57 【 特 許 請 求 の 範 囲 】【請求項１】ＺｎＳ蛍光体と６

Ｌｉあるいは

１ ０

Ｂを含む中性子コンバータから構成される断面が長方形の細長い板状で、中性子入射面とその裏面の両面から蛍光が放出可能とした構造の１枚の半透明型中性子シンチレータを、断面が円形あるいは正方形の内側に９０％以上の反射率を持つ鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に、前記検出器筐体の長手方
向中心軸を通るように、断面が正方形の検出器筐体にあっては対角位置に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を信号処理し中性子信号として取り出す構成を有する中性子検出器であって、中性子が前記シンチレータに入射した際放出される蛍光を光電子増倍管に導く際、検出器筐体の両側に検出器筐体の中心軸に４５度の反射角度を有するミラーあるいはプリズムを配置し、反射された蛍光をガンマ線遮蔽に効
果のある大きな原子番号の元素を有するガラスから構成されたライトガイドに導き、ライトガイド背後に設置された光電子増倍管で検出する構成とし、かつそれぞれの光電子増倍管の側面から入射するガンマ線を遮蔽するためライトガイド及び光電子増倍管の周囲をガンマ線遮蔽材で囲うことにより、強度の強いガンマ線が検出器前方から光電子増倍管に入射した場合の光電子増倍管の光電面に起因するガンマ線バックグラウンドの影響を軽減することを特徴とした中性子検出器。
【請求項２】ＺｎＳ蛍光体と６

Ｌｉあるいは

１ ０

Ｂを含む中性子コンバータから構成される断面が長方形の細長い板状で、中性子入射面とその裏面の両面から蛍光が放出可能とした構造の２枚の半透明型中性子シンチレータを、断面が円形あるいは正方形の内側に９０％以上の反射率を持つ鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に、十字状に構成し、１枚を前記検出器筐体の長手方向中心軸を通るように、断面が正方形の検出器筐体にあっては対角位置に配置し、他の１枚を前記中性子シンチレータと直角に交差するように配置し、中性子がこれらのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を信号処理し中性子信号として取り出す構成を有する中性子検出器であって、中性子が前記シンチレータに入射した際放出される蛍光を光電子増倍管に導く際、検出器筐体の両側に検出器筐体の中心軸に４５度の反射角度を有するミラーあるいはプリズムを配置し、反射された蛍光をガンマ線遮蔽に効果のある大きな原子番号の元素を有するガラスから構成されたライトガイドに導き、ライトガイド背後に設置された光電子増倍管で検出する構成とし、かつそれぞれの光電子増倍管の側面から入射するガンマ線を遮蔽するためライトガイド及び光電子増倍管の周囲をガンマ線遮蔽材で囲うことにより、強度の強いガンマ線が検出器前方から光電子増倍管に入射した場合の光電子増倍管の光電面に起因するガンマ線バックグラウンドの影響を軽減することを特徴とした中性子検出器。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、シンチレータを用いた特殊構造の中性子検出器と、それを利用した一次元又は二次元の中性子イメージ検出器に関する。
【背景技術】【０００２】
３
従来、位置情報を必要としない中性子検出器としては Ｈｅガス比例計数管が、構造が簡単で中性子検出効率が高くかつバックグラウンドとなるガンマ線感度が低いことを理由
６に、主に使用されてきた。また、シンチレータを用いた中性子検出器としては、 Ｌｉガ
６
ラスシンチレータあるいはＺｎＳ／ ＬｉＦ半透明中性子シンチレータの背後に直接光電子増倍管を配置した小型の中性子検出器が中性子モニタや実験用検出器として使用されてきた。
【０００３】
さらに、原子炉／加速器を用いた中性子源などを利用した中性子散乱実験に使用される
３
中性子イメージ検出器としては、位置敏感型 Ｈｅガス比例計数管を多数並べて使用した
３
検出システムや Ｈｅガスマルチワイヤー二次元中性子検出器などが使用されてきた。ま６た、シンチレータを用いた中性子イメージ検出器としては、 Ｌｉガラスシンチレータあ６
るいはＺｎＳ／ ＬｉＦ半透明中性子シンチレータから放出される蛍光を光ファイバや波
長シフトファイバを用いて入射位置をコーディングし光電子増倍管で検出し一次元あるいは二次元の中性子イメージを検出する検出器が使用されてきた。
【０００４】
さらに、高速中性子検出器として透明なプラスチックシンチレータあるいは透明な液体
シンチレータを円筒上の検出器筐体に入れて、両側に配置した光電子増倍管からの信号出力を処理し、時間分解能良く測定し、かつ蛍光寿命が非常に速いことを利用して光電子増倍管への到達時間差を基に高速中性子の入射位置を測定できる検出器が開発された。また、プラスチックシンチレータあるいは液体シンチレータはガンマ線感度が高いことから高速中性子とガンマ線による立ち上がり時間が異なることを利用した高速中性子／ガンマ線
弁別も行っている。
【先行技術文献】【非特許文献】【０００５】
h. 73 1969 225 227【 非 特 許 文 献 １ 】 u . n . ndh.185 1981 165 174【 非 特 許 文 献 ２ 】 u . n . nd

【 非 特 許 文 献 ３ 】 u . n . nd
h.214 1983 401 413
h. 372 1996 246 252【 非 特 許 文 献 ４ 】 u . n . nd
h. 477 2002 373 377）
【 非 特 許 文 献 ５ 】 u . n . nd
【発明の開示】【発明が解決しようとする課題】【０００６】
以上様々な種類の中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器が開発され使用されてき３たが、 Ｈｅガスを用いた中性子検出器については、信号が遅いため、高計数率測定や非常に良い時間分解能を要求されるタイミング測定等に使用するのは困難であった。また、バックグラウンドとなるガンマ線感度が低いものの、照射済核燃料から放出される中性子を大強度のガンマ線バックグラウンドの中で測定する必要がある場合には、検出器から出力される信号に定常信号としてガンマ線バックグラウンド信号が重畳されるため、正常に中性子信号として取り出すことが困難となる。
【０００７】
３
さらに、最近は、 Ｈｅガスを手に入れることが困難となり価格も数１０倍高くなり購３入し使用することが困難な情勢となっている。また、 Ｈｅガスそのものの製造も特殊な方法でのみ生産されてきたため、今後さらに少なくなるとされている。このため、現在、
３
世界的に Ｈｅ代替え中性子検出器が必要となり、開発が精力的に進められている。この
３
情勢の中で Ｈｅ代替え検出器として、最も期待されているのはシンチレータを用いた検出器である。
【０００８】
しかし、シンチレータの背後に直接光電子増倍管を配置した小型の中性子検出器ではタイミング等については早いもののバックグラウンドとなるガンマ線に対して感度があり、かつ少し大きな有感面積を確保しコストパーフォーマンスの良い検出器を得ることは非常に困難であった。また、シンチレータから放出される蛍光を光ファイバや波長シフトファ
イバでコーディングした中性子イメージ検出器については信号処理方法としてフォトンカ
ウンティング法が使用されるため、中性子に対する有感面積は大きくはできるものの、時間分解能は３４ｎｓとなり正確な時間タイミングを必要とする測定には使用できなかった。
【０００９】
また、シンチレータから放出される蛍光を光ファイバや波長シフトファイバでコーディングした中性子イメージ検出器は構造上真空中で使用することが困難なことから、原子炉／加速器を用いた中性子源などを利用した中性子散乱研究施設における、大きな真空槽に検出器を内装し真空状態で使用する中性子散乱実験装置に用いる中性子イメージ検出器として使用することは非常に困難であった。
【００１０】
さらに、透明なプラスチックシンチレータあるいは液体シンチレータを用いた高速中性子検出器については本特許の中性子検出器の測定対象の低エネルギー中性子から熱外中性６子領域では検出感度が低く、この方式と同じ構成にするにはシンチレータとして透明なＬｉガラスシンチレータを使う必要があるが、ガンマ線感度が高く中性子との信号弁別能
力もなくコストも高いという欠点があり開発例はない。また、透明なシンチレータを用いた場合は、蛍光量はいろいろな場所で多重散乱されて両端の光電子増倍管に入射するため、蛍光放出点と光電子増倍管との立体角を利用した中性子の位置入射の決定は非常に困難である。このため、放出された蛍光の到達時間であれば最初の立ち上がり時間は直接最短で到達した蛍光であるので、この後多重散乱した蛍光が光電子増倍管に入射しても、中性子の入射位置は確保できるため、位置決定には到達時間差が使用されているのが現状である。
【００１１】
３
したがって、本発明の目的は、 Ｈ ガスを用いることなく、多結晶の粉体であるＺｎ６
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板状で両面からＳ蛍光体と Ｌｉあるいは

蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータと鏡面反射体を組み合わせ、両端に配置された光電子増倍管からの信号を信号処理し、中性子検出効率が高くかつ耐ガン
マ線性能の良い中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】【００１２】
本発明においては、中性子を検出するシンチレータとして、多結晶の粉体であるＺｎＳ
６１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板状で両面から蛍蛍光体と Ｌｉあるいは光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを使用する。なお、ＺｎＳ蛍光体
６はガンマ線感度が低いことから６０年以上前から ＬｉＦと混合され中性子シンチレータとして使用されてきている。また、光学フィルタを用いて短波長成分を取り出すと蛍光寿
命が短くなると共にガンマ線感度が低下することも知られている。また、板状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータの場合、内部で反応し放出された蛍光がシンチレータの両面から放出され、この蛍光を検出することから蛍光の放出量も多く蛍光分布も裾切りが容易なポアソン分布に似た分布特性を持つことができる。
【００１３】
本発明においては、半透明型中性子シンチレータから放出される蛍光は、両端に配置された２つの光電子増倍管により立体角に基づいて直接検出される分とシンチレータ反対面に設置された鏡面反射体で１回反射され両端に配置された２つの光電子増倍管で検出される分との２つの成分がほぼ主な蛍光であることを積極的に利用し、特に中性子イメージ測定に利用する。これには、検出器筐体の中心に半透明の中性子シンチレータが設置され、シンチレータを散乱された蛍光が通過できないことが貢献している。つまり、中性子の入射位置は立体角にほぼ比例することから一次元あるいは二次元の位置検出が可能になると共に、両端での光電子増倍管に必要とする蛍光量を確保することが可能となる。
【００１４】
一方、光電子増倍管から出力された信号処理に関しては、２つの光電子増倍管による同時測定に１００ＭＨｚ以上のサンプリング周波数のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）
を用いてサンプリング測定しデジタル化し、時系列データとしてメモリに記録した後、記録された時系列データの信号処理を行うことを導入し下記に示す中性子／ガンマ線弁別信号処理やその他の処理を同時に行う機能を確保することにより各信号処理の高度化を図っている。
【００１５】
６
１０
Ｂをまた、本発明においては、多結晶の粉体であるＺｎＳ蛍光体と Ｌｉあるいは含む中性子コンバータから構成される板状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータにおいて、中性子及びガンマ線の蛍光寿命特性が異なることを利用
して中性子／ガンマ線弁別信号処理を行うと共に、光電子増倍管にガンマ線が入射し光電面と反応し放出される信号の時系列放出特性の信号寿命が３０ｎ以下であり、非常に短く
判別も容易でありかつ偶然にガンマ線が同時に入射し２つの光電子増倍管が同時に信号出力することが少ないことを利用して、高強度のガンマ線が光電子増倍管に入射してもデッ
ドタイムが少ない状態での中性子検出を可能とすることができる。
【００１６】
６
具体的には、本発明の一つの観点にかかる中性子検出器は、ＺｎＳ蛍光体と Ｌｉある
１０
いは
Ｂを含む中性子コンバータから構成される断面が長方形の細長い板状で、中性子入射面とその裏面の両面から蛍光が放出可能とした構造の１枚の半透明型中性子シンチレ
ータを、断面が円形あるいは正方形の内側に９０％以上の反射率を持つ鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に、該検出器筐体の長手方向中心軸を通るように、断面が正方形の検出器筐体にあっては対角位置に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を信号処理し中性子信号として取り出すように構成されている。
【００１７】６１０
ＺｎＳ蛍光体と ＬｉあるいはＢを含む中性子コンバータから構成される断面が長方形の細長い板状で、中性子入射面とその裏面の両面から蛍光が放出可能とした構造の２枚の半透明型中性子シンチレータを、断面が円形あるいは正方形の内側に９０％以上の反射率を持つ鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に、十字状に構成し、１枚を前記検出器筐体の長手方向中心軸を通るように、断面が正方形の検出器筐体にあっては対角位置に配置し、他の１枚を前記中性子シンチレータと直角に交差するように配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を信号処理し中性子信号として取り出すように構成されている。
【００１８】
さ ら に 、 本 発 明 の 一 つ の 観 点 に 係 る 一 次 元 中 性 子 イ メ ー ジ 検 出 器 は 、 上 述 の 段 落 0016
ま た は 段 落 0017 の 構 成 を 用 い て 、 中 性 子 が シ ン チ レ ー タ に 入 射 し た 際 放 出 さ れ る 蛍 光 を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力し、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出し、このトリガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を１００ＭＨｚ以上のサンプリング周波数のア
ナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を用いてサンプリング測定しデジタル化し、時系列データとしてメモリに記録した後、記録された時系列データの最大デジタル波高値を求め、右側光電子増倍管の最大デジタル波高値をＡそして左側光電子増倍管の最大デジタル波高値をＢとし、シンチレータの右端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置をＸとし、シンチレータの長さをＬとし、Ｃを位置補正項とし、Ｄを位置のオフセット項とした場
合に、２つの最大デジタル波高値から中性子入射位置Ｘを導出する式、Ｘ＝（Ｌ＋Ｃ）ｘ Ａ ／（Ａ ＋Ｂ ）－Ｄに基づいて、シンチレータの右端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置Ｘを求めるように構成されている。
【００１９】
また、さらに、本発明の別の観点に係る一次元中性子イメージ検出器は、上述の段落 0016 ま た は 段 落 0017 の 構 成 を 用 い て 、 中 性 子 が シ ン チ レ ー タ に 入 射 し た 際 放 出 さ れ る 蛍
光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、これら２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力し、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出し、このトリガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を１００ＭＨｚ以上のサンプリング周波数のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を用いてサンプリング測定し、時系列データとしてメモリに記録した後、記録された時系列データの最大デジタル波高値を求め、右側光電子増倍管の最大デジタル波高値をＡそして左側光電子増倍管の最大デジタル波高値をＢとし、あらかじめ不揮発性メモリに、右側光電子増倍管の最大デジタル波高値と左側光電子増倍管の最大デジタル波高値のメモリアレイとして入射位置を入力しておき、測定され求められたＡとＢをこのメモリアレイに入力しシンチレータの右端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置Ｘを求めるように構成されている。
【００２０】
６
さらに、本発明の一つの観点に係る二次元中性子イメージ検出器は、ＺｎＳ蛍光体と１０
ＬｉあるいはＢを含む中性子コンバータから構成される板状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを、内面を鏡面とした検出器筐体の内部に、平行にそろって入射する中性子に対して直角に配置し、検出筐体の左右方向にＸ軸用として対峙する２個の光電子増倍管、そして検出筐体の上下方向にＹ軸用として対峙する２個の光電子増倍管を配置し、上述の段落 ００１８ または段落 ００１９ の構成を用いてＸ
軸方向の中性子入射位置及びＹ方向の中性子入射位置を求めるように構成されている。
【発明の効果】【００２１】

３

本発明によれば、入手が困難な Ｈ ガスを用いることなく、多結晶の粉体であるＺｎ６
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板状で両面からＳ蛍光体と Ｌｉあるいは蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータと鏡面反射体を組み合わせ、両端に配置された光電子増倍管からの信号を信号処理し、中性子検出効率が高くかつ耐ガン
マ線性能の良い中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】【００２２】【図１】両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを、正方形状
内面鏡面型検出器筐体の内部に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して中性子信号とする中性子検出器。
３３【図２】本発明の中性子検出器と検出効率の標準となる１インチ・ Ｈｅ４気圧の Ｈｅ
比例計数管に対する相対的な検出効率のマルチスケイリング測定による比較測定結果。
【図３】中性子を入射した際のタイミング時間に関して、従来の信号処理で行った場合についてオシロスコープを用い測定した入射時間のタイムジッター測定結果。
【図４】両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを２枚使用した十字状シンチレータを、正方形状内面鏡面型検出器筐体の内部に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して中性子信号とする中性子検出器。
【図５】検出器筐体の両側に検出器筐体の中心軸に４５度の反射角度を有するミラーを配置し、反射された蛍光をガンマ線遮蔽能力のあるガラス製ライトガイドに導き、それぞれ背後に設置された光電子増倍管で検出し、光電子増倍管の光電面に起因するガンマ線バッ
クグラウンドの影響を軽減することを特徴した中性子検出器。
【図６】検出器筐体の両側に検出器筐体の中心軸に４５度の反射角度を有するプリズムを配置し、反射された蛍光をガンマ線遮蔽能力のあるガラス製ライトガイドに導き、それぞれ背後に設置された光電子増倍管で検出し、光電子増倍管の光電面に起因するガンマ線バックグラウンドの影響を軽減することを特徴した中性子検出器。
【図７】４５０ｎｍから短い波長領域に透過率のある光学フィルタの透過特性。
【図８】中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、デジタル波高値を求め、位置計算式により中性子のシンチレータへの入射位置を求めた一次元中性子イメージ検出器。
【図９】中性子コリメートビームを用いて検出器の中性子有感部分の中央部分に入射した
場合の２つの光電子増倍管から出力された信号波形。
【図１０】中性子コリメートビームを用いて検出器の中性子有感部分の端の部分に入射した場合の２つの光電子増倍管から出力された信号波形。
【 図 １ １ 】 中 心 部 か ら 両 側 に １ ２ ｃ ｍ 幅 で 1ｃ ｍ 毎 に 移 動 し て そ の 位 置 の 検 出 特 性 を 測 定し、測定した２つの最大デジタル波高値を基に求めた各測定位置の頻度分布【 図 １ ２ 】 中 心 部 か ら 両 側 に １ ２ ｃ ｍ 幅 で 1ｃ ｍ 毎 に 移 動 し て 得 た 頻 度 分 布 の 中 心 位 置 を
中性子ビーム入射位置毎にプロットした直線性を示す図。
【図１３】Ｘ軸の中心位置である０ｃｍの位置での、最大波高値を基に得た測定位置を示
す頻度分布と積分時間を変えて求めた積分値を基に得た測定位置を示す頻度分布の比較結果。
【図１４】中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出し、デジタル波高値を求め、２つの最大デジタル波高値－位置変換用メ
モリにより中性子のシンチレータへの入射位置を求めた一次元中性子イメージ検出器。
【図１５】半透明型中性子シンチレータを検出器筐体の内部に配置し、検出筐体にＸ軸用として対峙する２個の光電子増倍管、そしてＹ軸用として対峙する２個の光電子増倍管を配置して、Ｘ軸方向の入射位置及びＹ方向の入射位置を求める二次元中性子イメージ検出器。
【図１６】中性子シンチレータからの蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して得た最大デジタル波高値がデジタル波高しきい値以上であり、そのサンプリング収集時

間の差が同時計測時間幅内である時中性子信号を取り出す中性子検出器。
【図１７】中性子シンチレータからの蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して得た時系列データを積算した積算値が積算しきい値以上であり、そのサンプリング収集
時間の差が同時計測時間幅内である時中性子信号を取り出す中性子検出器。
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される半透明型中性子【図１８】ＺｎＳ蛍光体とシンチレータからの蛍光の時系列放出特性が中性子とガンマ線を検出した場合とでは異なることを利用して中性子／ガンマ線弁別を行う中性子検出器。
【図１９】半透明型中性子シンチレータに中性子が入射した場合放出される蛍光の時系列
放出特性とガンマ線が入射した場合放出される蛍光の時系列放出特性の比較。
【図２０】前半部積算時間：後半部積算時間が３００ｎｓ；７００ｎｓの場合に得られた中性子及びガンマ線に対する中性子／ガンマ線弁別値の頻度分布の比較。
【図２１】前半部積算時間：後半部積算時間が５００ｎｓ：５００ｎｓの場合に得られた中性子及びガンマ線に対する中性子／ガンマ線弁別値の頻度分布の比較。
【図２２】前半部積算時間：後半部積算時間が７００ｎｓ：３００ｎｓの場合に得られた中性子及びガンマ線に対する中性子／ガンマ線弁別値の頻度分布の比較。
６【図２３】ＺｎＳ／ ＬｉＦ半透明型中性子シンチレータを用いた場合の前半部積算時間：後半部積算時間が５００ｎｓ：５００ｎｓの場合に得られた中性子及びガンマ線に対する中性子／ガンマ線弁別値の頻度分布の比較。
【図２４】トリガ信号が出た後一定の遅延時間後に中性子入射タイミング信号を出力する
中性子検出器。
【図２５】トリガ信号を取り出す場合のタイムジッター特性。
【図２６】光電子増倍管にガンマ線が入射し光電面と反応し放出された信号波形の波形寿命が３０ｎｓ以下であることをもとにガンマ線入射によるデッドタイムの影響を軽減する
中性子検出器。
６０
Ｃｏを密着させた光電子増倍管から出力【図２７】ガンマ線源として強度１ＭＢｑのされた信号波形。
６０
Ｃｏを密着させた光電子増倍管から出力【図２８】ガンマ線源として強度１ＭＢｑのされた信号の出力電圧の頻度分布。
【発明を実施するための形態】【実施例】【００２３】（実施例１）【００２４】
６
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構実施例１として、ＺｎＳ蛍光体と Ｌｉあるいは成される板状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを、断面が正方形の内側に鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して中性子信号として取り出すことを特徴とした中性子検出器について図１を参照して説明する。
【００２５】
半透明型中性子シンチレータとしてはＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを用い、
６
１０
Ｂ２Ｏ３を用
中性子コンバータとしては中性子捕獲断面積が Ｌｉより約４倍大きい
いることとし、両面から蛍光が放出可能とするため、混合してガラスに塗布し焼結して製
１０
Ｂ２Ｏ３半透明型中性子シンチレータを用いた。検出体部分の厚さは作したＺｎＳ／１０
３００ ｍであり、ガラス板の厚さは４００ ｍである。このシンチレータは、
Ｂ２
Ｏ３が吸湿性を持つため厚さ１００ ｍのラミネートフィルムでガラス板ごとラミネートして使用した。シンチレータ本体の大きさは３８ｍｍ幅で長さ２５０ｍｍである。ラミネート後は４０ｍｍ幅で長さ２５６ｍｍであった。
【００２６】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００２７】
検出器筐体のアルミニウム製反射板の位置に、前述の半透明型中性子シンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して４５度に傾けて配置、すなわち、断面が正方形の前記検出器筐体の対角位置に配置した。従来から良く知られていることではあるが、４５度傾けることにより実質のシンチレータの厚さは１．４２倍増加し検出効率を上げることができる。
【００２８】
検出器筐体の両側には、中性子がこのシンチレータに入射した際に放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例では外径寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いた。バイアス電圧としては－８００Ｖを印加して使用した。
【００２９】
２つの光電子増倍管から出力された中性子信号は、検出効率の評価のため、従来から使用されてきた信号処理法で信号処理することとし、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号は、まず、原子力研究開発機構製サムアンプに入力され、合成された後ＣＡＮＢ
ＥＲＡ社製スペクトロスコピーアンプＭｏｄｅｌ２０２１に入力した。本アンプの波形整形時定数は２５０ｎｓに設定した。増幅され波形整形された中性子信号はＣＡＮＢＥＲＲ
Ａ社製タイミングシングルチャネルディスクリミネータＭｏｄｅｌ１４３０に入力し波形弁別しパルス信号として取り出し中性子信号としてカウンタ回路により計数した。
【００３０】
中性子線源としてＡｍ－Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して本検出器の検出効率の測定を行った。相対的な検出効率を得るため、１イ３３ンチの外形で Ｈｅ圧力が４気圧の Ｈｅ比例計数管を標準検出器として定め、比較測定を行った。本比較試験では、信号の安定性等の情報を得るため、中性子計数を１秒おきにマルチスケイリング測定した。
【００３１】
比較実験の測定結果を図２に示す。最初の１００秒が本実施例の検出器の測定結果であ３
３
り、残り１００秒が標準検出器である４気圧の Ｈｅ比例計数管の測定結果である。 Ｈ
ｅ比例計数管の結果を平均した計数率が２７２．５ｃｐｓであるのに対して、本検出器の３
結果を平均した計数率として２５２ｃｐｓが得られた。中性子に対する有感面積が Ｈｅ
比例計数管の場合２５．４ｍｍｘ２５０ｍｍであるのに対して本検出器は３０ｍｍｘ２５０ｍｍであることから、有感面積の補正を行い、本検出器の相対検出効率を求めた結果、
３標準検出器である４気圧の Ｈｅ比例計数管に対して７３％の効率であることが確認でき３た。参考として４気圧の Ｈｅ比例計数管の熱中性子に対する絶対検出効率は約７０％で３あることから、本実施例の絶対検出効率は５０％を少し越える数値となり Ｈｅ代替え検出器として使用できる領域に入っている。
【００３２】
参考として、本発明の一つの解決すべき検出器性能である中性子入射した際のタイミン
グ時間に関して、従来の信号処理で行った場合についてオシロスコープを用い入射時間のタイムジッターを測定した。図３に測定結果を示す。従来法を用いてスペクトロスコピー
アンプの波形整形時定数を２５０ｎｓに設定した場合には、半値幅で約３４ｎｓのタイム
ジッターがあり、従来法を用いた信号処理法では必要とする性能を確保することが困難であることを確認できた。
（実施例２）【００３３】

６

１０

実施例２として、ＺｎＳ蛍光体と ＬｉあるいはＢを含む中性子コンバータから構成される板状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータ２枚を十字構造にし、断面が正方形の内側に鏡面の反射板を配置した筒状の検出器筐体の内部に配置し、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置した２つの光電子増倍管で検出して中性子信号として取り出すことを特徴とした中性子検出器について図４をもとに説明する。
【００３４】
半透明型中性子シンチレータとしてはＺｎＳ蛍光体としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌを用い、
６
１０
Ｂ２Ｏ３を用
中性子コンバータとしては中性子捕獲断面積が Ｌｉより約４倍大きい
いることとし、両面から蛍光が放出可能とするため、混合してガラスに塗布し焼結して製
１０
Ｂ２Ｏ３半透明型中性子シンチレータを用いた。検出体部分の厚さは作したＺｎＳ／１０Ｂ２
３００ ｍであり、ガラス板の厚さは４００ ｍである。このシンチレータは、Ｏ３が吸湿性を持つため厚さ１００ ｍのラミネートフィルムでガラス板ごとラミネートして使用した。１枚のシンチレータについては、シンチレータ本体の大きさは３８ｍｍ幅で長さ２５０ｍｍである。ラミネート後は４０ｍｍ幅で長さ２５６ｍｍであった。十字状構造とするため、本実施例では、シンチレータ本体の大きさが１８ｍｍ幅で長さ２５０ｍｍであるシンチレータを製作し、ラミネート後のサイズが１９ｍｍ幅で長さ２５６ｍｍのシンチレータを２枚製作し、図４の検出器筐体の断面図に示すようにメインとなる１枚のシンチレータに直角に配置し十字状シンチレータを構成した。
【００３５】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００３６】
検出器筐体のアルミニウム製反射板の位置に、十字状に構成したシンチレータの内メインとなる１枚のシンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して、４５度に傾けて配置し、残りの約半分の幅のシンチレータ２枚を図４の断面図に示すように１３５度傾けて配置した。この結果シンチレータの実効厚さは２．８２倍増加し検出効率を上げることができる。
【００３７】
検出器筐体の両側には、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例ではサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス株式会社製Ｒ１１２６５－１００を用いた。バイアス電圧としては－８００Ｖを印加して使用した。
【００３８】
２つの光電子増倍管から出力された中性子信号は、従来から使用されてきた方法で信号処理することとし、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号は、まず、独立行政法人日本原子力研究開発機構製サムアンプに入力され、合成された後キャンベラ社（米国：） 製 ス ペ ク ト ロ ス コ ピ ー ア ン プ od ２ ０ ２ １ に 入 力 す る 。 本 ア ン プ の 波 形 整 形
時定数は２５０ｎｓに設定した。増幅され波形整形された中性子信号はキャンベラ社製タ
イ ミ ン グ シ ン グ ル チ ャ ネ ル デ ィ ス ク リ ミ ネ ー タ od １ ４ ３ ０ に 入 力 し 波 形 弁 別 し パ ル ス
信号として取り出し中性子信号としてカウンタ回路により計数する。
【００３９】
中性子線源としてＡｍ－Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して本検出器の検出効率の測定を行った。相対的な検出効率を得るため、１イ３３ンチの外形で Ｈｅ圧力が４気圧の Ｈｅ比例計数管との比較を行った。中性子計数を１３秒おきにマルスケアリング測定して平均値を求めた結果、 Ｈｅ比例計数管の結果が２７

２．５ｃｐｓであるのに対して本検出器では３５５ｃｐｓが得られた。中性子に対する有３
感面積が Ｈｅ比例計数管の場合２５．４ｍｍｘ２５０ｍｍであるのに対して本検出器は３０ｍｍｘ２５０ｍｍであることから、有感面積の補正を行い、本検出器の相対検出効率を求めた結果、１０３％の効率であることが確認できた。また、この結果より、従来法での 信 号 処 理 を 行 っ た 場 合 、 実 施 例 で の 1枚 の 半 透 明 型 中 性 子 シ ン チ レ ー タ に 比 較 し ２ 枚 を十字構造にしたシンチレータでは検出効率が約１．４倍改善することが確認できた。
（実施例３）【００４０】
実施例３として、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を光電子増倍管に導く際、検出器筐体の両側に検出器筐体の中心軸に４５度の反射角度を有するミラー
あるいはプリズムを配置し、反射された蛍光をガンマ線遮蔽能力のあるガラス製ライトガイドに導き、それぞれ背後に設置された光電子増倍管で検出し、光電子増倍管の光電面に起因するガンマ線バックグラウンドの影響を軽減することを特徴した中性子検出器について図５と図６を基に説明する。検出器としては実施例１で断面が正方形構造の検出器を用いる。
【００４１】
原子炉の使用済み燃料から放出される中性子を測定し燃料中のウランやプルトニウムの量を測定する核セキュリティ分野においては、使用済み燃料からの高強度のガンマ線場で中性子を測定する必要が生じる。本発明の検出器の場合、ガンマ線の影響は、中性子を検出するＺｎＳを用いた半透明型中性子シンチレータがガンマ線に反応し蛍光出力する要因と直接ガンマ線が光電子増倍管に到達しその光電面で反応しパルス出力する要因との大きな２つの要因がある。前者のＺｎＳを用いた半透明型中性子シンチレータの場合は既に文献に示す特許において光学フィルタを用いて軽減できることが公開されている（日本特許第 4415095号 、 米 国 特 許 第 679064号 ） 。 こ の た め 、 本 実 施 例 ３ を 含 め す べ て の 実 施 例 に おいては文章及び図面において、図７に示す４５０ｎｍから短い波長領域に透過率のある光学フィルタを光電子増倍管に装着している。
【００４２】
しかし、後者についてはガンマ線の強度が非常に強くなった場合光電子増倍管によるガ
ンマ線バルス信号の出力を低減することは非常に困難なため、ガンマ線が光電子増倍管に到達するのを防ぐ必要が生じる。
【００４３】
本発明の実施例３においては図５と図６に示すように光電面へのガンマ線の到達量を軽減するため、光電子増倍管の前の部分にガンマ線遮蔽能力の大きいガラス製のライトガイドを配置し、実施例１で示した構造の検出器筐体の２つの光電子増倍管の位置に図５の場
合は４５度に傾けた鏡面反射体を、また図６の場合にはプリズムを配置して９０度の方向に蛍光を導く。その蛍光をガンマ線遮蔽能力の大きいガラス製ライトガイドで受けて、その他端に配置された光電子増倍管により検出する構造とした。図６の場合はプリズムとラ
イトガイドを一体化して使用しても良く、蛍光のライトガイドの観点からは一体化した構造の方が良い。反射板の材料としては 株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「Ｍ
ＩＲＯ」を使用することができる。また、プリズム及びライトガイドのガラス材料としては、ガンマ線遮蔽に効果のある大きな原子番号の元素を有するガラスから構成されたガラスであり、かつ高強度のガンマ線により照射されても着色しない特性を有する必要がある。このため、光学特性としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の波長４５０ｎｍより短波長側の透過特性が良いガラスを必要とする。本実施例では、住田ガラス製鉛ガラスＳＦ６型を用いる。本ガラスの透過特性はＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の蛍光波長域３９０ｎｍから６０４０ｎｍを透過させることができ、かつガンマ線の照射強度として１０ グレイまでは１０％程度の損失しか放射線損傷がないことが確認されている。ライトガイド部の長さがガンマ線に対する遮蔽能力を決定するため、本発明では５ｃｍとした。なお、ライトガイドの断面の大きさは３０ｍｍｘ３０ｍｍとする。核種としてＣｓ１３７から放出される６６２
ｋｅＶガンマ線を１０分の１以上遮蔽する能力を有している。使用する２つの光電子増倍管としてはサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス株式会社製Ｒ
１１２６５－１００を用いる。
【００４４】
また、検出器の両側に置かれたライトガイドと検出器の周囲には図６及び図７に示すよ
うに厚さ３ｃｍの鉛ブロックで遮蔽する構造とし、検出器筐体の前の部分から斜めに入る
ガンマ線を遮蔽する。
（実施例４）【００４５】
実施例４においては、中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置
した２つの光電子増倍管で検出し、デジタル波高値を求め、中性子のシンチレータへの入射位置を求めることを特徴とした一次元中性子イメージ検出器について図８をもとに説明する。検出器としては実施例１で断面が円形構造の検出器を用いる。
【００４６】
断面の形を円形として外径が３０ｍｍ 、内径２８ｍｍ 、厚さ２ｍｍのアルミニウム
円筒管で、長さは３００ｍｍのサイズとし、外径２６ｍｍ で長さ２４０ｍｍのアルミニ
ウム製反射板をその内面の中心位置に配置した構造の検出器筐体を用い、アルミニウム製
反射板の位置と同じ位置に、幅２６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行に入射する中性子に対して４５度に傾けて配置、すなわち、検出器筐体の長手方向中心軸を通るように配置した。この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本
実施例では外径２４ｍｍで長さが６０ｍｍの浜松ホトニクス株式会社製８１３５を用いた。バイアス電圧としては１１００Ｖを印加して使用した。
【００４７】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号をサンプリング測定する
際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。本実施例でこれから述べるデジタル信号処理にはＦＰdogby） 回 路 を 用 い る 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ と し て は ア ル テ ラ 社 （ＧＡ（o poon） 製 Ｈ Ｄ ６ ４ Ｆ ３ ０ ４ ８ ８ Ｖ Ｔ Ｅ ２ ５ Ｖ を 用 い た 。 高 速 増 幅 器
米国：v, n ,） 製 オ ペ ア ン プ Ａ Ｄ ８ ０と し て は ア ナ ロ グ ・ デ バ イ セ ズ 社 （ 米 国 ： n og
０７を使用しゲインは２倍に設定した。このトリガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を２００ＭＨｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を動作させサンプリング測定を行う。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）としてはアナログ・デバイセズ社製ＡＤ９６２６を使用した。アナログ／デジ
タル変換された時系列データはＦＰＧＡ内のメモリに記録する。ＡＤＣの変換ビット数は１１ビットであり、半透明型中性子シンチレータから放出された中性子波形信号が１１ビ
ット（２０４８）内に収まるように光電子増倍管のバイアス電圧は８００Ｖに設定した。
また、メモリへの記録時間は最大１ ｓとした。
【００４８】
２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリングの終了後、記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較することにより右側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ａそして左側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ｂを求めた。
【００４９】
実際に、中性子コリメートビームを用いて検出器の中性子有感部分の中央と端の部分に入射した場合の２つの光電子増倍管から出力された信号波形を参考に図９と図１０に示す。中央に中性子ビームを照射した場合には２つの光電子増倍管から出力された最大デジタ
ル波高値はほぼ同じ波高値を示し、端に照射した場合には照射した端の光電子増倍管からの最大波高値は非常に高く、反対にもう一方の端の光電子増倍管の最大デジタル波高値は非常に低い値を示している。本発明では、この最大デジタル波高値の変化を利用して中性

子の入射位置を導出している。
【００５０】
また、中性子を端に照射した場合には照射した端の光電子増倍管からの最大波高値は非常に高く、反対にもう一方の端の光電子増倍管の最大デジタル波高値は非常に低い値を示すことから、後に述べる実施例６－１２の中性子弁別しきい値は、もう一方の端の光電子増倍管の最大デジタル波高値の値に依存することがわかる。本実施例では検出器断面を円形としその外径が３０ｍｍ の場合検出器のシンチレータの長さは２５ｃｍが立体角の観点から限界に近いと考えている。また、実施例として検出器断面を正方形としそのサイズを３０ｍｍｘ３０ｍｍとした場合、円形と同様に２５ｃｍが立体角の観点から限界に近いと考えている。
【００５１】
そして、シンチレータの右端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置をＸとし、シンチレータの長さをＬとし、Ｃを位置補正項、Ｄを位置のオフセット項とし、Ｘ＝（Ｌ＋Ｃ）ｘ Ａ ／（Ａ ＋Ｂ ）－Ｄの式に基づいて中性子のシンチレータへの入射位置Ｘを求めた。本最大デジタル波高値－
中性子入射位置換算式は、中性子入射位置から放出された蛍光が中性子入射位置での２つの光電子増倍管をみこむ立体角に依存していることを利用していることがわかる。
【００５２】
求めた８ビットの位置情報は、ＬＶＤＳ規格の信号に変換しパラレル信号として出力し信号収集回路によって位置情報として積算される。
【００５３】
本実施例の一次元検出器を評価するため、原子力研究開発機構のＪＲＲ－３原子炉中性子研究施設の「武蔵」中性子実験装置の熱中性子ビームを用いて実験を行った。実験は３ｍｍ のコリメータされた熱中性子ビームを使用し、中性子検出器への入射位置をＸ軸方向に移動するため、検出器を移動台に設置して実験を行った。本一次元イメージ検出器のＹ軸方向についてはコリメートビームをＹ軸の中心位置に照射する。Ｘ軸方向については
中 心 部 か ら 両 側 に １ ２ ｃ ｍ 幅 で 1ｃ ｍ 毎 に 移 動 し て そ の 位 置 の 検 出 特 性 を 測 定 し た 。 各 位置で測定した２つの最大デジタル波高値を基に上記式で計算し求めた測定位置の頻度分布を各入射位置毎にプロットし図１１に示す。なお、図１１のプロットでは位置オフセット
項を０にしてプロットしている。この結果を基に移動した中性子と測定結果の位置をプロットして図１２に示す。この結果より、直線性が確保され一次元イメージ中性子検出器として動作することが確認された。
【００５４】
また、参考のため、最大デジタル波高値ではなく、ＡＤＣによりサンプリング測定を開始して最大値を過ぎさらに一定時間測定すると蛍光量のデータが増加し位置分解能が良くなると考えられたため、積分した後、この積分値を基に上記式を用いて計算し位置情報を求めて、頻度分布をプロットし、それを基に位置分解能の評価を試みた。Ｘ軸の中心位置である０ｃｍの位置での評価結果を図１３に示す。積分時間が長くなるにつれて位置分解能が悪くなることが確認できた。最も良い分解能を得たのは、本発明での最大デジタル波
高値を使用した場合であることが確認された。
（実施例５）【００５５】
実施例５においては、中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置
した２つの光電子増倍管で検出し、デジタル波高値を求め、あらかじめ入力しておいた２つの最大デジタル波高値－位置変換用メモリを用い中性子のシンチレータへの入射位置を求めることを特徴とした一次元中性子イメージ検出器について図１４を基に説明する。検出器としては実施例１で断面が円形構造の検出器を用いる。
【００５６】
断面の形を円形として外径が３０ｍｍ 、内径２８ｍｍ 、厚さ２ｍｍのアルミニウム
円筒管で、長さは３００ｍｍのサイズとし、外径２６ｍｍ で長さ２４０ｍｍのアルミニ

ウム製反射板をその内面の中心位置に配置した構造の検出器筐体を用い、アルミニウム製
反射板の位置と同じ位置に、幅２６ｍｍ、長さ２４０ｍｍの実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行に入射する中性子に対して４５度に傾けて配置、すなわち、検出器筐体の長手方向中心軸を通るように配置した。この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本
実施例では外径２４ｍｍで長さが６０ｍｍの浜松ホトニクス株式会社製８１３５を用いた。バイアス電圧としては１１００Ｖを印加して使用した。
【００５７】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号をサンプリング測定する
際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。本実施例でこれから述べるデジタル信号処理にはＦＰdogby） 回 路 を 用 い る 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ と し て は ア ル テ ラ 社 製
ＧＡ（
ＨＤ６４Ｆ３０４８８ＶＴＥ２５Ｖを用いた。高速増幅器としてはアナログ・デバイセズ
社製オペアンプＡＤ８００７を使用しゲインは２倍に設定した。このトリガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を２００ＭＨｚのサンプリン
グ周波数でアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を動作させサンプリング測定を行う。ア
ナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）としてはアナログ・デバイセズ社製ＡＤ９６２６を使用した。アナログ／デジタル変換された時系列データはＦＰＧＡ内のメモリに記録する。
ＡＤＣの変換ビット数は１１ビットであり、半透明型中性子シンチレータから放出された中性子波形信号が１１ビット（２０４８）内に収まるように光電子増倍管のバイアス電圧
は８００Ｖに設定した。また、メモリへの記録時間は最大１ ｓとした。
【００５８】
２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリングの終了後、記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較することにより右側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ａそして左側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ｂを求めた。２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリングの終了後記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較することにより右側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ａそして左側光電子増倍管の最大デジタル波高値Ｂを求めた。
【００５９】
次に、あらかじめ変換用データを入力しておいた２つの最大デジタル波高値－位置変換用メモリを用いて中性子のシンチレータへの入射位置を求めた。変換データは、シンチレータの右端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置をＸとし、シンチレータの長さをＬとし、Ｃを位置補正項、Ｄを位置のオフセット項とし、Ｘ＝（Ｌ＋Ｃ）ｘ Ａ ／（Ａ ＋Ｂ ）－Ｄの式に基づいて中性子のシンチレータへの入射位置Ｘを求めることができる。最大デジタ
ル波高値－位置変換用メモリを使用した中性子入射位置の導出は１００ｎｓ以下で行うことができるため、位置情報を実施例５に比較して短時間に得ることができる。また、実施
例５の評価結果の図１１に示す検出器の両端方向に入射位置が移動するに従い各位置の頻度分布が左右対称からはずれる現象も最大デジタル波高値－位置変換入力データに補正を加えることにより改善することができる。
（実施例６）【００６０】
実施例６においては、半透明型中性子シンチレータを、内面を鏡面とした検出器筐体の内部に、平行に入射する中性子に対して直角に配置し、検出筐体にＸ軸用として対峙する
２個の光電子増倍管、そしてＹ軸用として対峙する２個の光電子増倍管を配置し、Ｘ軸方向の入射位置及びＹ方向の入射位置を求めることを特徴とした二次元中性子イメージ検出器について図１５を参照して説明する。本実施例においては、実施例６の最大デジタル波
高値－位置変換用メモリを用い中性子のシンチレータへの入射位置を求める方法を使用する。
【００６１】
本実施例においては、検出器筐体は図１５に示すように中性子検出部分の外径が１２０ｍｍｘ１２０ｍｍそして深さ方向が３１ｍｍとし厚さ０．３ｍｍで内部部分が鏡面のアル
ミニウム板を用いて製作する。４つの側面には４枚のガイド板が両方向に用意され光電子増倍管の大きさに絞られてゆく構造とする。側面から光電子増倍管の光電面までの距離は４ｃｍとする。また、内面の深さ方向の幅は３０．４ｍｍである。
【００６２】
この検出器筐体の検出部分の中心部に実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータでサイズが１００ｍｍｘ１００ｍｍのシンチレータを中性子に対して９０度、つまり検出部
分のアルミニウム板と平行に、そして深さ方向に対して中心位置に配置した。そしてこの検出器筐体の４つの側面に用意された４枚のガイド板の先に、Ｘ軸用として対峙する２個の光電子増倍管つまり右側Ｘ軸光電子増倍管と左側Ｘ軸光電子増倍管、そしてＹ軸用として対峙する２個の光電子増倍管つまり上側Ｙ軸光電子増倍管と下側Ｙ軸光電子増倍管を配置する。本実施例では、これらに使用する光電子増倍管としては、サイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いる。バイアス電圧としては－８００Ｖを印加する。
【００６３】
本実施例においては、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ対峙する２つの光電子増倍管から出力された波形信号の信号処理については、実施例６で使用した回路構成を採用する。
【００６４】
Ｘ軸及びＹ軸毎に２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリングの終了後記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較すること
により、それぞれ、右側Ｘ軸光電子増倍管の最大デジタル波高値ＡＸそして左側Ｘ軸光電子増倍管の最大デジタル波高値ＢＸ、そして上側Ｙ軸光電子増倍管の最大デジタル波高値
ＢＹそして下側Ｙ軸光電子増倍管の最大デジタル波高値ＡＹを求めた。次に、あらかじめ
Ｘ軸及びＹ軸毎に用意した変換用データを入力しておいたＸ軸用およびＹ軸用の２つの最大デジタル波高値－位置変換用メモリを用いて、Ｘ軸およびＹ軸の中性子入射位置を二次元で求めた。
【００６５】
Ｘ軸用変換データは、シンチレータの左端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置をＸとし、対峙する光電子増倍管の距離をＬＸとし、ＣＸを位置補正項、ＤＸを位置のオフセット項とし、
Ｘ＝（ＬＸ＋ＣＸ）ｘ ＡＸ ／（ＡＸ ＋ＢＸ ）－ＤＸの式に基づいて中性子のシンチレータへの入射位置Ｘを求めることができる。
【００６６】
一方、Ｙ軸用変換データは、シンチレータの下端を中性子入射位置の起点として中性子入射位置をＹとし、対峙する光電子増倍管の距離をＬＹとし、ＣＹを位置補正項、ＤＹを
位置のオフセット項とし、
Ｙ＝（ＬＹ＋ＣＹ）ｘ ＡＹ ／（ＡＹ ＋ＢＹ ）－ＤＹの式に基づいて中性子のシンチレータへの入射位置Ｙを求めることができる。また、最大デジタル波高値－位置変換用メモリを用いて中性子のシンチレータへの入射位置を求める
場合、最大デジタル波高値－位置変換入力データに補正を加えることによりＸ軸及びＹ軸の直線性及び位置分解能を改善することができる。
【００６７】
求めた８ビットのＸ軸及びＹ軸の二次元位置情報は、ＬＶＤＳ規格の信号に変換し２つのパラレル信号として出力し信号収集回路によって二次元位置情報として積算される。
（実施例７）【００６８】
実施例７については、中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置

した２つの光電子増倍管で検出し、それぞれ最大デジタル波高値を求め、両者があらかじめ設定したデジタル波高しきい値以上であり、そのサンプリング収集時間の差が同時計測
時間幅内であるという条件を基に中性子信号を取り出すことを特徴とした中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器について図１６を基に説明する。検出器としては実施例１で断面が正方形構造の検出器を用いる。
【００６９】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００７０】
検出器筐体のアルミウム製反射板の位置に、実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して４５度傾けて配置、すなわち、断面が正方形の検出器筐体の対角位置に配置した。
【００７１】
この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例ではサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いた。
【００７２】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。本実施例でこれから述べるデジタルdogby） 回 路 を 用 い る 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ と し信号処理にはＦＰＧＡ（てはアルテラ社製ＨＤ６４Ｆ３０４８８ＶＴＥ２５Ｖを用いた。高速増幅器としてはアナログ・デバイセズ社製オペアンプＡＤ８００７を使用しゲインは２倍に設定した。このト
リガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を２００Ｍ
Ｈｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を動作させサンプリン
グ測定を行う。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）としてはアナログ・デバイセズ社製
ＡＤ９６２６を使用した。アナログ／デジタル変換された時系列データはＦＰＧＡ内のメモリに記録する。ＡＤＣの変換ビット数は１１ビットであり、半透明型中性子シンチレー
タから放出された中性子波形信号が１１ビット（２０４８）内に収まるように光電子増倍管のバイアス電圧は－８００Ｖに設定した。また、メモリへの記録時間は最大１ ｓとした。
【００７３】
２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリング測定の終了後、記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較することにより最大
デジタル波高値とそのトリガ開始時間からの記録時間を求めた。求めた２つの光電子増倍管のデジタル波高値があらかじめ設定したデジタルしきい値以上であることをアンド回路
により求めた。設定したデジタルしきい値は６４であり、この設定値とする事により回路ノイズ等による雑音の影響をほとんどなくすることができた。また、中性子信号であることを確認するため、２つの光電子増倍管から出力された最大デジタル波高値を示したサン
プリング収集時間の差が設定した同時計測時間幅内であるという条件でさらに中性子信号であることを確認し、中性子確定信号としてデジタル演算を行ったＦＰＧＡから出力した。同時計測時間としてはＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の短寿命成分が３００ｎｓであることを考慮して３００ｎｓとした。
【００７４】
中性子線源としてＡｍ－Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で

熱中性子化して本検出器の検出効率の測定を行った。相対的な検出効率を得るため、１イ３３ンチの外形で Ｈｅ圧力が４気圧の Ｈｅ比例計数管との比較試験を行った。
【００７５】
３
Ｈｅ比例計数管の計数率測定結果が２７２．５ｃｐｓであるのに対して、本検出器の３
計数率測定結果は２８５ｃｐｓであった。中性子に対する有感面積を Ｈｅ比例計数管に合わせて本検出器の相対検出効率を求めた結果、８２．４％の効率であることが確認できた。
【００７６】
実施例１における本発明の同じ検出器の相対検出効率に比較し、約１２％相対検出効率が改善されている。この理由は、本方法を用いた場合にはＡＤＣによって波高値を監視しながら同時計測法を用いて確実に中性子信号として取り出すことができるため、信号の弁別レベルつまり波高のデジタルしきい値を従来の信号処理法に比較して実質的に下げることができたためと考えられる。
（実施例８）【００７７】
実施例８については、中性子がシンチレータに入射した際放出される蛍光を両側に配置
した２つの光電子増倍管で検出し、それぞれ設定された積算時間の間の時系列データを積算し積算値として求め、両者があらかじめ設定した積算しきい値以上であり、そのサンプ
リング収集時間の差が同時計測時間幅内であるという条件を基に中性子信号を取り出すことを特徴とした中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器について図１７を参照して説明する。検出器としては実施例１で断面が正方形構造の検出器を用いる。
【００７８】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００７９】
検出器筐体のアルミウム製反射板の位置に、実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して４５度傾けて配置、すなわち、断面が正方形の検出器筐体の対角位置に配置した。
【００８０】
この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例ではサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス株式会社製Ｒ１１２６５－１００を用いた。バイアス電圧としては８００Ｖを印加して使用した。
【００８１】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。本実施例でこれから述べるデジタルdogby） 回 路 を 用 い る 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ と し信号処理にはＦＰＧＡ（てはアルテラ社製ＨＤ６４Ｆ３０４８８ＶＴＥ２５Ｖを用いた。高速増幅器としてはアナログ・デバイセズ社製オペアンプＡＤ８００７を使用しゲインは２倍に設定した。このト
リガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を２００Ｍ
Ｈｚのサンプリング周波数でアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を動作させサンプリン
グ測定を行う。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）としてはアナログ・デバイセズ社製
ＡＤ９６２６を使用した。アナログ／デジタル変換された時系列データはＦＰＧＡ内のメモリに記録する。ＡＤＣの変換ビット数は１１ビットであり、半透明型中性子シンチレー

タから放出された中性子波形信号が１１ビット（２０４８）内に収まるように光電子増倍管のバイアス電圧は８００Ｖに設定した。また、メモリへの記録時間は最大１ ｓとした。
【００８２】
２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリング測定の終了後、記録された時系列データからデータを読み出し逐次比較することにより最大
デジタル波高値とそのトリガ開始時間からの記録時間を求めた。
【００８３】
次に、記録された時系列データを最初から５００ｎｓ分つまり１００データ分を積分し、積分値が大きくなるため５ビット（３２）で割り算し、実際には５ビットずらしてデー
タを読み出し実効積分値を求めた。５ビットずらすことにより実施例８で求めた最大デジ
タル波高値とほぼ同じレベルの値を波形データの平均値として得ることができる。
【００８４】
求めた２つの光電子増倍管の実効積分値があらかじめ設定した積分しきい値以上であることをアンド回路により求めた。設定した積分しきい値は６４であり、この設定値とする
事により回路ノイズ等による雑音の影響をほとんどなくすることができた。また、中性子信号であることを確認するため、２つの光電子増倍管から出力された最大デジタル波高値を示したサンプリング収集時間の差が設定した同時計測時間幅内であるという条件でさらに中性子信号であることを確認し、中性子確定信号としてデジタル演算を行ったＦＰＧＡから出力した。同時計測時間としてはＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ蛍光体の短寿命成分が３００ｎｓであることを考慮して３００ｎｓとした。
【００８５】
中性子線源としてＡｍ－Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して本検出器の検出効率の測定を行った。相対的な検出効率を得るため、１イ３３ンチの外径で Ｈｅ圧力が４気圧の Ｈｅ比例計数管との比較を行った。
【００８６】
３
Ｈｅ比例計数管の計数率測定結果が２７２．５ｃｐｓであるのに対して、本検出器の３
計数率測定結果は２８５ｃｐｓであった。中性子に対する有感面積を Ｈｅ比例計数管に合わせて本検出器の相対検出効率を求めた結果、８１．１％の効率であることが確認できた。実施例８とほぼ同等の相対検出効率を得ることが確認できた。
（実施例９）【００８７】
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板実施例９においては、ＺｎＳ蛍光体と状で両面から蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータからの蛍光の時系
列放出特性が中性子を検出した場合とバックグラウンドとなるガンマ線を検出した場合では異なることを利用して中性子／ガンマ線弁別を行う機能を有する中性子検出器について
図１８を用いて説明する。検出器としては実施例１で断面が正方形構造の検出器を用いる。
【００８８】
最初に、半透明型中性子シンチレータに中性子が入射した場合放出される蛍光の時系列
放出特性と共にガンマ線が入射した場合放出される蛍光の時系列放出特性を図１９に示す。
【００８９】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００９０】

検出器筐体のアルミウム製反射板の位置に、実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して４５度傾けて配置、すなわち、断面が正方形の検出器筐体の対角位置に配置した。
【００９１】
この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例ではサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いた。
【００９２】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。本実施例でこれから述べるデジタルdogby） 回 路 を 用 い る 。 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ と し信号処理にはＦＰＧＡ（てはアルテラ社製ＨＤ６４Ｆ３０４８８ＶＴＥ２５Ｖを用いた。高速増幅器としてはアナログ・デバイセズ社製オペアンプを使用しゲインは２倍に設定した。このトリガ信号を起点として、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号の波高を２００ＭＨｚのサンプ
リング周波数でアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を動作させサンプリング測定を行う。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）としてはアナログ・デバイセズ社製ＡＤ９６２６を使用した。アナログ／デジタル変換された時系列データはＦＰＧＡ内のメモリに記録する。ＡＤＣの変換ビット数は１１ビットであり、半透明型中性子シンチレータから放出された中性子波形信号が１１ビット（２０４８）内に収まるように光電子増倍管のバイアス
電圧は－８００Ｖに設定した。また、メモリへの記録時間は最大１ ｓとした。
【００９３】
本実施例では、２つの光電子増倍管から出力された波形信号について、時系列データのサンプリング測定の終了後、記録された時系列データを最初から５００ｎｓ分つまり１００データ分を積分し前半部積算値Ａとし、時系列データの後半部つまり５００ｎｓから１０００ｎｓまでの１００データ分を積分し後半部積算値Ｂとして求める。その後、前半部
積算値Ａを後半部積算値Ｂで割り算した結果を中性子／ガンマ線弁別値Ｃとして求める。
この中性子／ガンマ線弁別値Ｃがあらかじめ設定したガンマ線弁別しきい値Ｄ以上であるという条件を実施例８あるいは実施例９に追加して中性子信号を取り出す。
【００９４】
中性子線源としてＡｍ－Ｌｉ線源７．４ＧＢｑを用い、パラフィンブロック５ｃｍ厚で熱中性子化して本実施例の中性子／ガンマ線弁別機能の評価試験を行った。
【００９５】
評価するため、最初に１ ｓの間の前半部積算値Ａと後半部積算値Ｂの積分時間の割合を変化して測定した。測定を行ったのは、前半部積算時間：後半部積算時間とし、３００
ｎｓ；７００ｎｓ、５００ｎｓ：５００ｎｓ，７００ｎｓ：３００ｎｓの３種類である。
各１００００サンプルの中性子信号波形について中性子／ガンマ線弁別値Ｃの頻度分布を
６０
Ｃｏ線源を用いて同様の測定を
図２０から図２２に示す。また、ガンマ線の場合にも行って中性子／ガンマ線弁別値Ｃを求め同じ図２０から図２２にプロットした。この結果
より、３００ｎｓ；７００ｎｓから７００ｎｓ：３００ｎｓまであまり差がないが、５０
０ｎｓ：５００ｎｓが中性子／ガンマ線弁別でもっとも良い結果が得られることが確認できた。また、本実施例では中性子／ガンマ線弁別値Ｃを４．２に設定する。
【００９６】
１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板状で両面か本実施例はＺｎＳ蛍光体と６
ら蛍光が放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータを用いたが、ＺｎＳ／ Ｌｉ
Ｆ半透明型中性子シンチレータを用いた場合には図２３に示すように分離がかなり悪いこ
１０
Ｂ２Ｏ３半透明型中性子とが確認された。このため、本発明を実施するにはＺｎＳ／
シンチレータを用いた方が良いことが確認できた。
（実施例１０）【００９７】
本実施例１０については、一定遅延時間を有する中性子入射タイミング信号を出力することを特徴した中性子検出器あるいは中性子イメージ検出器について図２４を参照して説明する。検出器の例としては実施例８を参照する。
【００９８】
検出器筐体としては、その断面の形を正方形とし、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板で製作し、内径３０ｍｍｘ３０ｍｍ、長さは３００ｍｍのサイズとした。次に、外形寸法が３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが２５０ｍｍのアルミニウム製反射板を検出器内面の中心位置に配置した。反射板の厚さは０．３ｍｍである。アルミニウム製反射板の材料としては、
株 マテリアルハウス製高反射率アルミシート「ＭＩＲＯ」を用いた。本アルミシートの
全反射率は９５％以上であり拡散反射率は５％未満である。
【００９９】
検出器筐体のアルミウム製反射板の位置に、実施例１で述べた半透明型中性子シンチレータを平行にそろって入射する中性子に対して４５度傾けて配置、すなわち、断面が正方形の検出器筐体の対角位置に配置した。
【０１００】
この検出器筐体の両側に、中性子がこのシンチレータに入射した際放出される蛍光を検出する２つの光電子増倍管を配置する。本実施例ではサイズが３０ｍｍｘ３０ｍｍで長さが３０ｍｍの浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いた。バイアス電圧としては－
８００Ｖを印加して使用した。
【０１０１】
本実施例においては、２つの光電子増倍管から出力される信号を設定された時間幅で同時計数測定を行う際に、最初に、２つの光電子増倍管から出力された中性子信号を高速増幅器で増幅した後足し算回路で合成し、合成された信号を波高弁別回路に入力して、あらかじめ設定したレベル以上のトリガ信号を取り出す。
【０１０２】
得られたトリガ信号を起点として、サンプリング測定して記録し、その後記録されたメ
モリ内の時系列データを基に、同時計測処理、中性子／ガンマ線弁別処理、そして中性子入射位置の決定処理行い、中性子確定信号あるいは中性子入射位置信号として取り出すまでにかかる最大の処理時間以上の一定の遅延時間をＦＰＧＡのクロックを基に作り出す。
【０１０３】
まず、サンプリング測定時間として１ ｓの時間がかかる。また、信号処理に最も時間がかかるのは中性子／ガンマ線の弁別処理であり、データの積算と最後の割り算により１ｓの時間がかかる。このため、本実施例では遅延時間を２ ｓに設定する。
【０１０４】
本実施例では、２００ＭＨｚのＡＤＣを使用し、ＡＤ変換されデータをＦＰＧＡ内の内部メモリに記録するため、デジタル処理は処理に使用するＦＰＧＡの内部クロックは２０
０ＭＨｚを使用する。
【０１０５】
このため、遅延時間の時間精度は５ｎｓとなる。また、トリーが信号を取り出す場合のタイムジッターとしては、本実施例と同じ光電子増倍管を用いた高速オシロスコープによ
る実験により図２５に示すように５ｎｓ以下であることが確認されているため両者を合わせた中性子入射時間の時間精度は１０ｎｓが得られる。
【０１０６】
この遅延時間を用いて、トリガ信号が出た後この遅延時間２ ｓの間常にどの中性子信号も遅延し、本実施例の目的である中性子入射タイミング信号を出力する。これにより、信号処理時間の変動によるタイミング信号のジッターを回避することができる。
（実施例１１）【０１０７】
本実施例１１においては、光電子増倍管にガンマ線が入射し光電面と反応し放出される

信号波形の波形寿命が３０ｎｓ以下であることをもとに、ガンマ線入射によるデッドタイムの影響を軽減する中性子検出器および中性子イメージ検出器について図２６をもとに説明する。検出器としては実施例１１を用いる。
【０１０８】
光電子増倍管としては浜松ホトニクス製Ｒ１１２６５－１００を用いる。本光電子増倍６０Ｃ
管のバイアス電圧８００Ｖを印加し、その前面にガンマ線源として強度１ＭＢｑのｏを密着させた。放射線量としては放射線モニタで測定すると密着させた場合約２５ Ｓｖを示した。出力された信号波形を図２７に示す。信号の半値幅は１５ｎｓであり１０分の１幅でも３０ｎｓと極めて短いことがわかる。また、出力電圧の頻度分布を図２８に示す。出力電圧の中心は０．１Ｖでほぼ一定の電圧を出力していることが分かった。計数率
は２時間の測定で７０カウントが得られたことから約０．０１ｃｐｓであった。
【０１０９】
本実施例においては、２つの光電子増倍管を用いていることから偶然にガンマ線が同時に２つの光電子増倍管に入射し信号出力することが少ないことを利用し、かつＺｎＳ蛍光６１０
Ｂを含む中性子コンバータから構成される板状で両面から蛍光が体と Ｌｉあるいは放出可能とした構造の半透明型中性子シンチレータからの蛍光の時系列放出特性と異なることを利用する。記録されたメモリの時系列データ１００ｎｓを基に、記録を始めたとこ
ろから３０ｎｓの間にあらかじめ設定した光電子増倍管入射ガンマ線しきい値以上の信号が入射しかつ記録をはじめてから５０ｎｓから１００ｎｓにあらかじめ定めた下限設定値
以上の信号がない場合をガンマ線光電面信号と確定する。この信号を検知した場合、ガンマ線が入射し反応した光電子増倍管と反対側の光電子増倍管の時系列データ内にあらかじめ設定した信号下限値以上の信号がないことを確認した後、サンプリング測定をキャンセルして中性子入射を待つ機能を持つ回路を付加することによりガンマ線入射によるデッド
タイムの影響を軽減できる。
【符号の説明】【０１１０】
なし。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

̶
フロントページの続き
72 発明者

中村龍也

茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４
機構
72 発明者

東海研究開発センター原子力科学研究所内片桐政樹

茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４
機構
72 発明者守澄

茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４
機構厚

茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４
機構
大図

章

機構
寄林

72 発明者

筒井豊

56 参考文献

株式会社豊伸電子内紀彰

埼玉県秩父郡小鹿野町小鹿野７５５－１
青木

独立行政法人日本原子力研究開発

東海研究開発センター原子力科学研究所内

神奈川県川崎市宮前区宮前平３－９－１２

審査官

独立行政法人日本原子力研究開発

東海研究開発センター原子力科学研究所内茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４
72 発明者

独立行政法人日本原子力研究開発

東海研究開発センター原子力科学研究所内

美留町

72 発明者

独立行政法人日本原子力研究開発

東海研究開発センター原子力科学研究所内

海老根

72 発明者

独立行政法人日本原子力研究開発

洋平

特開２００３－２４８０６１（ＪＰ，Ａ）
特開２００８－１１１６７７（ＪＰ，Ａ）
特開昭６１－０３１９８４（ＪＰ，Ａ）
特開昭６１－２６２６７５（ＪＰ，Ａ）
特開昭６３－１４８１８９（ＪＰ，Ａ）
米国特許第０５２９８７５６（ＵＳ，Ａ）
特開２００５－３００４７９（ＪＰ，Ａ）
特開昭５９－０４４６７８（ＪＰ，Ａ）

58 調査した分野 n . .，ＤＢ名
Ｇ０１Ｔ１／００－１／１６、１／１６７－７／１２

株式会社秩父富士内