Development of a neutron-imaging detector based on pulse-height correlation between two superconducting tunnel junctions on a LiBO crystal

リチウムボレート単結晶と超伝導トンネル接合フォノンセンサによる波高相関型中性子イメージング検出器の開発

中村 龍也  ; 片桐 政樹; Chen, Y. E.*; 浮辺 雅宏*; 大久保 雅隆*

Nakamura, Tatsuya; Katagiri, Masaki; Chen, Y. E.*; Ukibe, Masahiro*; Okubo, Masataka*

LiBO単結晶上に製作した2つの超伝導トンネル接合素子(STJ)フォノンセンサによる波高相関型中性子イメージング検出器の開発を進めている。本検出器では、単結晶基盤の構成元素であるLiあるいはBと中性子の核反応の結果生じる励起フォノンを結晶表面に製作されたSTJ素子により計測することで中性子を検出し、2つの素子からの波高相関により入射位置を決定する。熱中性子に対してほぼ100%の検出効率、低バックグランド、数10mの位置分解能、数sの時間応答、耐放射線性が期待できる。今回われわれは試作した検出器の特性を冷中性子ビームを用いて検証した。その結果、製作した二つのSTJ素子の波高相関測定から位置検出可能であることを確認したので報告する。

We have been developing a position-sensitive neutron detector, which exhibits a high spatial resolution of the order of 10 microns and high detection efficiency. The analysis on the pulse-heights or on the time-delay between the STJs gives incident positions of the neutrons. In this paper, the response of the STJs/LBO neutron detector measured using a cold neutron beam is presented. The two STJs have the same size of 50 50 m and their distance is 1.3 mm. The count intensity in the correlation map varied depending on the incident position of the neutron beam which gives an evidence for the position-sensitivity of the detector. These experimental results were qualitatively understood by a simple solid-angle model.