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ENGIN-X型1次元シンチレータ中性子検出器の検出器性能向上に関する技術開発; ZnSシンチレータ,光リフレクタ、及びデジタル信号処理装置の開発

Development for upgrading Japanese ENGIN-X type linear scintillation neutron detectors; Development of new ZnS scintillator, light reflector and digital signal processing module

中村 龍也; 片桐 政樹; 美留町 厚; 海老根 守澄; 筒井 紀彰*; 曽山 和彦; Schooneveld, E. M.*; Rhodes, N. J.*

Nakamura, Tatsuya; Katagiri, Masaki; Birumachi, Atsushi; Ebine, Masumi; Tsutsui, Noriaki*; Soyama, Kazuhiko; Schooneveld, E. M.*; Rhodes, N. J.*

ENGIN-X型1次元中性子シンチレータ検出器の性能向上を目的として新規なZnSシンチレータ,光リフレクタ、及びデジタル信号処理装置の開発を行った。ZnSシンチレータに関してはさらなる高速・高検出効率化を図るためZnSを基本とした各種シンチレータを試作しその性能を評価した。その結果、開発したZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$シンチレータによるとISIS標準シンチレータよりも検出効率が2割改善することを確認した(中性子波長1${AA}$)。また、シンチレータを装填する光リフレクタに関しては白色塗料を使用せず表面エッチング処理により製作する手法を開発した。これにより従来と同様の光散乱能を有しかつ経年変化にも強い光リフレクタを実現した。さらにフィールドプログラマブルゲートアレイによる全デジタル化フォトンカウンティング信号処理装置を開発しこれまでのアナログ回路による信号処理系と比べて中性子計数の温度安定性が改善することを実証した。

New ZnS scintillator, light reflector and digital signal processing modules were developed to upgrade the Japanese ENGIN-X type linear scintillation neutron detector. The developed ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$ scintillator improved detector efficiency by a factor 1.2 for neutrons with a wavelength of 1 ${AA}$ whilst the detector maintained similar $$gamma$$ sensitivity and multi-count ratio compared to the present AST (4:1) scintillator. The paint coating less light reflector was developed with an aluminum reflector with etched surface. The detector implemented with this reflector exhibited similar detector performances with paint coating reflectors, confirming feasibility of the reflector with long-term stability. The digital signal-processing module incorporating photon-counting method was successfully developed. The fully digitalized photon counting system improved a temperature stability of neutron counts significantly comparing to the present analogue system.

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