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マイクロピクセル素子を利用した個別読み出し型ガス二次元中性子検出器

Two-dimensional neutron gas detector using micro-pixel detector head and individual readout method

藤 健太郎 ; 山岸 秀志*; 坂佐井 馨 ; 中村 龍也 ; 曽山 和彦 ; 越智 敦彦*; 谷森 達*

To, Kentaro; Yamagishi, Hideshi*; Sakasai, Kaoru; Nakamura, Tatsuya; Soyama, Kazuhiko; Ochi, Atsuhiko*; Tanimori, Toru*

大強度陽子加速器施設(J-PARC)には、大強度の核破砕中性子を利用する中性子散乱実験施設(物質・生命科学実験施設:MLF)が存在する。大強度パルス中性子を有効に利用するためには、高速応答,高位置分解能,高検出効率等の特徴を有する高性能な二次元中性子検出器が必要である。ここではマイクロピクセル検出素子を用いたガス二次元中性子検出器(micro-pixel gas chamber: MPGC)の特性評価を行った結果を報告する。有感面積50$$times$$50mm,検出ピクセル間隔0.4mmのマイクロピクセル検出素子を使用した。封入ガスとしてヘリウムと四フッ化炭素の混合ガス(He+CF$$_{4}$$)を用い、中性子と$$^{3}$$Heとの相互作用により生成する二次粒子を検出している。封入ガス中での二次粒子の飛程に関して実測、及びシミュレーションを行ったところ、両結果が一致していることを確認した。よって二次粒子により生成する電子信号を正確に検出しており、二次元中性子検出システムとして正常に動作していることがわかった。

Neutron scattering experiments involving high-intensity and wide-energy pulsed neutrons are expected to be conducted at the MLF in the J-PARC. These experiments require neutron detectors with features such as a two-dimensional detection area, good spatial resolution, high detection efficiency, and a fast response time. In this study, a gas-based neutron detection system with individual readout method and consisting of a micro-pixel detector head was developed, and preliminary experiments were conducted under neutrons irradiation. To examine the operation of the detector system, the total projection ranges of the secondary particles emitted by the nuclear reaction between neutrons and $$^{3}$$He nuclei are measured and compared with the values obtained from a Monte Carlo simulation. Since the measured projection ranges of the secondary particles agree with the ranges obtained from the Monte Carlo simulation, it is concluded that the operation of the developed system is satisfactory.

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