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論文

Operation of a capillary plate under high-pressure $$^{3}$$He for neutron detection

中村 龍也; 正岡 聖; 山岸 秀志; 田中 浩基; 曽山 和彦; 相澤 一也

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 539(1-2), p.363 - 371, 2005/02

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

キャピラリープレートは直径100ミクロン程度の多数のガラス細孔を持つ薄型ガラスプレートでありプレート上下電極に適度な電圧を印加することでガス増幅素子として機能する。本論文ではこのキャピラリープレートを中性子用のカウンタとして、あるいは、位置検出型中性子検出器用の前段ガス増幅素子として応用することを目的とし高ガス圧ヘリウム3コンバータガス中におけるキャピラリープレートの動作特性試験を行った。その結果、キャピラリープレートは6気圧5%エタンの混合ガス条件下においても$$10^3$$以上のガスゲインを有し中性子検出用のガス増幅素子として使用可能であることを確認した。また、信号出力の立ち上がり時間が中性子捕獲反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)の射出方向、及びトラック長に依存することを明らかにし、位置検出型中性子検出器の位置分解能を向上するために本時間情報が利用可能であることを示した。

論文

Usage of a capillary plate as a pre-gas-amplification device for a neutron microstrip gas chamber

中村 龍也; 正岡 聖; 山岸 秀志; 坂佐井 馨; 曽山 和彦; 相澤 一也

IEEE Transactions on Nuclear Science, 51(4), p.1519 - 1523, 2004/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:79.76(Engineering, Electrical & Electronic)

前段ガス増幅素子としてキャピラリープレートを適用した中性子検出用マイクロストリップガスチャンバー(MSGC)の高ヘリウム3ガス圧下における検出器性能を評価した。中性子捕獲により生成された初期電子はキャピラリープレートによりその数を増大し下流に配置されたMSGCにより収集され中性子入射位置を検出する。キャピラリープレートとMSGC素子間の電圧・電界配置を最適化することでMSGCにおける電荷収集効率を最大17%まで高めることに成功し、3気圧10%エタン混合ガスにおいて検出器システムの実効ガスゲイン600を達成した。さらに、キャピラリープレートの信号波高が信号対雑音比に優れる点に着目し、キャピラリープレートの波高値を用いてバックグランド(電子回路雑音,$$gamma$$線による信号など)との明確な弁別を行いそのうえでMSGCアノード信号と同期のとれたもののみを計測する手法を適用することで検出器システムの低バックグランド化が図れることを実証した。

論文

Development of a high-performance microstrip gas chamber with a capability of track discrimination for neutron detection

中村 龍也; 山岸 秀志; 正岡 聖; 曽山 和彦; 相澤 一也

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 529(1-3), p.336 - 341, 2004/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.89(Instruments & Instrumentation)

われわれは大強度パルス中性子源あるいは大強度フラックスである原子炉を使用した中性子散乱実験で必要不可欠な二次元中性子検出器として二次粒子弁別機能を有するマイクロストリップ型中性子ガス検出器(MSGC)の開発を行っている。本検出器では、数百チャンネルに及ぶマイクロストリップからの信号をそれぞれ独立に読み出すことで高計数率動作を可能とし、さらに、ヘリウム3と中性子の核反応の結果生じる二次粒子(プロトン,トリトン)をトラック長の違いにより識別することで高計数率特性を損なうことなく1mm以下の位置分解能を実現する。このトラック識別機能を持つMSGC検出器の試験機を製作し原理確認試験を行った結果、上記アイディアに基づくマイクロストリップ型中性子検出器が実現可能であることを確認した。

論文

Novel instrument system for discriminating secondary particles in high-spatial-resolution neutron detection

山岸 秀志; 中村 龍也; 曽山 和彦; 正岡 聖; 相澤 一也

Review of Scientific Instruments, 75(7), p.2340 - 2345, 2004/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:49.33(Instruments & Instrumentation)

ヘリウム-3($$^{3}$$He)ガスを用いた高位置分解能二次元中性子検出器(2D-ND)の開発のため、二次粒子を識別する機能を有した新しい計測システム(InSPaD)の検討を行った。InSPaDは各信号チャンネルに特定の弁別レベルを単に設定することによって、$$^{3}$$He(${it n}$,${it p}$)${it T}$反応で発生したプロトンとトリトンのトラックを識別することができる。そして、そのシステムは高い位置検出分解能,高計数率,低バックグラウンド及び安定性を実現する。InSPaDを用いた2D-NDのシミュレーションを行い、$$^{3}$$Heに10%のC$$_{2}$$H$$_{6}$$を混合し、圧力0.3MPaで封入したガス条件で、0.46mmの位置分解能が得られることを示した。また、MSGCを用いた中性子計測実験により、二次粒子の飛程及び出力パルス波高分布を測定し、シミュレーション結果と測定結果がよく合っていることを確認した。以上の検討及び実験結果からInSPaDの実現の見通しが得られた。

報告書

高空間分解能中性子ズーミング管検出器の特性

曽山 和彦; 松林 政仁; 正岡 聖; 中村 龍也; 松村 達也*; 木下 勝之*

JAERI-Research 2003-032, 22 Pages, 2004/03

JAERI-Research-2003-032.pdf:1.83MB

中性子ズーミング管検出器を試作し、空間分解能に関する評価実験を行った。当該検出器は、X線透過型光電面検出器を応用したもので、光電面,電磁収束拡大電子レンズ,CCD撮像素子から構成され、光電面は、中性子による像を得るため、Gd薄膜をCsI薄膜と組合せて使用している。システム空間分解能に関する実験の結果、25$$mu$$mの空間分解能が得られた。この空間分解能は、観察試料と光電面(Gd薄膜-CsI薄膜)の距離に依存し、この距離を短くすることでさらなる高空間分解能化が図られることがわかった。

論文

Development of micro-strip gas chamber with individual readout

中村 龍也; 正岡 聖; 山岸 秀志; 曽山 和彦; 相澤 一也

Proceedings of ICANS-XVI, Volume 1, p.441 - 446, 2003/07

本発表では原研におけるマイクロストリップガスチャンバーを用いた二次元中性子ガス検出器の開発状況を報告する。われわれの目標とする検出器性能は、計数率$$>$$10$$^{6}$$${it cps/mm}$$$^{2}$$,位置分解能$$<$$1${it mm}$,検出効率$$>$$60%@1.8${it A}$,良好なn/gamma弁解能を持つものである。そのためわれわれは、ポリミド基盤上に製作されたマイクロストリップ型信号検出素子と、10気圧のガス圧に耐え、かつ全信号ライン(256ch)の個別読み出しを可能とする高密度フィードスルーを備えたガスチャンバーとからなる二次元中性子ガス検出器の開発を進めてきた。このほど、本検出器の飛程測定性能を確認する目的で中性子捕獲反応により生じるプロトン,トリトンの飛程測定を行ったところ、3気圧,10$$%$$エタン混合ヘリウムのガス条件において理論計算と誤差範囲で一致する測定結果(プロトン,トリトンそれぞれ9.5mm, 3mm)を得た。このことから本中性子検出器が良好な二次粒子飛程測定性能を持つことを実証した。

報告書

中性子散乱実験用マイクロストリップガスチェンバーの開発; エンコードボードの開発とシミュレーション

正岡 聖; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦

JAERI-Research 2003-012, 14 Pages, 2003/06

JAERI-Research-2003-012.pdf:1.58MB

大強度陽子加速器施設での中性子散乱実験用の高速・高効率・高位置分解能の2次元中性子検出器として、マイクロストリップガスチェンバー(Micro-strip Gas Chamber: MSGC)の開発を行っている。今回FPGA(Field-Programmable Gate Array)を搭載したエンコードボードを開発した。FPGAは、そのロジックをプログラミングすることによって、MSGCからの信号をデジタル処理することができ、プロトンとトリトンが形成するトラックの情報を読み出すことができる。したがって、我々は、一連のデータ処理システムを使って近似的にトラックの中点を中性子核反応位置として表示する方法で位置情報を得ることができる。実際の中性子照射実験を想定してシミュレーションを行った結果、現在のデータ処理システムで1.6mm以下の位置分解能が得られることがわかった。

報告書

ガドリニウムコンバータの中性子2次元検出型マイクロストリップガスチェンバーへの最適化

正岡 聖; 中村 龍也; 山岸 秀志; 曽山 和彦

JAERI-Research 2002-003, 22 Pages, 2002/02

JAERI-Research-2002-003.pdf:1.64MB

大強度陽子加速器計画における強力パルス中性子ビームを用いた散乱実験用の2次元中性子検出器(マイクロストリップガスチャンバー: MSGC)の開発が行われており、この検出器では、高い計数率・検出効率・位置分解能,動作安定,大面積化が求められている。本研究ではMSGCのコンバータとしてのガドリニウムの適正を検証した。まず0次元中性子検出器を用いた簡単な実験を行って検出効率を求めることによって、ガドリニウムコンバータの基本特性を調べた。さらにシミュレーションによって、MSCGでのキャピラリープレート配置に関する最適化を行った。その結果、コンバータとキャピラリープレートとの距離は短い方が有利であることがわかり、理論上はガドリニウムをMSGCのコンバータとして使用することが可能であることがわかった。

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