＢ－１０検出器の出力を波高値変換回路４０１によって図２から図４で示したような分布を持つ波高値に変換する。この波高値信号をコンパレータ４０３に入力する。
一方、ケーブル１１１を介して得られる電離箱出力は、弁別レベル換算回路４０２によって図２から図４で示した弁別レベル３０４を持つ波高値に換算する。上述のように、線量率と弁別レベル３０４との間には相関があり、また電離箱出力と線量率との間にも相関がある。しかし、弁別レベル３０４はパイルアップの影響と後述する空間電荷効果の影響によって変化するため、単純な線形変換では変換できず、非線形変換が必要となる可能性がある。これに対しては、事前に弁別レベル３０４と電離箱出力との相関を取得し、弁別レベル換算回路４０２を設けて電離箱出力を弁別レベル３０４に変換することにする。これによって、コンパレータ４０３に弁別レベル３０４に相当する波高値を持つ信号を入力させることができる。
コンパレータ４０３では、比例計数管出力側の第１波高値と電離箱出力側の第２波高値との大小を判定し、第１波高値の方が第２波高値に比べて大きい場合には、計数器４０４へ信号を送り、計数器４０４にて計数する。これにより、本実施例の構成によって自動的に弁別レベル３０４以上の波高値を持つ信号の数を計数することができる。
中性子検出器６０Ａの構成は前述した実施例１と略同じ構成であり、詳細は省略する。
本発明の中性子検出器および中性子検出装置の実施例３によれば、前述した中性子検出器の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。また、波高値分布を出力させることなく中性子計数を得ることができるため、中性子数を計数する信号数を自動的に最適化することができる。よって、不感時間を低減させることができる。特に、不感時間が発生する主因はガンマ線検出であるため、ガンマ線の検出に伴う信号を計測の対象から除外できる本実施例の中性子検出装置は、不感時間をほぼ低線量環境と同等とすることが可能である。
また、コンパレータ４０３は、第１波高値と第２波高値との大小とを比較し、第１波高値の方が大きいときは計数器４０４に信号を出力することにより、中性子の計数の信号数を自動的に最適化することができる。
更に、弁別レベル換算回路４０２から出力される第２波高値は、第１波高値の分布中のガンマ線成分と中性子成分とを分離する弁別レベル３０４に相当する波高値であるため、中性子数を計数する信号数をリアルタイムで得ることができる。
＜実施例４＞
本発明の中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システムの実施例４を図７および図８を用いて説明する。
本発明の中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システムの実施例４を図７および図８を用いて説明する。
線量率が高い環境でＢ－１０検出器を適用する場合、上述のようなパイルアップの他に、空間電荷効果が起こることがある。この空間電荷効果は、電子なだれが中心電極１０１周りで集中して起き、中心電極１０１周りの電場を弱めてしまうという現象である。この空間電荷効果が発生すると、図７に示すように、全体の波高値が小さくなり、弁別レベル３０４の波高値も小さくなる。
線量率が高い環境下では、パイルアップによる弁別レベル３０４の増加に加え空間電荷効果により弁別レベル３０４の減少が同時に起こり得る。この時、全体の波高値が小さくなるため、中性子成分の波高値も減少する。このため、弁別レベル３０４を一定とした場合、弁別レベル３０４以上の中性子成分の量が変動するので、計数率から中性子束への変換を行うことが難しい。
これに対し、事前に線量率と弁別レベルと感度との相関を取得しておき、計数から中性子束を算出することは可能である。但し、これを成立させるためには、大きなマージンを取った上で計数率情報をリアルタイムで収集するか、波高値分布収集後にオフラインで弁別レベル３０４を決定せざるを得ない。
上述した実施例３では、不感時間を最小化しているため、感度が相対的に高い。また、弁別レベル３０４も最小化しているため、これによっても感度が相対的に高い。つまり、同一時間内における計数は一定の弁別レベルを設定する方法や、波高値分布を収集し、その後オフラインで計数率を評価する方法に比べて、中性子計数率が最大化されている。
ただし、実施例３の構成で得られる計数率は線量率によって感度が変わる条件で取得されたものであるため、中性子検出器設置位置における中性子束を算出するためには、線量率ごとの感度換算を行うことが望ましい。
これに対するため、図８で示す本実施例の中性子検出システム８０は、実施例３に記載の中性子検出装置７０（実施例１に記載の中性子検出器６０Ａと実施例３に記載の回路６２）と、回路６４とを備えている。
回路６４は、線量率換算部５０１、感度換算部５０２、中性子束演算部５０３を備えている。この回路６４における処理は、回路６２の処理と同時であってもよいし、別のタイミングであってもよい。
線量率換算部５０１は、分岐されたケーブル１１１を介して内側円筒管１０２に接続されており、内側円筒管１０２から得られる出力から線量率を求め、線量率をリアルタイムで出力する。この線量率換算部５０１は、事前に取得された電離箱出力と線量率との関係が記憶されている。
感度換算部５０２は、線量率換算部５０１に接続されており、線量率換算部５０１から出力された線量率から中性子感度を求め、この求めた中性子感度をリアルタイムで中性子束演算部５０３に出力する。この感度換算部５０２は事前に取得された線量率と感度との関係が記憶されており、線量率から中性子感度を導出できるようになっている。
中性子束演算部５０３は、計数器４０４からの出力および感度換算部５０２からの出力に基づいて中性子検出器６０Ａの設置位置の中性子束を演算する。
中性子検出システム８０では、電離箱からの出力（ケーブル１１１）を分岐させ、弁別レベル換算回路４０２に加えて線量率換算部５０１に入力する。次いで、線量率換算部５０１において、線量率情報を取得する。線量率換算部５０１で取得された線量率情報を感度換算部５０２に出力し、感度換算部５０２により線量率ごとの感度に換算する。感度換算部５０２で換算した中性子感度と、計数器４０４によって得られた計数または計数率情報に基づいて、中性子束演算部５０３により中性子束情報を得る。
なお、回路６４以外の構成、動作は前述した実施例３の中性子検出装置７０と略同じ構成であり、詳細は省略する。
本発明の中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システムの実施例４においても、前述した中性子検出器の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。また、線量率換算部５０１や感度換算部５０２、中性子束演算部５０３を備え、計数器４０４は、出力を計数または計数率としてリアルタイムで出力し、かつ線量率換算部５０１は線量率を、感度換算部５０２は中性子感度をリアルタイムで出力することにより、本実施例の中性子検出システム８０によれば、中性子検出器６０Ａの設置位置の中性子束に関する情報をリアルタイムで得られる。
＜実施例５＞
本発明の中性子検出器の実施例５について図９を用いて説明する。
本発明の中性子検出器の実施例５について図９を用いて説明する。
図９において、本実施例の中性子検出器６０Ｃは、中心電極１０１と、内側円筒管１０２と、外側円筒管１０３と、絶縁体１０６と、電源（第２電源）１０８と、電源（第１電源）１０９と、ケーブル１１０，１１１とを備えている。
本実施例の中性子検出器６０Ｃは、内側円筒管１０２の内周部側にはホウ素化合物からなる膜１０７は形成されておらず、中心電極１０１と内側円筒管１０２との間にホウ素を含む物質として三フッ化ホウ素（ＢＦ３ガス）１１４が封入されている。
中性子検出器６０Ｃでは、中性子検出器６０Ｃに入射した中性子１１はＢＦ３ガス中のＢ－１０と（ｎ、α）反応を起こし、アルファ粒子１３とＬｉ－７が内側円筒管１０２の内部に放出される。すなわち、内側円筒管１０２内部はＢＦ３比例計数管として動作し、中心電極１０１近傍で起こる電子なだれに起因した電位差の変化がケーブル１１０を介して出力される。これに対し、外側円筒管１０３と内側円筒管１０２との間は電離箱として動作する。
内側円筒管１０２内部がＢＦ３比例計数管として動作する以外は前述した実施例１の中性子検出器６０Ａと略同じ構成であり、詳細は省略する。
本発明の中性子検出器の実施例５においても、前述した中性子検出器の実施例１とほぼ同様な効果が得られる。
＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
例えば、実施例１乃至４では、内側円筒管１０２の内周面側にホウ素化合物からなる膜１０７が形成された場合について説明したが、ホウ素化合物は内側円筒管１０２の内周面側と中心電極１０１との間に存在していればよい。例えば、内側円筒管１０２と中心電極１０１との間に更に円筒管を設け、この更に設けた円筒管の内周面側および／または外周面側にホウ素化合物からなる膜が形成されたものとすることができる。
また、ホウ素を含む物質として、実施例１乃至４では、内側円筒管１０２の内周面側にホウ素化合物からなる膜１０７が形成された場合について説明したが、内側円筒管１０２の内周面側に形成される膜はホウ素化合物からなる膜に限定されず、例えば金属ボロンからなる膜等とすることができる。
１１…中性子
１２…ガンマ線
１３…アルファ粒子
１４…電子
１０１…中心電極
１０２…内側円筒管
１０３…外側円筒管
１０４…電離ガス
１０５…電離ガス
１０６…絶縁体
１０７…ホウ素化合物からなる膜
１０８…電源（第２電源）
１０９…電源（第１電源）
１１０…ケーブル
１１１…ケーブル
１１４…三フッ化化合物（ＢＦ３ガス）
１１８…電源
２０１…波高値分布
２０２…成分
２０３…成分
３０１…波高値分布
３０２…ガンマ線成分
３０３…推定ガンマ線成分
３０４…弁別レベル
３０５…波高値範囲
４０１…波高値変換回路（第１回路系）
４０２…弁別レベル換算回路（第２回路系）
４０３…コンパレータ
４０４…計数器
５０１…線量率換算部
５０２…感度換算部
５０３…中性子束演算部
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…中性子検出器
６２…回路
６４…回路
７０…中性子検出装置
８０…中性子検出システム
１２…ガンマ線
１３…アルファ粒子
１４…電子
１０１…中心電極
１０２…内側円筒管
１０３…外側円筒管
１０４…電離ガス
１０５…電離ガス
１０６…絶縁体
１０７…ホウ素化合物からなる膜
１０８…電源（第２電源）
１０９…電源（第１電源）
１１０…ケーブル
１１１…ケーブル
１１４…三フッ化化合物（ＢＦ３ガス）
１１８…電源
２０１…波高値分布
２０２…成分
２０３…成分
３０１…波高値分布
３０２…ガンマ線成分
３０３…推定ガンマ線成分
３０４…弁別レベル
３０５…波高値範囲
４０１…波高値変換回路（第１回路系）
４０２…弁別レベル換算回路（第２回路系）
４０３…コンパレータ
４０４…計数器
５０１…線量率換算部
５０２…感度換算部
５０３…中性子束演算部
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…中性子検出器
６２…回路
６４…回路
７０…中性子検出装置
８０…中性子検出システム
Claims (11)
- 中性子を検出する検出器であって、
中心軸上に形成された中心電極と、
この中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された内側円筒管と、
この内側円筒管および前記中心電極とは電気的に絶縁され、その外周側に形成された外側円筒管と、
前記中心電極と前記内側円筒管との間に電圧を印加する第１電源と、
前記内側円筒管と前記外側円筒管との間に電圧を印加する第２電源とを備え、
前記中心電極と前記内側円筒管との間には、ホウ素を含む物質が存在する
ことを特徴とする中性子検出器。 - 請求項１に記載の中性子検出器において、
前記内側円筒管の内周面側に、ホウ素を含む物質からなる膜が形成されている
ことを特徴とする中性子検出器。 - 請求項１に記載の中性子検出器において、
前記ホウ素を含む物質は、１０Ｂの濃度を高めたものである
ことを特徴とする中性子検出器。 - 請求項１に記載の中性子検出器と、
前記中心電極に接続され、前記中心電極から得られる出力を第１波高値に変換する第１回路系と、
前記内側円筒管に接続され、前記内側円筒管から得られる出力を第２波高値に変換する第２回路系と、を備えた
ことを特徴とする中性子検出装置。 - 請求項４に記載の中性子検出装置において、
前記第１回路系から出力される前記第１波高値および前記第２回路系から出力される前記第２波高値が入力されるコンパレータと、
前記コンパレータから出力される信号を計数する計数器と、を更に備え、
前記コンパレータは、前記第１波高値と前記第２波高値との大小とを比較し、前記第１波高値の方が大きいときは前記計数器に信号を出力する
ことを特徴とする中性子検出装置。 - 請求項４に記載の中性子検出装置において、
前記第２波高値は、前記第１波高値の分布中のガンマ線成分と中性子成分とを分離する弁別レベルに相当する波高値である
ことを特徴とする中性子検出装置。 - 請求項５に記載の中性子検出装置において、
前記計数器は、出力を計数または計数率としてリアルタイムで出力する
ことを特徴とする中性子検出装置。 - 請求項４に記載の中性子検出装置と、
前記第１回路系から出力される前記第１波高値および前記第２回路系から出力される前記第２波高値が入力されるコンパレータと、
前記コンパレータから出力される信号を計数する計数器と、
前記内側円筒管に接続され、前記内側円筒管から得られる出力から線量率を求める線量率換算部と、を備えた
ことを特徴とする中性子検出システム。 - 請求項８に記載の中性子検出システムにおいて、
前記線量率換算部に接続され、前記線量率換算部から出力された線量率から中性子感度を求める感度換算部と、
前記計数器からの出力および前記感度換算部からの出力に基づいて前記中性子検出器の設置位置の中性子束を演算する中性子束演算部と、を更に備えた
ことを特徴とする中性子検出システム。 - 請求項９に記載の中性子検出システムにおいて、
前記線量率換算部は、出力を線量率としてリアルタイムで出力する
ことを特徴とする中性子検出システム。 - 請求項９に記載の中性子検出システムにおいて、
前記計数器は、出力を計数または計数率としてリアルタイムで出力し、かつ前記感度換算部は、出力を線量率としてリアルタイムで出力する
ことを特徴とする中性子検出システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2015/079569 WO2017068648A1 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システム |
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2015/079569 WO2017068648A1 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017068648A1 true WO2017068648A1 (ja) | 2017-04-27 |
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ID=58557977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| PCT/JP2015/079569 WO2017068648A1 (ja) | 2015-10-20 | 2015-10-20 | 中性子検出器、中性子検出装置および中性子検出システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017068648A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108562930A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-21 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种特征寻峰的宽能谱中子测量系统 |
| CN113156487A (zh) * | 2021-04-27 | 2021-07-23 | 中国核动力研究设计院 | 一种程控调节脉冲测量电路甄别阈值的方法 |
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-
2015
- 2015-10-20 WO PCT/JP2015/079569 patent/WO2017068648A1/ja active Application Filing
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