A Large area position-sensitive scintillation neutron detector for upgrading SENJU diffractometer

J-PARC MLFのSENJU装置高度化のための大面積型2次元シンチレータ中性子検出器

中村 龍也  ; 藤 健太郎  ; 海老根 守澄 ; 美留町 厚; 坂佐井 馨  

Nakamura, Tatsuya; To, Kentaro; Ebine, Masumi; Birumachi, Atsushi; Sakasai, Kaoru

J-PARCのSENJU回折計では検出器の増設や高度化が進められている。その高度化の一環として大面積(51.251.2cm)、高位置分解能(4mm)の2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。この検出器は我々がこれまでに開発してきた実機レベルの散乱用シンチレータ検出器の中で最大サイズの検出器モジュールである。検出器の性能評価、長期安定性試験(1年以上)、回折測定実証等の結果から実機として使用可能な性能および堅牢性を有していることを確認した。

A large area, position-sensitive scintillation neutron detector was developed for upgrading the SENJU, time-of-flight Laue single crystal neutron diffractometer, in J-PARC MLF. The detector has a neutron-sensitive area of 512 512 mm with a pixel size of 4 4 mm. The detector was developed for upgrading of the SENJU instrument. The large area detector is to be installed below the vacuum tank to enlarge a covering solid angle. A Li:ZnS (Ag) scintillator and wavelength-shifting fiber technologies are employed. Each fiber channel is read out individually with photon counting mode. The electronics boards are implemented at the backside of the detector, enabling the detector depth as short as 20 cm. The detector exhibited a detection efficiency of 45% for thermal neutron. No degradation in fiber position and in neutron sensitivity has been observed over one year after production. In this paper, detector design and detector performances are presented.