Performance of a phoswich detector composed of an inner NaI(Tl) crystal and surrounding NE102A plastic scintillator for neutron spectrometry

中性子スペクトロメトリのための内側NaI(Tl)結晶,外側NE102Aプラスチックシンチレータからなるホスウィッチ検出器の性能

渡邊 健人*; 荒川 弘之*; 梶本 剛*; 岩元 洋介   ; 佐藤 大樹   ; 国枝 賢  ; 野田 秀作*; 執行 信寛*; 石橋 健二*; 中村 尚司*; Haight, R. C.*

Watanabe, Takehito*; Arakawa, Hiroyuki*; Kajimoto, Tsuyoshi*; Iwamoto, Yosuke; Satoh, Daiki; Kunieda, Satoshi; Noda, Shusaku*; Shigyo, Nobuhiro*; Ishibashi, Kenji*; Nakamura, Takashi*; Haight, R. C.*

水素を含むラジエーターからの反跳陽子検出のために、内側に減衰時間の遅いシンチレータNaI(Tl)、その周囲を減衰時間の速いプラスチックシンチレータで覆った中性子スペクトルメータのためのホスウィッチ検出器を開発した。この構造は、NaI(Tl)で完全にエネルギー付与する陽子と、NaI(Tl)を突き抜ける陽子とを弁別できる特徴がある。この検出器の応答関数測定を米国ロスアラモス国立研究所のWNR施設を用いて、中性子エネルギーが100から350MeVの範囲で測定を行った。実験結果は粒子・重イオン輸送計算コードPHITSの計算結果とほぼ一致し、このホスウィッチ検出器は中性子測定において有用であることがわかった。

We have developed a phoswich detector for neutron spectrometry, which adopts a reversed configuration of slow- and fast-decay-time scintillators in its inner and surrounding outer regions, respectively, in the detection of recoil protons from a hydrogenous radiator. The phoswich detector consists of an inner slow, NaI(Tl) scintillator, and an outer fast, plastic scintillator. The response functions of the phoswich detector were measured for neutron energies ranging from 100 to 350 MeV. The experiment used the recoil-proton method and pulse-shape discrimination with the two-gate integration technique using a spallation neutron source at the WNR facility of the LANSCE. To evaluate the effectiveness of the phoswich configuration, full energy deposition fraction was calculated. The calculation confirmed that the phoswich detector with a reversed configuration is useful for neutron measurements.