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Novel instrument system for discriminating secondary particles in high-spatial-resolution neutron detection

二次粒子識別法を用いた高位置分解能中性子検出器のための新しい計測システム

山岸 秀志; 中村 龍也 ; 曽山 和彦 ; 正岡 聖; 相澤 一也 

Yamagishi, Hideshi; Nakamura, Tatsuya; Soyama, Kazuhiko; Masaoka, Sei; Aizawa, Kazuya

ヘリウム-3($$^{3}$$He)ガスを用いた高位置分解能二次元中性子検出器(2D-ND)の開発のため、二次粒子を識別する機能を有した新しい計測システム(InSPaD)の検討を行った。InSPaDは各信号チャンネルに特定の弁別レベルを単に設定することによって、$$^{3}$$He(${it n}$,${it p}$)${it T}$反応で発生したプロトンとトリトンのトラックを識別することができる。そして、そのシステムは高い位置検出分解能,高計数率,低バックグラウンド及び安定性を実現する。InSPaDを用いた2D-NDのシミュレーションを行い、$$^{3}$$Heに10%のC$$_{2}$$H$$_{6}$$を混合し、圧力0.3MPaで封入したガス条件で、0.46mmの位置分解能が得られることを示した。また、MSGCを用いた中性子計測実験により、二次粒子の飛程及び出力パルス波高分布を測定し、シミュレーション結果と測定結果がよく合っていることを確認した。以上の検討及び実験結果からInSPaDの実現の見通しが得られた。

A new instrument system with the capability of secondary-particle discrimination (InSPaD) was studied for the development of two-dimensional neutron detectors (2D-ND) filled with helium-3 gas and with high spatial resolution. The InSPaD can discriminate between the tracks of a proton and a triton created in the nuclear reaction $$^{3}$$He(${it n}$,${it p}$)${it T}$ by simply setting the level of discriminators appropriately in each signal channel, and the system exhibits a high spatial resolution, high counting rate, low background, and stability. The simulations of the 2D-ND equipped with the InSPaD revealed spatial resolutions of 0.46 mm in full width at half maximum for a 10% mixture of C$$_{2}$$H$$_{6}$$ with helium-3 at 0.3 MPa. The results of neutron-detection experiments using a microstrip gas chamber, including the range of the secondary particles and the pulse-height distribution, agreed well with the simulated results, indicating the feasibility of the InSPaD.

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