Wavelength-shifting-fibre-based neutron image detector with a fibre-optic taper to increase the spatial resolution

波長シフトファイバ型二次元中性子検出器のファイバオプティックテーパ光学素子による高位置分解能化

中村 龍也  ; 片桐 政樹; 藤 健太郎  ; 坂佐井 馨  ; 海老根 守澄 ; 美留町 厚; 曽山 和彦  

Nakamura, Tatsuya; Katagiri, Masaki; To, Kentaro; Sakasai, Kaoru; Ebine, Masumi; Birumachi, Atsushi; Soyama, Kazuhiko

波長シフトファイバ型二次元中性子検出器の位置分解能を向上するため、中性子有感シンチレータと波長シフトファイバ間にファイバオプティックテーパー光学素子を組み込んだ検出器を試作しその性能評価を行った。ファイバオプティックテーパー光学素子は多数の細径ガラス管を束ね管径に傾きを付けながら引伸焼成したものでシンチレータ上に形成された入射中性子イメージ(シンチレーション光イメージ)を拡大する機能を有する。xy方向各16本に張り巡らされた波長シフトファイバに約3倍の拡大率であるファイバオプティックテーパー光学素子を装填したプロトタイプ検出器において、検出器実効ピクセルサイズが0.5mmから0.16mmへ、位置分解能が0.8mmから0.3mmへと改善することを実証した。

The effective pixel size of a two-dimensional wavelength-shifting-fibre (WLS-fibre)-based neutron image detector was improved from 0.5 to 0.16 mm by including a fibre-optic taper (FOT) between the scintillator screen and the WLS fibre. The WLS-fibre-based detector consisted of a thin ZnS/LiF screen, a FOT and WLS ribbons crossed in the x and y directions. The demonstrator detector had 16 fibre channels in each direction, and the light signals in each fibre were read out individually. The FOT was constructed from fine glass fibres with a taper ratio of 3.1, and served as an image magnifier. The prototype detector equipped with the FOT exhibited a spatial resolution of 0.3 mm, compared to the spatial resolution of 0.8 mm for the original detector without the FOT.