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Development of wavelength-shifting-fiber neutron image detector with a fiber-optic taper with a high spatial resolution

波長シフトファイバと光学テーパ素子による高位置分解能型中性子イメージ検出器の開発

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

シンチレータと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ている。本検出器ではテーパー付きファイバ光学素子(FOT)をシンチレータと波長シフトファイバの間に組み込むことで中性子による発光を光学的に拡大し高位置分解能を実現しようとするものである。今回、検出視野の拡大を目指し従来の小視野FOT(2.6$$times$$2.6mm、角型)から直径20mm(円形)の大面積品に改良を行いその特性試験を実施した。その結果、大型FOTでは従来品よりも光透過率が20$$%$$低減するものの位置分解能は従来と同様の0.26$$pm$$0.07mmを保持することがわかり、有効面積314mm$$^{2}$$、有効ピクセルサイズ0.17$$times$$0.17mmである高分解能型検出器となることが確認できた。

The neutron image detector that was based on wavelength-shifting-fibers (WLS fibres) equipped with the fibre optic taper (FOT) was developed. By inserting the FOT in between the scintillator and WLS fibers the measured neutron image was magnified on the WLS fibres, resulting in better spatial resolution. We have tested two FOTs; a square shaped one in a size of 2.6 $$times$$ 2.6 mm and a round shaped with a diameter of 20 mm. Both FOTs have identical magnification ratios of 3.1. By implementing the larger FOT the detector has the neutron-sensitive area of 314 mm$$^{2}$$ with the effective pixel size of 0.17 $$times$$ 0.17 mm$$^{2}$$ whilst the light transmission rate decreased 20% less compared to that with the small FOT. The detector equipped with the larger FOT exhibited a spatial resolution of 0.26 $$pm$$ 0.07 mm, which was similar to the one with the small FOT.

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