Characterization of hundreds of MeV Li(p,n) quasi-monoenergetic neutron source at RCNP using a proton recoil telescope

RCNPにおける数百MeVのLi(p,n)準単色中性子源の反跳陽子テレスコープを用いた特性評価

萩原 雅之*; 岩元 洋介   ; 岩瀬 広*; 八島 浩*; 佐藤 大樹   ; 松本 哲郎*; 増田 明彦*; 中根 佳弘  ; 民井 淳*; 畑中 吉治*; 中村 尚司*

Hagiwara, Masayuki*; Iwamoto, Yosuke; Iwase, Hiroshi*; Yashima, Hiroshi*; Satoh, Daiki; Matsumoto, Tetsuro*; Masuda, Akihiko*; Nakane, Yoshihiro; Tamii, Atsushi*; Hatanaka, Kichiji*; Nakamura, Takashi*

大阪大学核物理研究センター(RCNP)において、遮へい実験や各種検出器の校正試験、核データ測定での利用を目的として、100-400MeVのLi(p,n)反応により生成する準単色のエネルギーを持つ中性子の照射場が整備されている。この場での実験で必要となる準単色のピーク中性子収量及びエネルギースペクトルの情報は飛行時間法(TOF法)と液体有機シンチレータを用いた実測により得ている。しかし、数百MeVのエネルギー領域の陽子入射については、シンチレータ中の中性子-炭素の核反応と、核反応生成物による光出力が十分に解明されていない。そのため、モンテカルロ法により計算されるシンチレータの検出効率の正確さに起因して、実測データの信頼性には限界があった。本研究では、より正確にピーク中性子収量を導出するため、既知の中性子-陽子微分散乱断面積から検出効率を決定できる反跳陽子テレスコープ(RPT)法を用いて、入射陽子エネルギー100, 137, 200, 300MeVに対するピーク中性子収量の絶対値の測定を行った。その結果、RPT法により得られた実験値はTOF法による実験値と概ね一致し、TOF法により得られた中性子エネルギースペクトルの絶対値が妥当であることがわかった。

A Li(p,n) quasi-monoenergetic neutron source for the 100-400 MeV range has been established at the Research Center for Nuclear Physics of Osaka University. The neutron energy spectrum and its intensity were determined by a time of flight (TOF) method and a liquid organic scintillator. However, the neutron-carbon interaction and the light output of the reaction products in the scintillator are not well known. Therefore, the neutron energy spectrum has large uncertainty due to the accuracy of the detection efficiency calculated by Monte Carlo method. In this study, we have measured the neutron itensity with a proton recoils telescope (PRT), because the detection efficiency of PRT can be determined accurately using the well-known differential n-p scattering cross section. We compared the intensity of the peak neutrons obtained by PRT with data with TOF method. As a result, the neutron spectra obtained by PRT and by TOF were generally consistent.