波長シフトファイバを用いた大面積シンチレータ中性子検出器の開発,3; ビームライン検出器の設計と性能評価

A Large area position-sensitive scintillator neutron detector using wavelength-shifting fibers, 3; Design and evaluation of detector performance for beam line detector

中村 龍也  ; 川崎 卓郎   ; 坂佐井 馨  ; 藤 健太郎  ; 美留町 厚; 海老根 守澄 ; 曽山 和彦  ; 片桐 政樹*; 筒井 紀彰*

Nakamura, Tatsuya; Kawasaki, Takuro; Sakasai, Kaoru; To, Kentaro; Birumachi, Atsushi; Ebine, Masumi; Soyama, Kazuhiko; Katagiri, Masaki*; Tsutsui, Noriaki*

近年のHeの供給不足に伴い従来のHeガス管を代替する位置敏感型中性子検出器の開発が急務である。このため中性子有感シンチレータと波長シフトファイバを用いた大面積2次元中性子検出器をその最有力候補と位置づけ、これまでに開発を進めその動作原理を確認してきた。今回、これまでの基礎実験結果をもとにJ-PARC/MLFのビームライン17, 18への実機検出器システムを設計・製作しその性能試験を行った。当該ビームラインの要求に最適化された検出器はピクセルサイズ44mm, 256256mmの有感面積を有し200ガウスの外部磁場下でも計数損失なく安定動作する。試験の結果、検出効率30-40%(熱中性子)、線(Co)感度10と良好であり装置からの要求性能をほぼ満足するものであることを確認した。

A position-sensitive neutron detector that can be alternative to a conventional He gas detector is vital to address emerging He shortage problem. We have developed a new position-sensitive scintillator detector that employs wavelength-shifting fibers for light read out for the beam line of 17 and 18 in J-PARC/MLF. The detector that has 6464 pixels with a each size of 44 mm exhibited a spatial resolution of 4 mm, sensitivity of about 10 and a detector efficiency of 30-40% for thermal neutrons. These detector performances surely satisfied the detector specifications required to the beam line of 17 and 18.