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Development of an alpha- and beta-imaging detector using a thin-stilbene plate for radon-222 progeny measurements

ラドン222子孫測定のための薄膜スチルベンプレートを用いた$$alpha$$$$beta$$弁別型イメージング検出器の開発

森下 祐樹  

Morishita, Yuki

$$^{222}$$Rnは天然の放射性ガスであり、放射線防護の観点から、$$^{222}$$Rnとその子孫核種の測定は重要である。我々は、$$alpha$$線と$$beta$$線の位置を同時に撮像できる波形デジタイザと組み合わせた$$alpha$$$$beta$$弁別型イメージング検出器を開発した。この検出器を$$^{222}$$Rn子孫核種の測定に用いた。薄膜スチルベンプレートを位置敏感型光電子増倍管(PSPMT)に光学的に結合し、PSPMTからのアナログ信号を波形デジタイザに入力した。5.5MeVの$$alpha$$線については、2$$pi$$方向に対し検出効率は97.2%であり、エネルギー分解能は21.6$$pm$$0.18%FWHMであった。このイメージング検出器は、パルス波形弁別(PSD)法を用いて$$alpha$$粒子と$$beta$$粒子を識別できるだけでなく、$$alpha$$粒子と$$beta$$粒子のイメージングが可能であった。$$^{222}$$Rnの子孫核種捕集ろ紙を測定したところ、$$^{214}$$Biと$$^{214}$$Poを同時にイメージングでき、$$^{214}$$Biと$$^{214}$$Poの位置の間に相関があることを確認した。開発した検出器は、$$^{222}$$Rnとその子孫核種測定器として、また、核燃料施設等の$$alpha$$線用空気モニタリングにおける検出器としても有用である。

Radon-222 ($$^{222}$$Rn) is a naturally-occurring radioactive gas, and the measurement of this isotope and its progeny is of interest from the viewpoint of protection against internal exposure. We have developed a new alpha beta-imaging detector combined with a waveform digitizer capable of imaging alpha- and beta-particle locations simultaneously. This detector is used for $$^{222}$$Rn -progeny measurements. The thin-stilbene plate was optically coupled to a position-sensitive photomultiplier tube (PSPMT), and the analog signals from the PSPMT were transferred in parallel to the waveform digitizer. For 5.5-MeV alpha particles, the detection efficiency was 97.2% for 2$$pi$$ steradians, and the energy resolution was 21.6% full width at half maximum (FWHM). The imaging detector was able to discriminate between alpha and beta particles via the pulse-shape-discrimination (PSD) technique, as well as being capable of alpha- and beta-particle imaging. When measuring the $$^{222}$$Rn progeny, both $$^{214}$$Bi and $$^{214}$$Po are imaged simultaneously, and a correlation is found between the positions of $$^{214}$$Bi and $$^{214}$$Po. The developed detector will be useful as a $$^{222}$$Rn detector and in alpha-continuous-air monitoring for nuclear-fuel facilities.

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分野:Nuclear Science & Technology

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