High-spatial-resolution neutron image detector based on wavelength-shifting fiber read out for time-of-flight measurements

波長シフトファイバ読み出しによる飛行時間測定可能な高位置分解能中性子イメージ検出器

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

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

波長シフトファイバ読み出しによる高位置分解能型中性子イメージ検出器を開発し200ミクロン以下の位置分解能(ピクセルサイズ52ミクロン)を実証した。本検出器は数マイクロ秒の時間分解能を持ち飛行時間法を用いた時間分解中性子イメージングの能力も有する。本検出器にはZnS/LiFシンチレータを装荷し中性子により誘起されたシンチレーション光はその下流側に直交配置された2群の波長シフトファイバにより読み出される。本研究では約3倍の中性子イメージ拡大能力を持つファイバー光学テーパー素子(Fiber Optic Taper)2つをシンチレータとファイバの間に組み込み位置分解能の改善を図った。その結果、X, Y方向ともに従来検出器を約一桁上回る16010ミクロンの位置分解能を得ることに成功した。

A wavelength-shifting-fiber based neutron image detector with a spatial resolution of less 200 m was developed. The detector had a capability of clear imaging with a temporal resolution of several s. The detector equipped with a ZnS/LiF scintillator where the scintillation light was read out with individual fibers based on a photon counting method. The fiber optic tapers (FOTs) were implemented in between the scintillator and the fibers to magnify a neutron image. The prototype detector that equipped with the FOTs exhibited the spatial resolution, which was improved by an order better compared that with the original detector. This kind of detector would be a quite unique and powerful tool for energy-selective neutron radiography at a pulsed source.