Numerical evaluation of the light transport properties of alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators

セラミックシンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器の光伝搬特性に関する解析評価

大図 章  ; 高瀬 操*; 春山 満夫; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 呉田 昌俊   ; 中村 龍也  ; 藤 健太郎  ; 坂佐井 馨  ; 鈴木 浩幸; 曽山 和彦  ; 瀬谷 道夫

Ozu, Akira; Takase, Misao*; Haruyama, Mitsuo; Kurata, Noritaka*; Kobayashi, Nozomi*; Kureta, Masatoshi; Nakamura, Tatsuya; To, Kentaro; Sakasai, Kaoru; Suzuki, Hiroyuki; Soyama, Kazuhiko; Seya, Michio

シンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器内部のシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡コードを用いて調査した。検出器の構造は、ガラス基板に積層された薄いセラミックシンチレータ板とそれを囲む光反射管、及びその光反射管の両端に設置された二つの光電子増倍管からなる。管内部のセラミックシンチレータ板の設置を様々に変化させた場合の検出器の両端に現れる光出力を計算し、試験結果と比較した。その結果、管内部の光伝搬特性は、そのセラミックシンチレータの配置、及び光反射管の構造に大きく依存することが判明した。

The light transport properties of scintillator light inside alternative He-3 neutron detector modules using scintillator sheets have been investigated by a ray-tracing simulation code. The detector module consists of a light-reflecting tube, a thin rectangular ceramic scintillator sheet laminated on a glass plate, and two photo-multiplier tubes (PMTs) mounted at both ends of the detector tube. The light induced on the surface of the scintillator sheet via nuclear interaction between the scintillator and neutrons are detected by the two PMTs. The light output of various detector modules in which the scintillator sheets are installed with several different arrangements were examined and evaluated in comparison with experimental results. The results derived from the simulation reveal that the light transport property is strongly dependent on the arrangement of the scintillator sheet inside the tube and the shape of the tube.