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Response functions of Phoswich-type neutron detector for high-energy cosmic ray neutron measurement

高エネルギー宇宙線由来の中性子測定用Phoswich型中性子検出器の応答関数

高田 真志*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*; 中村 尚司*; 馬場 護*; 本間 壽廣*; 遠藤 章; 谷村 嘉彦

Takada, Masashi*; Yajima, Kazuaki*; Yasuda, Hiroshi*; Nakamura, Takashi*; Baba, Mamoru*; Homma, Toshihiro*; Endo, Akira; Tanimura, Yoshihiko

航空機高度における高エネルギー宇宙線由来の中性子スペクトルの測定に用いるために、Phoswich型中性子検出器を開発した。開発した検出器は、直径及び高さが121.7mmの円柱形のEJ309型有機液体シンチレータを、15mm厚のEJ299-13型プラスチックシンチレータで囲う構造を有している。この検出器を用いて、アンフォールディング法により中性子スペクトルを得るために必要となる応答関数を、35から78MeVの準単色中性子源を用いた測定、MCNPXを用いた計算から評価した。シンチレータの発光量は、陽子,重陽子及びヘリウムイオンビームに対して測定した。実験により測定した中性子に対する応答関数は、MCNPXによる計算値とよく一致することを確認した。以上の結果に基づき、航空機実験で必要となる広範なエネルギーの中性子を測定するために、300MeVまでの中性子に対する応答関数を、MCNPXを用いて評価した。

A phoswich-type neutron detector was developed in order to measure high-energy cosmic-ray neutron spectrum in aircrafts. The neutron detector consists of a 121.7 mm diameter and a 121.7 mm long EJ309 organic liquid scintillator covered with a 15 mm thick EJ299-13 outer plastic scintillator. Neutron response functions of the detector are required for an unfolding method to get the energy spectrum. The neutron response functions were evaluated from measurements using quasi-monoenergetic neutron sources of various peak energies from 35 to 78 MeV and from the MCNPX simulation. Light output and scintillation attenuation in the scintillator were measured for proton, deuteron and helium-ion beams. The measured neutron response functions well agreed with the MCNPX simulation. Neutron response matrix was created up to 300 MeV neutron energy based on the MCNPX simulation in order to cover the wide neutron energy range in the fight experiment. Photon response matrix also was created up to 50 MeV.

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