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論文

Development of a ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$ scintillator with low-afterglow phosphor

中村 龍也; 片桐 政樹*; 筒井 紀彰*; 藤 健太郎; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*; 大栗 裕史*; 野口 泰延*; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

Journal of Physics; Conference Series, 528, p.012043_1 - 012043_8, 2014/07

BB2013-0546.pdf:1.08MB

https://doi.org/10.1088/1742-6596/528/1/012043
 被引用回数：4 パーセンタイル：83.06(Optics)

J-PARC/MLFに設置する中性子散乱実験装置のために高い発光でありながら低残光である中性子有感ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$シンチレータを開発した。ZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータはその高い発光と低い$$gamma$$線感度からよく使用されるがその大きな残光成分が検出器の計数率特性を制限していた。われわれはJ-PARCの将来的な1MWでの稼働に対応するため従来よりも低残光であるZnS蛍光体を開発した。本蛍光体と高効率が期待されるB$$_{2}$$O$$_{3}$$コンバータを焼結法により成形し中性子有感シンチレータを製作した。開発したシンチレータはJ-PARC/MLFのiBIXやSenju装置に装填されている。発表ではシンチレータの特性やこれらを組み込んだ検出器の性能について議論する。

論文

Development and installation of neutron detectors for engineering materials diffractometer at J-PARC

坂佐井 馨; 藤 健太郎; 中村 龍也; Harjo, S.; 盛合 敦; 伊藤 崇芳; 阿部 淳; 相澤 一也; 曽山 和彦; 片桐 政樹*; et al.

Proceedings of 19th Meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS-19) (CD-ROM), 5 Pages, 2010/07

英国ラザフォードアップルトン研究所との国際協力の下、J-PARC工学材料回折装置(匠)用中性子検出器の開発を行い、2009年3月にはすべての検出器の設置を完了した。本検出器は、外形寸法805$$times$$1370$$times$$217mmを有し、中性子検出には、$$^{6}$$Li(n,$$alpha$$)$$^{3}$$H反応に基づくZnS/$$^{6}$$LiFシンチレーション反応を利用している。製作した検出器は、位置分解能3mm、中性子検出効率は中性子波長1${AA}$で50%以上、$$gamma$$線感度は$$^{60}$$Co換算で10$$^{-6}$$以下である。匠では、製作した検出器を90度方向に5台ずつ、全10台が設置された。匠は順調に稼動を開始し、現在では広くユーザーに供用を行っている。

論文

A Half-millimetre spatial resolution fibre-coded linear position-sensitive scintillator detector with wavelength-shifting fibre read-out for neutron detection

中村 龍也; Schooneveld, E. M.*; Rhodes, N. J.*; 片桐 政樹; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 606(3), p.675 - 680, 2009/07

https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.05.013
 被引用回数：15 パーセンタイル：67.78(Instruments & Instrumentation)

A fibre-coded linear scintillator detector with a half-millimetre spatial resolution was developed with wavelength-shifting fibre read-out. The head of the detector comprised a ZnS/$$^{6}$$LiF scintillator placed on the ribbon of WLS fibres. Both ends of the fibres were coded to reduce the number of read-out photomultipliers and associated electronic circuitry. The prototype detector in which the fibre ribbon was sandwiched between two ZnS/$$^{6}$$LiF scintillators exhibited a spatial resolution of 0.5 mm, a detection efficiency of 35% for 1-${AA}$ neutrons, and a $$gamma$$ sensitivity of less than $$10^{-7}$$. This type of detector would be useful where a submillimetre spatial resolution is required with large detector coverage such as in neutron reflectometers.

報告書

ENGIN-X型1次元シンチレータ中性子検出器の検出器性能向上に関する技術開発; ZnSシンチレータ,光リフレクタ、及びデジタル信号処理装置の開発

中村 龍也; 片桐 政樹; 美留町 厚; 海老根 守澄; 筒井 紀彰*; 曽山 和彦; Schooneveld, E. M.*; Rhodes, N. J.*

JAEA-Research 2008-116, 26 Pages, 2009/03

JAEA-Research-2008-116.pdf:4.25MB

ENGIN-X型1次元中性子シンチレータ検出器の性能向上を目的として新規なZnSシンチレータ,光リフレクタ、及びデジタル信号処理装置の開発を行った。ZnSシンチレータに関してはさらなる高速・高検出効率化を図るためZnSを基本とした各種シンチレータを試作しその性能を評価した。その結果、開発したZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$シンチレータによるとISIS標準シンチレータよりも検出効率が2割改善することを確認した(中性子波長1${AA}$)。また、シンチレータを装填する光リフレクタに関しては白色塗料を使用せず表面エッチング処理により製作する手法を開発した。これにより従来と同様の光散乱能を有しかつ経年変化にも強い光リフレクタを実現した。さらにフィールドプログラマブルゲートアレイによる全デジタル化フォトンカウンティング信号処理装置を開発しこれまでのアナログ回路による信号処理系と比べて中性子計数の温度安定性が改善することを実証した。

論文

High detection efficiency ZnS scintillator for a fiber-coded linear neutron detector for thermal neutron scattering instruments

中村 龍也; Schooneveld, E. M.*; Rhodes, N. J.*; 片桐 政樹; 筒井 紀彰*; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 曽山 和彦

2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (CD-ROM), p.1215 - 1219, 2009/02

https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2008.4774623

熱中性子に対して高い検出効率を有するZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータ及びZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータを開発した。開発したシンチレータの発光特性、及びファイバコード型1次元検出器に装填した場合における検出器性能の評価を行った。ZnS/$$^{6}$$LiFシンチレータでは、$$^{6}$$Li中性子コンバータの量を標準品の約2倍としたシンチレータにおいて検出効率が約30%改善することを確認した。また、ZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$セラミックシンチレータにおいても約30%の検出効率の改善を確認した。さらに発光減衰時間がZnS/$$^{6}$$LiFのそれと比べて約40%と短くなることが明らかとなり本シンチレータが計数特性に優れる可能性を示した。

口頭

J-PARC/MLF工学材料回折装置「匠」用中性子検出器の現状

坂佐井 馨; 中村 龍也; 盛合 敦; Harjo, S.; 伊藤 崇芳; 阿部 淳; 相澤 一也; 曽山 和彦; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学研究施設(MLF)に設置された工学材料装置「匠」は2008年12月の共用開始に向け、2008年9月に中性子ビームを受け入れコミッショニングが開始された。匠は主に中性子による残留応力測定や内部観察による新材料開発を目的とし、このため中性子検出器として、大面積の1次元シンチレーション検出器を製作した。製作した検出器は本体外形805$$times$$1370$$times$$217mm,重量120kgの大型検出器で、検出器1台あたり360chのピクセル数を有し、位置分解能性能は3mm、中性子検出効率は$$>$$50%@1${AA}$である。9月のコミッショニング時には90度位置に本検出器が2台設置され、試料のTOF回折実験を行い、エレクトロニクスを含めて良好に作動することを確認した。本年度末には残り8台が設置予定である。本発表では、匠用に開発・設置された中性子検出器の現状について報告する。

口頭

小型1次元中性子検出器を用いた中性子回折実験

坂佐井 馨; 中村 龍也; 藤 健太郎; 盛合 敦; 曽山 和彦; Rhodes, N. J.*; Schooneveld, E. M.*

no journal, , 

J-PARCセンターの物質生命科学研究施設(MLF)において、残留応力解析装置として用いられる工学回折計(匠)の中性子検出器より高い位置分解能(1.5mm)を有する小型の検出器を製作し、これを用いてJRR-3のRESA-IIにて中性子回折実験を試みた。測定体系での角度分解能は0.154(ch/degree)であった。試料として冷しばめ試料(Al合金製プラグを同じ材質のリングに低温ではめ込んだもの、常温ではプラグ,リングともに応力が加わってひずみが生じている)を用い、中性子回折実験を行ったところ、円周方向,径方向のひずみをよく測定できていることを確認した。

口頭

J-PARC/MLF匠検出器のための高検出効率ZnS中性子有感シンチレータの開発

中村 龍也; 坂佐井 馨; 藤 健太郎; 片桐 政樹; 曽山 和彦; Rhodes, N.*; Schooneveld, E. M.*; 筒井 紀彰*

no journal, , 

J-PARCの物質・生命科学研究施設(MLF)、BL19の工学材料装置「匠」には10台の大面積1次元シンチレータ検出器がインストールされる。われわれは本検出器の高検出効率化を図るためZnSシンチレータを開発してきた。本発表では、開発したZnS/$$^{6}$$LiF及びZnS/$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$を検出器に装填した場合の中性子検出器の特性試験結果について報告する。シンチレータとしては中性子コンバータである$$^{6}$$LiF及び$$^{10}$$B$$_{2}$$O$$_{3}$$の量を標準品よりも増大するということを基本に製作した。これらを匠実機検出器と同一の構造を有する27ピクセル検出器に装填し、中性子計数,$$gamma$$線感度,バックグランド計数等の試験評価を行った。その結果、これまでISISで使用されてきた標準品と比較して、20$$sim$$30%の中性子検出効率が改善すること、$$gamma$$線感度は同等であることを確認した。

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