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Optimization of thickness of GAGG scintillator for detecting an alpha particle emitter in a field of high beta and gamma background

$$beta$$$$gamma$$バックグランドのフィールドで$$alpha$$線放出核種を検出するためのGAGGシンチレータの最適化

森下 祐樹; 山本 誠一*; 井崎 賢二; 金子 純一*; 星 勝也; 鳥居 建男

Morishita, Yuki; Yamamoto, Seiichi*; Izaki, Kenji; Kaneko, Junichi*; Hoshi, Katsuya; Torii, Tatsuo

高線量$$beta$$$$gamma$$バックグランド下でプルトニウム同位体を検出するため、低$$beta$$$$gamma$$感度の$$alpha$$線検出器が必要となる。そこで、$$alpha$$線検出器のためのGAGGシンチレータの厚みの最適化を行った。0.05mm, 0.07mm, 0.1mmの厚みのシンチレータを用い、角厚みのシンチレータに対し$$alpha$$, $$beta$$, $$gamma$$線をそれぞれ照射し、波高スペクトルを得た。$$alpha$$線のエネルギー分解能は0.05mm厚のGAGGシンチレータが最も良かった。0.05mm、0.07mm、0.1mm、全ての厚みで$$gamma$$感度は問題とならなかった。$$beta$$感度は0.05mm厚のGAGGシンチレータを用いることで、0.1mm厚のGAGGシンチレータに対し1/100に減少した。したがって、0.05mm厚のGAGGシンチレータを用いた$$alpha$$線検出器は、高線量$$beta$$$$gamma$$バックグランド下でのプルトニウム同位体に検出に期待できる。

To detect plutonium isotopes ($$^{238}$$Pu, $$^{239}$$Pu, and $$^{240}$$Pu) in a field of high beta and $$gamma$$ background, an alpha particle detector with low beta and $$gamma$$-ray sensitivity is required. Therefore, we optimized the thickness of the GAGG scintillator for alpha particle detection in a field of high beta and $$gamma$$ background. We prepared three GAGG scintillators with thicknesses of 0.05 mm, 0.07 mm, and 0.1 mm. Each of the GAGG scintillators was coupled optically to the SiPM array, which was used as the photodetector. Alpha, beta, and $$gamma$$ rays were irradiated onto the developed alpha particle detector, and their spectra were obtained. All GAGG scintillators used in this study were not sensitive to $$gamma$$ rays with a dose rate of 1 mSv/h. The beta count of the 0.05-mm-thick GAGG was only 1/100 that of the 0.1-mm-thick GAGG. Therefore, the 0.05-mm-thick GAGG scintillator is promising from the viewpoint of detecting plutonium contamination in a field with high beta and $$gamma$$ background.

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パーセンタイル:38.14

分野:Nuclear Science & Technology

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