Use of liquid helium-3 as a neutron converter for a semiconductor-based neutron detector

液体ヘリウム3コンバータとInSb半導体検出素子による低温中性子検出器

中村 龍也  ; 片桐 政樹; 荒殿 保幸; 神野 郁夫*; 菱木 繁臣*; 杉浦 修*; 村瀬 徳博*

Nakamura, Tatsuya; Katagiri, Masaki; Aratono, Yasuyuki; Kanno, Ikuo*; Hishiki, Shigeomi*; Sugiura, Osamu*; Murase, Yasuhiro*

液体ヘリウム3を中性子コンバータとしInSb半導体検出素子で二次粒子を検出する低温中性子検出器を開発した。本低温検出器では液体状態にあるヘリウム3を中性子コンバータとして用いることで中性子とヘリウム3との核反応の結果生じた二次粒子飛程が100ミクロン以下となるため高位置分解能が期待される。また、液体ヘリウム3ではコンバータ厚さを容易に均一制御できることから検出効率の空間一様性にも優れることが予想される。試作した中性子検出器を1.6Kにて動作させ中性子検出特性試験を行い、本検出器が中性子を安定に検出することを確認し、高い位置分解能,高い効率一様性,薄い検出厚さ等を有する低温中性子検出器の実現可能性を検証することができた。

We evaluated the neutron-detection characteristics of a cryogenic neutron detector operating at 1.6 K, which comprises a liquid helium-3 as a neutron converter and an InSb semiconductor detector. The InSb semiconductor detector detected the protons created in the nuclear reaction in the liquid helium-3, where the density of that is ~600 times larger than that of the gaseous helium-3 at room temperature.