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Testing of time-of-flight neutron diffraction imaging using a high-resolution scintillator detector with wavelength-shifting fibers

川崎 卓郎; 中村 龍也; Gong, W.*; 及川 健一

Physica B; Condensed Matter, 551, p.460 - 463, 2018/12

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

Neutron diffraction is widely used for the investigation of lattice strain, texture and phase transformation in bulk materials. Although the distributions of these characteristics can be obtained by scanning the sample, the spatial resolution of the measurement is limited. Recently, Bragg-edge imaging technique is developed and adopted for the evaluations of lattice strain, crystal orientation and phase distributions in polycrystalline engineering materials such as steel. On the other hand, neutron diffraction imaging has a potential to be another technique for such purpose. Diffraction imaging at a pulsed neutron source requires a counting type two-dimensional position sensitive detector with high spatial resolution. We developed prototype imaging detector with wavelength-shifting fiber (WLSF) readout, and tried to observe sub grains in the b-Sn single crystal and grain distribution in the coarse-grained steel plate at NOBORU (BL10) of J-PARC MLF.


Development of a bump cathode element for two-dimensional neutron detection

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*

Journal of Instrumentation (Internet), 12(12), p.C12011_1 - C12011_9, 2017/12

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

円形のバンプカソードを用いた中性子検出素子を開発し、$$^{252}$$Cf中性子線源を用いた照射試験を実施した。開発した素子は三角配置した小型の円形カソードバンプを持っており、それらのバンプは入射位置を導出するためx, y方向にそれぞれ接続されている。照射試験はガス圧7気圧(He: 85%、CF$$_{4}$$: 15%)の条件下で実施された。試験の結果、均一性10.1%の優れた二次元応答を確認した。中性子により生成する二次粒子の飛程の違いから計算した位置分解能は1.89mm(半値幅)であることを確認することができた。


Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 3; Neutron devices and computational and sample environments

坂佐井 馨; 佐藤 節夫*; 瀬谷 智洋*; 中村 龍也; 藤 健太郎; 山岸 秀志*; 曽山 和彦; 山崎 大; 丸山 龍治; 奥 隆之; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(2), p.10_1 - 10_35, 2017/09



A Ceramic-insulated ball-anode element for two-dimensional neutron detector

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*

Proceedings of 2016 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2016) (Internet), 2 Pages, 2016/00



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

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; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 798, p.62 - 69, 2015/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:66.76(Instruments & Instrumentation)



Development of a ceramic-insulated ball-anode element for neutron detection

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 山岸 秀志*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 784, p.194 - 197, 2015/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:81.41(Instruments & Instrumentation)



Two-dimensional gas-based neutron detector under high pressure gas condition

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*

Proceedings of 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2015), 2 Pages, 2015/00



Evaluation of two-dimensional multiwire neutron detector with individual line readout under pulsed neutron irradiation

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 山岸 秀志*

Journal of Instrumentation (Internet), 9(11), p.C11019_1 - C11019_9, 2014/11

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)



Performance evaluation of high-pressure MWPC with individual line readout under Cf-252 neutron irradiation

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 山岸 秀志*

Journal of Physics; Conference Series, 528, p.012045_1 - 012045_6, 2014/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:34.99

J-PARCセンター物質・生命科学実験施設で使用するためマルチワイヤ素子を用いた高圧駆動中性子検出器システムを開発した。この検出器では個別読み出し法を用いることで高速応答・高位置分解能を実現する。開発した検出器は256チャンネルの検出素子,圧力容器,信号増幅・波形整形・波高弁別一体型基板,光信号伝送装置, FPGA実装位置エンコーダ,データ収集機器で構成されている。中性子照射試験の結果、ピクセルごとの均一性: 7.9%、固有の位置応答: 1.55mm(半値幅)という性能を確認することができた。


Development and demonstration of a Pu NDA system using ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$ ceramic scintillator detectors

中村 仁宣; 大図 章; 小林 希望*; 向 泰宣; 坂佐井 馨; 中村 龍也; 曽山 和彦; 呉田 昌俊; 栗田 勉; 瀬谷 道夫

Proceedings of INMM 55th Annual Meeting (Internet), 9 Pages, 2014/07



Neutron-sensitive ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$ ceramic scintillator detector as an alternative to a $$^{3}$$He-gas-based detector for a plutonium canister assay system

中村 龍也; 大図 章; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 鈴木 浩幸; 本田 克徳; 美留町 厚; 海老根 守澄; 山岸 秀志*; 高瀬 操; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 763, p.340 - 346, 2014/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.96(Instruments & Instrumentation)



Instrument design and performance evaluation of a new single crystal neutron diffractometer SENJU at J-PARC

及川 健一; 川崎 卓郎; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 金子 耕士; 田村 格良; 中村 龍也; 原田 正英; 中尾 朗子*; 花島 隆泰*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 1, p.014013_1 - 014013_5, 2014/03

新しいTOF型単結晶中性子回折装置がJ-PARC/MLFのBL18に設置された。本装置「SENJU」は、低温高磁場のような多重極限環境下において1.0mm$$^3$$未満の小さな単結晶を使用して精密な結晶構造や磁気構造解析を実現するために設計された。2012年3月5日に、本装置へ初中性子が導かれ、その後SENJUのハードウェア及びソフトウェアが設計通り機能していることが確認された。また、幾つかの有機及び無機の標準的な単結晶を用いて回折実験が行われた。これらの測定では、高いQ領域(d$$<$$ 0.5 $AA)$のブラッグ反射が明確に測定され、精度よく解析された。発表では、SENJUの装置設計及びその性能評価を詳細に報告する。


A Position-sensitive tubular scintillator-based detector as an alternative to a $$^{3}$$He-gas-based detector for neutron-scattering instruments

中村 龍也; 片桐 政樹*; 藤 健太郎; 本田 克徳; 鈴木 浩幸; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 741, p.42 - 46, 2014/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.1(Instruments & Instrumentation)



A Scintillator-based detector with sub-100-$$mu$$m spatial resolution comprising a fibre-optic taper with wavelength-shifting fibre readout for time-of-flight neutron imaging

中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 本田 克徳; 鈴木 浩幸; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 片桐 政樹*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 737, p.176 - 183, 2014/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:30.82(Instruments & Instrumentation)

A scintillator-based neutron-counting imaging detector with a sub-100-$$mu$$m spatial resolution was developed for energy-selective neutron imaging. The detector head of the detector comprised a thin ZnS/$$^{6}$$LiF scintillator screen, a fibre-optic taper and crossed wavelength-shifting (WLS) fibre arrays. The developed detector had a pixel size of 34 $$mu$$m $$times$$ 34 $$mu$$m, and exhibited spatial FWHM resolutions of 80 $$mu$$m and 61 $$mu$$m in the x and y directions, respectively. A small prototype detector demonstrated the capability of neutron imaging using Bragg edges of a Cu/Fe sample when using the pulsed-neutron source in the Materials and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex.


Detector system of the $$SENJU$$ single-crystal time-of-flight neutron diffractometer at J-PARC/MLF

川崎 卓郎; 中村 龍也; 藤 健太郎; 細谷 孝明*; 及川 健一; 大原 高志; 鬼柳 亮嗣; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 735, p.444 - 451, 2014/01

 被引用回数:11 パーセンタイル:16.16(Instruments & Instrumentation)

The detector system of ${it SENJU}$ - a single-crystal time-of-flight neutron diffractometer - is described. ${it SENJU}$ is the first diffractometer employing a large-area two-dimensional wavelength shifting fibre-based scintillator detector at the Material and Life Science Experimental Facility at the Japan Proton Accelerator Research Complex. Thirty-seven detectors were installed in the instrument to cover a scattering angle of 30%. The detector modules exhibited a detector efficiency of 37-47$$pm$$1% for thermal neutrons, a $$^{60}$$Co $$gamma$$-ray sensitivity of 1.4-5.1$$pm$$0.1$$times$$10$$^{-6}$$, a background count rate of 2.1-3.8$$pm$$1.0$$times$$10$$^{-4}$$ cps/cm$$^{2}$$ and a tolerance to stray magnetic fields up to 120 gauss. The detector exhibited stable performance under the operating conditions used, such as stable count rates over 400 days and a count temperature coefficient of -0.01$$pm$$0.02%/$$^{circ}$$C at around 20$$^{circ}$$C.


Evaluation of light transport property in alternative He-3 neutron detectors using ceramic scintillators by a ray-tracing simulation

大図 章; 高瀬 操*; 倉田 典孝*; 小林 希望*; 飛田 浩; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 中村 龍也; 鈴木 浩幸; 藤 健太郎; et al.

Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and $$gamma$$-ray detectors (NSS/MIC 2014), 5 Pages, 2014/00



He-3代替中性子検出器を用いた代替PCAS(APCA: Alternative Plutonium Canister Assay System)の開発

大図 章; 呉田 昌俊; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; et al.

核物質管理学会(INMM)日本支部第34回年次大会論文集(インターネット), 9 Pages, 2013/10



Development of two-dimensional multiwire-type neutron detector system with individual line readout and optical signal transmission

藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 日野 正裕*; 北口 雅暁*; 山岸 秀志*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 726, p.169 - 174, 2013/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:53.77(Instruments & Instrumentation)



Design of an Alternative Plutonium Canister Assay system (APCA) using ceramic scintillator neutron detectors for the safeguards NDA

呉田 昌俊; 大図 章; 春山 満夫; 高瀬 操; 倉田 典孝; 小林 希望; 曽山 和彦; 中村 龍也; 中村 仁宣; 瀬谷 道夫

Proceedings of INMM 54th Annual Meeting (CD-ROM), 8 Pages, 2013/07



Optical guide property of alternative He-3 neutron detectors using solid scintillators for nuclear safeguards

大図 章; 中村 龍也; 高瀬 操; 倉田 典孝; 春山 満夫; 呉田 昌俊; 曽山 和彦; 瀬谷 道夫

Proceedings of 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC), 4 Pages, 2013/00

日本原子力研究開発機構では、保障措置用He-3中性子検出器の代替として固体シンチレータを用いた検出器を開発している。その検出器は、アルミニウム製の矩形チューブ(長さ約300mm, 32$$times$$32mm)、シンチレータシート(39mm$$times$$250mm)、及び二つの光電子増倍管から構成される。シンチレータシートは、そのアルミニウム管内の矩形断面の斜め方向に設置され、光電子増倍管は管の両端に設置される。現在、検出効率としてHe-3検出器の約50%の値が得られ、かつ$$gamma$$線感度として5$$times$$10$$^{-7}$$が達成されている。この検出器の基本性能は、検出器管内のシンチレータ光の導光特性に大きく依存する。検出器管内のシンチレータ面から光電子増倍管までの光の伝送効率を光線追跡シミュレーションで評価した。その結果について、試験結果と比較して報告する。

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