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LiF crystals as high spatial resolution neutron imaging detectors

高空間分解能中性子イメージング検出器としてのLiF単結晶

松林 政仁; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.*; 福田 祐仁; 加藤 義章*; 安田 良; 飯倉 寛; 野島 健大; 酒井 卓郎

Matsubayashi, Masahito; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.*; Fukuda, Yuji; Kato, Yoshiaki*; Yasuda, Ryo; Iikura, Hiroshi; Nojima, Takehiro; Sakai, Takuro

中性子ラジオグラフィで標準試料として広く使用されているSensitivity Indicator(SI)をLiF結晶のカラーセンター形成による中性子イメージングに適用した。撮影はJRR-3熱中性子ラジオグラフィ装置において、SIをLiF結晶と中性子イメージングプレート(NIP)とともに直径5mmのピンホールでコリメートした熱中性子ビームに120分間照射することにより行った。過露光となったNIPからの画像読出しには連続繰返し読出し法を適用し、50$$mu$$mの画素サイズで読み出した。一方、LiFの画像は共焦点レーザー顕微鏡を用いて画素サイズ1.38$$mu$$mで読み出した。LiFとNIPにより撮影したSIの中性子透過画像を比較すると、SIのすべてのギャップ(最大250$$mu$$m,最小12.5$$mu$$m)は両者ともにはっきりと確認することができた。ステップの下にある小さな孔については、NIPでは確認できなかった。実験の結果、LiF結晶は中性子イメージング検出器として、高感度,高空間分解能,広いダイナミックレンジ等、優れた特性を有していることが確認できた。

Neutron imaging by color center formation in LiF crystals was applied to standard samples such as a sensitivity indicator (SI) for neutron radiography. The SI was exposed to 5 mm pinhole collimated thermal neutron beam with a LiF crystal and a neutron imaging plate (NIP) for 120 min in JRR-3 thermal neutron radiography facility. The image in NIP was read out with a readout resolution of 50 $$mu$$m. The image of SI in LiF crystal was read out with pixel size of 1.38 $$mu$$m using a laser confocal microscope. All gaps were clearly observed in the images for both LiF crystal and NIP, but small holes were not recognized for NIP. The experiment showed that LiF crystals had excellent characteristics as neutron imaging detectors such as high sensitivity, high spatial resolution, wide dynamic range and so on. In the paper, detailed characteristics of LiF crystals are compared with those of other neutron imaging detectors: NIP, a combination of fluorescent converter and cooled CCD camera.

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