(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体の順に積層した構造とすることを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線検出器。
【請求項２】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体の順に積層した構造とすることを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子検出器。
【請求項３】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体の順に積層した構造とすることを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子検出器。
【請求項４】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体の順に積層した構造とすることを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子検出器。
【請求項５】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向で絶縁層が配置された方向に変化する傾斜超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向で絶縁層が配置されていない方向に変化する傾斜超伝導体の順に積層した構造とすることを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子検出器。
【請求項６】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向に垂直な方向に変化する傾斜超伝導体からなる検出媒体層、絶縁層、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向に垂直な方向に変化する傾斜超伝導体からなる検出媒体層の順に積層した構造とし、光子あるいは放射線あるいは中性子の入射位置により出力されるパルス波高が異なることを利用してイメージ検出を行うことを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器。
【請求項７】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、超伝導体が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体からなる検出媒体層、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向に垂直な方向に変化する傾斜超伝導体からなる準粒子トラップ層、絶縁層、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した超伝導体へと構成比が層の厚み方向に垂直な方向に変化する傾斜超伝導体からなる準粒子トラップ層、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体からなる検出媒体層の順に積層した構造とし、光子あるいは放射線あるいは中性子の入射位置により出力されるパルス波高が異なることを利用してイメージ検出を行うことを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器。
【請求項８】
同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体を検出プレートとし、この検出プレートに、放射線が入射した際発生するフォノンを検出するために、絶縁層、検出プレートを構成する同位元素超伝導体よりもエネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体の順に積層した構造のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて光子あるいは放射線の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた放射線イメージ検出器。
【請求項９】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際発生するα線により発生するフォノンを検出するために、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体の順に積層した構造のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【請求項１０】
ボロン（Ｂ）を構成材料として含む超伝導体を用いることとし、同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際発生するα線により発生するフォノンを検出するために、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな１１Ｂを濃縮した同位元素超伝導体の順に積層した構造のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【請求項１１】
１０Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際発生するα線により発生するフォノンを検出するために、金属超伝導体、絶縁層、金属超伝導体の順に積層した構造あるいは準粒子トラップ層を設けたエネルギーギャップの大きな金属超伝導体、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、エネルギーギャップの大きな金属超伝導体の順に積層した構造、のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【請求項１２】
１０Ｂを含む単結晶体を中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際発生するα線により発生するフォノンを検出するために、金属超伝導体、絶縁層、金属超伝導体の順に積層した構造あるいは準粒子トラップ層を設けたエネルギーギャップの大きな金属超伝導体、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、エネルギーギャップの大きな金属超伝導体の順に積層した構造、のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【請求項１３】
水素（Ｈ）を含む材料を高速中性子の中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際発生するプロトン（ｐ）により発生するフォノンを検出するために、金属超伝導体、絶縁層、金属超伝導体の順に積層した構造あるいは準粒子トラップ層を設けたエネルギーギャップの大きな金属超伝導体、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの小さな金属超伝導体、エネルギーギャップの大きな金属超伝導体の順に積層した構造、のフォノンセンサを２つ以上設置し、その信号強度あるいは信号伝搬時間あるいは信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて高速中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた高速中性子の中性子イメージ検出器。
【請求項１４】
請求項９−１３においてフォノンセンサとしてボロメータ素子を用いることを特長とした中性子イメージ検出器。
【請求項１５】
請求項９−１３においてフォノンセンサとしてカロリーメータ素子を用いることを特長とした中性子イメージ検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超伝導体を用いて、光子、放射線あるいは中性子の検出を行う方法及びその２次元イメージング方法に関するものである。特に、超伝導体として液体Ｈｅ温度で十分超伝導となる同位元素を持つＭｇＢ２を用いることを特長としている。また、超伝導体あるいは単結晶を検出媒体とし発生するフォノンを超伝導体センサで検出する二次元イメージング法を用いることにより高位置分解能のイメージングを実現する。このため、数ミクロン以下の光子、Ｘ線あるいは中性子を用いた実験や分析などのセンサとして用いられる。また、入射エネルギーと位置が同時に検出できることを生かした分析技術などに役立てられる。
【０００２】
【従来技術】
従来、超伝導を用いた放射線検出器としてはＮｂを用いたＮｂ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ／Ｎｂといった構造のトンネル接合素子を用いた高エネルギー分解能Ｘ線検出器が倉門等により開発され用いられてきた（松村等、Nucl. Instrum. & Methods, A329(1993)227）。また、超伝導体あるいは単結晶を放射線検出媒体とし、放射線が入射した時発生するフォノンを介して放射線のエネルギー及び入射位置を検出するイメージング検出器が倉門等により開発されてきた（倉門等、Rev. Sci. Instrum 62(1991)156）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、超伝導体としてＮｂ等が使用され、特に超伝導トンネル接合を用いた検出器の場合、臨界温度の１０分の位置程度の温度まで冷却して使用することが必要となるため、０．４Ｋ程度まで冷却する必要があり冷却に時間がかかり、かつ冷却装置が高価なものが必要であった。このため、もっと高い温度で使用可能な超伝導検出器の開発が望まれていた。また、これまでに超伝導体を用いた中性子イメージング検出器はほとんどなかった。さらに、従来Ｘ線あるいは中性子用の高位置分解能を持つイメージング検出器の開発は非常に困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
超伝導体として、臨界温度３０Ｋ以上のＭｇＢ2を用いかつＭｇＢ2が同位体元素10Ｂと11Ｂとを持ちエネルギーギャップが異なることを活用して超伝導体検出素子を構成することにより、従来にない検出機能を持ちかつ液体Ｈｅ温度でも動作可能な検出器とする。また、ＭｇＢ2のＢとして10Ｂを濃縮したものを用いることにより中性子を検出する検出器及びイメージング検出器を構成する。
【０００５】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として、本発明による検出器について、図１を参照して述べる。本実施例では、超伝導体として従来のＮｂなどの超伝導体より臨界温度が高いＭｇＢ2を用いる。ＭｇＢ2は10Ｂと11Ｂをそれぞれ濃縮した超伝導体を作製することができる。同位体効果により10Ｂと11Ｂの２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2、絶縁層、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2の順に積層した構造とした超伝導トンネル接合素子を作製する。Ｍｇ10Ｂ2の厚さは５００ｎｍ及びＭｇ11Ｂ2の厚さは５０ｎｍ程度とする。絶縁層は２ｎｍ程度とする。エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2を準粒子トラップ層として用いることにより、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2層で発生した準粒子をトラップし効率良い光子あるいは放射線の検出を可能としている。また、検出媒体である超伝導体層とトラップ層が同位元素超伝導体であるのでこれまでのＮｂ／Ａｌ層などに比べ、作製も簡単になりかつ連続した層となるためこれまでよりも効率良い素子動作を確保できる。このような構成とすることにより放射線エネルギーを測定可能な放射線検出器を構成することができる。
【０００６】
（実施例２）
実施例２として、本発明による検出器について、図２を参照して述べる。本実施例は、実施例１と全く同じあるが、中性子コンバータであるボロン（10Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を用いているため、中性子吸収断面積の大きい10Ｂから発生するアルファ線を同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2において検出することにより中性子を効率良く検出可能な超伝導トンネル接合素子を用いた中性子検出器が構成できる。
【０００７】
（実施例３）
実施例３として、本発明による検出器について、図３を参照して述べる。ボロン（Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を用いており、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2、絶縁層、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2という順に積層した超伝導トンネル接合構造とする。また、準粒子トラップ層としてＭｇ11Ｂ2を用いている。Ｍｇ11Ｂ2を片方の面に用いることにより中性子に不感となるため、片面のみに中性子に有感な中性子検出器を構成することができる。作製する際の各層の厚さは実施例１と同じ構成とする。
【０００８】
（実施例４）
実施例４として、本発明による検出器について、図４を参照して述べる。ボロン（Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を用いており、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2、絶縁層、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2という順に積層した超伝導トンネル接合構造とする。Ｍｇ11Ｂ2を片方の面に用いることにより中性子に不感となるため、片面のみに中性子に有感な中性子検出器を構成することができる。作製する際の各層の厚さは実施例１と同じ構成とする。
【０００９】
（実施例５）
実施例５として、本発明による検出器について、図５を参照して述べる。ボロン（Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体ＭｇＢ2が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が層方向に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が層方向に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体の順に積層した構造とする。各傾斜超伝導体の厚さは５００ｎｍ程度とし絶縁層の厚さは２ｎｍとする。傾斜超伝導体とすることにより超伝導体内で発生し準粒子がエネルギーギャップの小さい方へ移動することを利用して効率的に超伝導トンネル接合により検出可能となる。
【００１０】
（実施例６）
実施例６として、本発明によるイメージ検出器について、図６を参照して述べる。ボロン（Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体ＭｇＢ2が同位体効果により超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体の順に積層した構造とする。各傾斜超伝導体の厚さは５００ｎｍ程度とし絶縁層の厚さは２ｎｍとする。Ｍｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体が使用されているため、光子あるいは放射線あるいは中性子の入射位置によりエネルギーギャップが異なるため、出力されるパルス波高が異なることから、エネルギーが一定の光子あるいは放射線が入射した場合あるいは一定のα線エネルギーを放出する反応を用いる中性子検出においてイメージ検出を高位置分解能で行うことが可能となる。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器を構成することができる。
【００１１】
（実施例７）
実施例７として、本発明によるイメージ検出器について、図７を参照して述べる。検出媒体となるエネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体、絶縁層、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化するＭｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体、Ｍｇ10Ｂ2の順に積層した構造とする。検出媒体となるエネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2の厚さは５００ｎｍとし傾斜超伝導体の厚さは５０ｎｍ程度とし絶縁層の厚さは２ｎｍとする。Ｍｇ10Ｂ2とＭｇ11Ｂ2とから構成される傾斜超伝導体は準粒子トラップ層として働くため、Ｍｇ10Ｂ2内で発生した準粒子が超伝導トンネル接合で検出される際、光子あるいは放射線あるいは中性子の入射位置によりエネルギーギャップが異なることから出力されるパルス波高が異なるため、エネルギーが一定の光子あるいは放射線が入射した場合あるいは一定のα線エネルギーを放出する反応を用いる中性子検出においてイメージ検出を高位置分解能で行うことが可能となる。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器を構成することができる。
【００１２】
（実施例８）
実施例８として、本発明によるイメージ検出器について、図８を参照して述べる。エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2とエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体Ｍｇ11Ｂ2でエネルギーギャップが異なることを利用し、エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を検出プレートとし、この検出プレートに、放射線が入射した際発生するフォノンを検出するために、絶縁層、エネルギーギャップの小さな同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2の順に積層した構造のフォノンセンサを中心と４つの角の部分に設置し、信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて放射線の入射位置を検出する。同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を用いた検出プレートは２ｍｍｘ２ｍｍｘ０．２ｍｍｔとし、Ｍｇ11Ｂ2の厚さは５０ｎｍとし絶縁層の厚さは２ｎｍとする。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた放射線イメージ検出器とすることができる。また、各フォノンセンサの出力信号を解析することにより入射した放射線のエネルギーを測定可能な放射線イメージ検出器とすることができる。
【００１３】
（実施例９）
実施例９として、本発明による中性子イメージ検出器について、図９を参照して述べる。本実施例は、実施例８と全く同じあるが、中性子コンバータであるボロン（10Ｂ）を構成材料として含む同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2を中性子検出プレートとして用いているため、中性子吸収断面積の大きい10Ｂから発生するアルファ線を厚さを０．２ｍｍｔとした同位元素超伝導体Ｍｇ10Ｂ2において検出することになるため、中性子検出効率の良い中性子イメージ検出器を構成することができる。
【００１４】
（実施例１０）
実施例１０として、本発明による中性子イメージ検出器について、図１０を参照して述べる。本実施例は、実施例９とフォノンセンサがエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2、絶縁層、エネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した同位元素超伝導体Ｍｇ11Ｂ2の順に積層した構造であることを除き同じある。フォノンセンサをこの構造とすることにより実施例８に比較し高い信号出力を得ることが可能となり、感度のさらに良い中性子イメージ検出器を構成することができる。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器を構成することができる。
【００１５】
（実施例１１）
実施例１１として、本発明による中性子イメージ検出器について、図１１を参照して述べる。本実施例は、実施例９とフォノンセンサが超伝導（Ｓ）／絶縁体（Ｉ）／超伝導（Ｓ）構造（ＳＩＳ構造）であることを除き同じある。ＳＩＳ構造としてＮｂ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ／Ｎｂ構造を用いることができる。フォノンセンサをこの構造とすることによりエネルギーギャップか小さくなるため実施例８に比較し高い信号出力を得ることが可能となる。ただし、動作温度は０．４Ｋ以下である。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器を構成することができる。
【００１６】
（実施例１２）
実施例１２として、本発明による中性子イメージ検出器について、図１２を参照して述べる。10Ｂを含む単結晶体ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5あるいはＬｉ2Ｂ4Ｏ7）を中性子検出プレートとする。この検出プレートに、中性子が入射した際発生するα線により発生するフォノンを検出するために、超伝導（Ｓ）／絶縁体（Ｉ）／超伝導（Ｓ）構造（ＳＩＳ構造）のＮｂ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ／Ｎｂ構造を用いる。このフォノンセンサを中心と４つの角の部分に設置し、信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて中性子の入射位置を検出する。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器を構成することができる。
【００１７】
（実施例１３）
実施例１３として、本発明による高速中性子のイメージ検出器について、図１３を参照して述べる。水素（Ｈ）を含むプラスチックを高速中性子検出プレートとし、この検出プレートに、中性子が入射した際（ｎ，ｐ）反応により発生するプロトン（ｐ）により発生するフォノンを検出するために、超伝導（Ｓ）／絶縁体（Ｉ）／超伝導（Ｓ）構造（ＳＩＳ構造）のＮｂ／Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ／Ｎｂ構造のフォノンセンサを中心と４つの角の部分に設置し、信号強度と信号伝搬時間の両方を用いて高速中性子の入射位置を検出する中性子イメージ検出器を構成することができる。水素（Ｈ）を含むプラスチックの検出プレートは２ｍｍｘ２ｍｍｘ０．２ｍｍｔとする。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた高速中性子のイメージ検出器を構成することができる。
【００１８】
（実施例１４）
実施例１４として、本発明による２次元中性子イメージ検出器について、図１４を参照して述べる。実施例９のフォノンセンサとしてボロメータ素子を用いること除いて同じ構成である。ボロメータ素子としては中性子核変換Ｇｅボロメータ素子を用いる。本素子はフォノン信号による温度上昇を高感度で感知するセンサであり抵抗変化を図ることによりその変化を検出することができる。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器を構成することができる。
【００１９】
（実施例１５）
実施例１５として、本発明による２次元中性子イメージ検出器について、図１５を参照して述べる。実施例９のフォノンセンサとしてカロリーメータ素子を用いること除いて同じ構成である。カロリーメータ素子としてはタングステン超伝導体を用いたトランジッションエッジ（ＴＥＳ）素子を用いる。本素子はフォノン信号による温度上昇を高感度で感知するセンサであり抵抗変化を計ることによりその変化を検出することができる。このような構成とすることにより超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  同位体効果により２の超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用した超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線検出器。
【図２】  中性子コンバータであるボロンを構成材料とするＭｇＢ2が同位体効果により２の超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用した超伝導トンネル接合素子を用いた中性子検出器。
【図３】  中性子コンバータであるボロンを構成材料とするＭｇＢ2が同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用した超伝導トンネル接合素子を用いた片面のみ中性子に有感な中性子検出器。
【図４】中性子コンバータであるボロンを構成材料とするＭｇＢ2が同位体効果により２つの超伝導体のエネルギーギャップが異なることを利用した超伝導トンネル接合素子を用いた片面のみ中性子に有感な３層構造の中性子検出器。
【図５】エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が層方向に変化する傾斜超伝導体を用いることを特長とする超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子検出器。
【図６】検出媒体として、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化する傾斜超伝導体を用いるいることを特長とする超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器。
【図７】準粒子トラップ層として、エネルギーギャップの大きな10Ｂを濃縮した超伝導体からエネルギーギャップの小さな11Ｂを濃縮した超伝導体に構成比が二次元的に面状に変化する傾斜超伝導体を用いるいることを特長とする超伝導トンネル接合素子を用いた光子及び放射線及び中性子のイメージ検出器。
【図８】エネルギーギャップの大きな同位元素超伝導体を検出プレートとし、フォノンを介して、光子あるいは放射線の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた放射線イメージ検出器。
【図９】10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、フォノンを介して、中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１０】10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、フォノンを介して、３層構造の超伝導センサを用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１１】10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、フォノンを介して、ＳＩＳ構造の超伝導センサを用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１２】10Ｂを含んだＬＢＯ単結晶を中性子検出プレートとし、フォノンを介して、ＳＩＳ構造の超伝導センサを用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１３】水素（Ｈ）を含んだ含んだプラスチックを高速中性子検出プレートとし、フォノンを介して、ＳＩＳ構造の超伝導センサを用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた高速中性子イメージ検出器。
【図１４】10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、フォノンを介して、ボロメータ構造フォノン検出素子を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１５】10Ｂを濃縮した同位元素超伝導体を中性子検出プレートとし、フォノンを介してカロリーメータ型フォノン検出素子を用いて中性子の入射位置を検出することを特長とした超伝導トンネル接合素子を用いた中性子イメージ検出器。
【図１】
0004747332.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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