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藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*
Proceedings of 2022 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and Room Temperature Semiconductor Detector Conference (2022 IEEE NSS MIC RTSD) (Internet), 3 Pages, 2022/11
飛行時間法を用いるパルス中性子散乱実験用のリアルタイムデータ表示,保存機器を開発した。開発したモジュールは二次元中性子検出器からの実験データ(二次元イメージ,一次元投影イメージ,TOFスペクトル,カウントデータ等)をリアルタイムで表示することができる。モジュールには標準モードと高速モードの2つの動作モードが備わっている。高速モードではモジュール内の動作を限定することで高速動作を実現しており、大強度の中性子測定においては有用な動作モードである。中性子検出器からの出力信号を模擬したテスト信号を用いて動作試験を行ったところ、通常モード,高速モードでそれぞれ1MHz, 1.6MHzの連続信号を計数損失なしで測定できることを確認した。
中村 龍也; 藤 健太郎; 小泉 智克; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 海老根 守澄; 坂佐井 馨
Proceedings of 2022 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and Room Temperature Semiconductor Detector Conference (2022 IEEE NSS MIC RTSD) (Internet), 2 Pages, 2022/11
J-PARC物質・生命科学実験施設に設置されたSENJU回折計用として、新たに薄型の位置敏感シンチレータ中性子検出器を開発した。本検出器は既設のオリジナル検出器と同等の有感面積(256
256mm)とピクセル分解能(44mm)を保持しつつ、奥行きは12cm(オリジナルの40%)の薄型へと改良した。製作した6台の検出器はいずれも検出効率60%(2A)、計数均一性5-8%と良好な性能を示した。現在、これらの検出器はビームライン内の回折計に装填されており、数か月の安定動作が確認されている。
中村 龍也; 藤 健太郎; 小泉 智克; 鬼柳 亮嗣; 大原 高志; 海老根 守澄; 坂佐井 馨
Proceedings of 2020 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2020), Vol.1, p.483 - 484, 2021/09
J-PARCに設置されたSENJU回折計に増設するためのコンパクトな2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。本検出器では設置部の空間制約に対応するため、オリジナルと同様の有感面積(256256mm)とピクセル分解能(44mm)を保持しつつ、奥行き170mm(従来比40%減)へ再設計し製作した。また、新開発のコンパレータボードを装填することでPMT印加電圧の低減と計数均一性を改善した。4台製作した増設用検出器はいずれも検出効率50-60% (2
)、
Coガンマ感度110
、計数均一性3-6%であり良好な性能を有することを確認した。
中村 龍也; 川崎 卓郎; 藤 健太郎; Harjo, S.; 坂佐井 馨; 相澤 一也
JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011097_1 - 011097_6, 2021/03
J-PARC MLFのTAKUMI回折計のためのシンチレータ2次元中性子検出器を開発した。この検出器モジュールは有感面積3232cmであり従来のSENJU型検出器の1.5倍の面積を有する。TAKUMIの中性子入射スペクトルに対応したシンチレータ厚さの最適化、新開発の高速低ノイズ回路の装填、ヘッド部の光収集効率の改良が施された。この検出器3台からなる1バンクを当該装置の後方散乱位置に配置され高ToF分解能、2次元での回折測定が可能となった。
藤 健太郎; 中村 龍也; 坂佐井 馨; 山岸 秀志*
Proceedings of 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2019), Vol.1, p.447 - 449, 2020/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.08(Nuclear Science & Technology)飛行時間法を用いるパルス中性子散乱実験用のリアルタイムデータ表示、保存機器を開発した。開発した機器では2セットのフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイとオンボード・マイクロコンピュータを使用している。開発した機器では、実験施設からの25Hzパルス中性子による飛行時間、および時間分割された中性子データを計測している。中性子検出器からの出力信号を模擬したテスト信号を用いて動作試験を行ったところ、開発した機器は時間間隔1マイクロ秒のダブルパルス信号を分割測定でき、かつ1MHzの連続信号を測定できることを確認し、結果として1Mcpsを超える計数率特性を有することが確認できた。
中村 龍也; 藤 健太郎; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨
Proceedings of 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2019), Vol.1, p.735 - 736, 2020/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.08(Nuclear Science & Technology)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。
中村 龍也; 川崎 卓郎; 藤 健太郎; 筒井 紀彰; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨
Proceedings of 2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2018) (Internet), 3 Pages, 2019/10
パルス中性子を用いた回折イメージングのためのサブmm空間分解能をもつシンチレータ検出器を開発した。検出ヘッド部は薄型のZnS/
LiFシングルシンチレータと直径0.1mmの波長シフトファイバにより構成し高い位置分解能を実現した。有感面積2424mm
を有するプロトタイプ検出器の性能は分解能0.20および0.16
0.06mm(x、y方向)、検出効率7%、Co 
線感度10
である。本報では検出器の設計詳細とJ-PARC MLFにおける回折イメージング実験例を紹介する。
中村 龍也; 藤 健太郎; 筒井 紀彰; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨
Proceedings of 2016 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2016), Vol.2, p.1506 - 1508, 2018/01
コリメータしたパルス中性子ビームを用いてシンチレータ 波長シフトファイバコイルエレメント内の中性子感度の位置依存性を診断した。11mmにコリメートしたビームをエレメント上でスキャンしてその各入射位置における中性子計数を記録した。診断の結果、円筒状シンチレータの結合部での感度の低下が起こっていることを明らかにした。
中村 龍也; 藤 健太郎; 筒井 紀彰; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨
Journal of Instrumentation (Internet), 12(12), p.C12025_1 - C12025_9, 2017/12
被引用回数：2 パーセンタイル：10.63(Instruments & Instrumentation)J-PARC/MLFに建設が予定されている新タンパク単結晶装置のための高位置分解能、大面積という特徴を有した位置敏感型シンチレータ中性子検出器を開発した。Li:ZnSシンチレータが装填されたプロトタイプ検出器は波長シフトファイバ技術を用いて製作されている。当該検出器は位置分解能2.5mm、中性子有感面積320320mmを有している。発表では装置の概要と検出器の試験結果について報告する。
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_8, 2017/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(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、
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
: 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。
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
J-PARC物質・生命科学実験施設では、中性子検出器、スーパーミラーや
Heスピンフィルターなどの光学機器、及びチョッパー等の中性子デバイスが開発され、据え付けられている。また、計算環境として機器制御、データ取得、データ解析、及びデータベースの4つのコンポーネントが整備されている。また、物質・生命科学実験施設では実験に使用される様々な試料環境が利用可能である。本論文では、これらの現状について報告する。
中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨
波紋, 27(1), p.4 - 7, 2017/01
J-PARC MLFにおける波長シフトファイバ光読み出し技術を用いたシンチレータ中性子検出器の成果についてレビューする。このタイプの検出器はピクサイズ、位置分解能等の設計において極めて大きな柔軟性を有する。我々はこの特徴を最大限に利用して装置の性能に適した検出器を開発し、数10台を実機稼働させている。本報ではSENJU検出器の開発から近年のHe代替検出器に対する取り組みについても紹介する。
He代替非破壊分析装置の開発; 迫り来るHeクライシスの解決を目指して小泉 光生; 坂佐井 馨; 呉田 昌俊; 中村 仁宣
日本原子力学会誌ATOMO
, 58(11), p.642 - 646, 2016/11
核セキュリティ、保障措置分野では、核分裂に伴う中性子を検出する検認装置としてHe検出器を利用したものが広く利用されている。検出器に利用されるHeガスは、主に米国におけるストックから供給されてきたが、2001年9月11日の同時多発テロ以後、大量のHe中性子検知装置を米国内に配備したことから、在庫が減少し、供給が近い将来停止する状況になりつつあった。そうした中、2011年3月末のHe代替中性子検出技術に関するワークショップにおけるIAEAのHe代替非破壊分析装置開発の呼びかけに応じ、原子力機構においても、J-PARCセンターが開発したZnS/
B
O
セラミックシンチレータをベースにHe代替検出器の開発を行い、平成27年3月には、開発した中性子検出装器の性能試験及びそれを実装した核物質検認用非破壊分析(Non-Destructive Assay (NDA))装置の性能実証試験を実施した。本解説では、開発した検出器、代替NDA装置を紹介し、あわせてHe問題の顛末を報告する。
64 cm area position-sensitive scintillation neutron detector as an alternative to helium-3 gas based detector中村 龍也; 藤 健太郎; 本田 克徳; 海老根 守澄; 美留町 厚; 坂佐井 馨
Proceedings of 2015 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC 2015), Vol.1, p.680 - 683, 2016/11
波長シフトファイバとシンチレータを用いた検出器技術を基にして6464cmの大面積を有する2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。ピクセルサイズは大面積カバーに相当する2020mmに設計している。シンチレーション光は波長シフトファイバの両端から読み出す工夫を施している。プロトタイプ検出器による性能試験の結果、1.8波長の中性子に対する検出効率は約40%であり中サイズの有感面積(3232cm)であるものと同様であることを確認した。
中村 剛実; 坂佐井 馨; 中島 宏; 高宮 幸一*; 熊田 博明*
Journal of Radiation Protection and Research, 41(2), p.105 - 109, 2016/06
加速器BNCT実用化研究開発を、つくば国際戦略総合特区のプロジェクトの下で実施している。この中で、我々はリアルタイム中性子モニターの研究の1つとして、SOF検出器の開発を行っている。このSOF検出器はJRR-4の臨床研究にも適用し実績を有するが、照射量が多くなると光ファイバーの劣化・損傷により、感度が低下することが報告されている。このため、本開発ではプラスチック光ファイバーを耐放射性に優れている石英光ファイバーに仕様を変更する改良を行った。劣化・損傷に関するデータを取得するため、改良したSOF検出器に用いられている光ファイバー及びシンチレータに対して、専用の照射実験用検出器を製作し、京都大学原子炉実験所KURの傾斜照射孔にて照射を行った。一方、検出器の特性測定については、KURの重水設備照射場を用いて波高分布測定を行った。実験結果より、改良した石英光ファイバー型SOF検出器は、既存のプラスチック型SOF検出器と同等以上の性能を有していることを確認した。また、石英光ファイバーは設定した熱中性子フルエンスの目標値に対して劣化・損傷による感度の低下が少ないことを確認した。
:Eu
storage phosphors for wide-range neutron detection坂佐井 馨; 藤 健太郎; 中村 龍也; 落合 謙太郎; 今野 力
Proceedings of 2014 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference; 21st International Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-ray and -ray detectors (NSS/MIC 2014), Vol.3 , p.1834 - 1839, 2016/05
SrBPO:Eu輝尽性蛍光体を広領域の中性子検出に応用するため、本輝尽性蛍光体にLi
BO
とポリエチレンを混合したサンプルを製作し、FNSにて14MeV中性子照射実験を行ったところ、ポリエチレンを含まない場合が最も輝尽性蛍光強度が大きくなり、モンテカルロ計算及び理論式によるエネルギー付与計算結果と一致した。これは、本サンプルのような酸素原子の割合が高い媒体においては、高速中性子照射の場合、高速中性子と酸素の反応O(n,
)等によるアルファ粒子のエネルギー付与が大きくなるためであることがわかった。また、低速・中速中性子エネルギー範囲においては、B(n,)やLi(n,)の中性子捕獲反応がエネルギー付与に支配的であることがわかった。さらに相対論による
Li粒子やアルファ粒子の付与エネルギーは高速中性子との反応の場合、一定の値ではなく、ある幅を持った一様分布になるが、高いエネルギー中性子との反応の場合、アルファ粒子やLi粒子がサンプルから飛び出してその全エネルギーを付与しない場合が多くなることもわかった。
中村 龍也; 藤 健太郎; 坂佐井 馨; 本田 克徳; 曽山 和彦; 片桐 政樹*
JAEA-Conf 2015-002, p.391 - 398, 2016/02
J-PARC/MLFの中性子散乱実験装置用として開発してきた位置敏感型シンチレータ中性子検出器の成果をレビューする。当該検出器は主としてクリアファイバおよび波長シフトファイバとZnS/BO
セラミックシンチレータあるいはZnS/LiFシンチレータを用いて構成される。中性子検出面積やピクセルサイズ等の検出器仕様は装填される装置ごとに異なり、とくに波長シフトファイバを用いた検出器ではその設計柔軟性を生かしてファイバ直径やファイバピッチ等が最適設計されている。発表ではこれまで開発してきた検出器の紹介に加えてHe代替検出器や将来の装置のための検出器の開発ついても議論したい。
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
セラミックスを絶縁体とし、球形の陽極構造を有する中性子検出素子を新たに開発し、Cf-252中性子線源を用いた照射試験を実施した。開発した素子はセラミックス絶縁体、絶縁体上に設置した陰極ライン、球形の陽極、および絶縁体背面に設置した陽極ラインで構成されている。有限要素法を用いた電界計算の結果、10V/m以上の高い電界が得られることが確認された。88のピクセルを有する小型の試験素子を新たに製作し、中性子照射試験を実施したところ、全てのピクセルから信号が得られることを確認した。
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：17.42(Instruments & Instrumentation)シンチレータを用いたヘリウム3代替中性子検出器内部のシンチレータ光の伝搬特性を光線追跡コードを用いて調査した。検出器の構造は、ガラス基板に積層された薄いセラミックシンチレータ板とそれを囲む光反射管、及びその光反射管の両端に設置された二つの光電子増倍管からなる。管内部のセラミックシンチレータ板の設置を様々に変化させた場合の検出器の両端に現れる光出力を計算し、試験結果と比較した。その結果、管内部の光伝搬特性は、そのセラミックシンチレータの配置、及び光反射管の構造に大きく依存することが判明した。
中村 龍也; 藤 健太郎; 川崎 卓郎; 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, 784, p.202 - 207, 2015/06
被引用回数：2 パーセンタイル：17.42(Instruments & Instrumentation)内挿法を適用した波長シフトファイバ型2次元シンチレータ中性子検出器を開発した。本手法をフォトンカウンティング法に基づいて動作する当該検出器に適用することで実効ピクセルサイズを実際に配置された波長シフトファイバのピッチよりも小さくすることが可能となる。本論文ではコリメート中性子ビームを用いて実効ピクセルをファイバピッチの1/2, 1/4とできることを実証した結果について報告する。
