Development of a ZnS/BO scintillator with low-afterglow phosphor

低残光蛍光体を用いた中性子有感ZnS/BOシンチレータの開発

中村 龍也  ; 片桐 政樹*; 筒井 紀彰*; 藤 健太郎  ; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*; 大栗 裕史*; 野口 泰延*; 坂佐井 馨  ; 曽山 和彦  

Nakamura, Tatsuya; Katagiri, Masaki*; Tsutsui, Noriaki*; To, Kentaro; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*; Oguri, Hirofumi*; Noguchi, Yasunobu*; Sakasai, Kaoru; Soyama, Kazuhiko

J-PARC/MLFに設置する中性子散乱実験装置のために高い発光でありながら低残光である中性子有感ZnS/BOシンチレータを開発した。ZnS/LiFシンチレータはその高い発光と低い線感度からよく使用されるがその大きな残光成分が検出器の計数率特性を制限していた。われわれはJ-PARCの将来的な1MWでの稼働に対応するため従来よりも低残光であるZnS蛍光体を開発した。本蛍光体と高効率が期待されるBOコンバータを焼結法により成形し中性子有感シンチレータを製作した。開発したシンチレータはJ-PARC/MLFのiBIXやSenju装置に装填されている。発表ではシンチレータの特性やこれらを組み込んだ検出器の性能について議論する。

We have developed a ZnS/BO scintillator that has a high light output with less afterglow for neutron scattering instruments in the J-PARC/MLF. A commercial ZnS/LiF scintillator has widely been used for thermal neutron detection and its superior light output with low sensitivity has been proven. However its large afterglow followed with a primary emission light gives a limit on a detector count rate. A detector in the J-PARC/MLF should have a capability to cope with higher count rate than ever since the source flux is increasing up to 1 MW (300 kW at present). To address such problem we have developed the ZnS phosphor that exhibited a low after glow. We have also made a neutron-sensitive scintillator in combination with a BO by sintering method in search of high detector efficiency. The scintillator properties and the detector performances will be shown in the presentation.