JPH09318760A - 中性子検出装置及びその使用方法 - Google Patents

中性子検出装置及びその使用方法

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JPH09318760A
JPH09318760A JP8133388A JP13338896A JPH09318760A JP H09318760 A JPH09318760 A JP H09318760A JP 8133388 A JP8133388 A JP 8133388A JP 13338896 A JP13338896 A JP 13338896A JP H09318760 A JPH09318760 A JP H09318760A
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JP
Japan
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detector
neutron
neutrons
container
moderator
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JP8133388A
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English (en)
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Hiroo Sato
博夫 佐藤
Takeshi Ono
剛 小野
Masayasu Mito
正康 三戸
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、各エネルギー範囲ごとに中性子を検出
することができなかった。また、感度を高めることがで
きず、軽量化を図ることが困難であった。 【解決手段】 中性子検出装置8は、熱中性子遮蔽部材
で構成された外側容器10と、電離箱から成る熱中性子
及び速中性子検出用の検出器12と、中速中性子を熱中
性子に減速する減速材14とで構成される。検出器12
単独では熱中性子及び速中性子が検出され、外側容器1
0内に検出器12のみを収納した状態では速中性子のみ
が検出され、外側容器10内に検出器12及び減速材1
4を収納した状態では速中性子及び中速中性子が検出さ
れる。必要に応じて各検出結果を相互に減算することに
より、所望の中性子の検出結果を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は中性子検出装置及び
その使用方法、特に熱中性子から速中性子までの広いエ
ネルギー範囲にわたって各エネルギー範囲ごとに中性子
を検出する中性子検出装置とその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】放射線防護などのために、熱中性子
(0.0025eV)から速中性子(例えば14Me
V)までの9桁にもわたる広いエネルギー範囲で中性子
の測定を行うことが必要とされる。従来、比較的広いエ
ネルギー範囲にわたって中性子の検出を行える装置とし
て、レムカウンタ(商品名)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ICRP
(国際放射線防護委員会)の1990年の勧告によれ
ば、以下の表1のように中性子の各エネルギー範囲ごと
に吸収線量に放射線荷重係数を乗算して等価線量を演算
することが求められている。
【0004】
【表1】 中性子エネルギーの範囲 放射線荷重係数 中性子エネルギー10keV未満 5 中性子エネルギー10keV以上100keVまで 10 中性子エネルギー100keVを超え2MeVまで 20 中性子エネルギー2MeVを超え20MeVまで 10 中性子エネルギー20MeVを超えるもの 5 しかし、上記レムカウンタをはじめとする従来の中性子
検出装置では、各エネルギーごとの中性子の個別測定は
行われておらず、上記のICRPの勧告に準拠した測定
を行う装置は実用化されていない。
【0005】また、従来の中性子検出装置は、エネルギ
ー感度の調整を図るために、減速材を多量に利用してい
ることから、比較的重いという問題があった。また、同
様の理由から、入射した熱中性子の多くを遮蔽して一部
の熱中性子のみを検出しており、特に熱中性子の検出感
度を低くせざるを得ないという問題があった。
【0006】ちなみに、各エネルギー範囲ごとに専用の
中性子検出器を設けると、コストアップとなることか
ら、1台の検出器で各エネルギーの中性子の検出を行え
る簡易的な検出器が要望されている。
【0007】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、各中性子エネルギー範囲ごと
に中性子を検出できる中性子検出装置を提供することに
ある。
【0008】また、本発明の目的は、各エネルギーの中
性子に対する検出感度が高く、かつ軽量な中性子検出装
置を提供することにある。
【0009】また、本発明の目的は、1台の検出器を利
用して各エネルギー範囲の中性子検出を簡単に行うこと
ができる経済性に優れた中性子検出装置を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、熱中性子
及び速中性子を検出する検出器と、中速中性子を熱中性
子に減速する減速材と、前記減速材と一緒に又は単独で
前記検出器を収納する熱中性子遮蔽部材で構成された遮
蔽容器と、を含み、前記検出器、前記減速材及び前記遮
蔽容器はそれぞれ相互分離可能に別体で構成されたこと
を特徴とする。
【0011】上記構成によれば、検出器、減速材及び遮
蔽容器を適宜組み合わせて使用することにより、同じ検
出器において異なるエネルギーの中性子を検出できる。
すなわち、検出器単体で中性子検出を行うと熱中性子と
速中性子とを同時に検出でき、遮蔽容器内に検出器のみ
を収納して中性子検出を行うと速中性子のみを検出で
き、さらに遮蔽容器内に減速材と検出器とを共に収納し
て中性子検出を行うと高速中性子と中速中性子とを同時
に検出でき、検出器と減速材とを組み合わせて中性子検
出を行えば熱中性子、中速中性子、速中性子のすべてを
同時に検出できる。そして、検出結果の減算などを行え
ば、熱中性子のみの検出結果、中速中性子のみの検出結
果を得ることが可能となる。
【0012】以上のように本発明によれば、要素の組み
合わせにより、検出できるエネルギー範囲を適宜変更で
き、例えば1台の検出装置で直接的に又は間接的に熱中
性子、中速中性子、高速中性子を個別に検出できる。こ
こで、組み合わせ構成の選択は人為的に行われるが、そ
れを自動化することも可能である。また、組み合わせを
変えた複数台の検出装置を利用して熱中性子、中速中性
子、高速中性子を検出してもよい。
【0013】本発明の好適な態様では、前記検出器は挿
通孔を有し、前記減速材は前記挿通孔に収納される形態
を有する。すなわち、減速材は、中速中性子のみを熱中
性子化するために必要な厚みを有する必要があり、この
場合、検出器の外側を覆うように減速材を設けると減速
材が多量に必要となることから、本発明では、検出器に
挿通孔を形成して検出器の中央を貫くように減速材を挿
入できるようにしている。この構成によれば、減速材に
一定の厚みをもたせつつ、その全体量を少なくできる。
【0014】本発明の好適な態様では、前記検出器は、
熱中性子との核反応によって電離するガスが封入された
検出容器と、前記検出容器の内側に形成され、高速中性
子の入射により前記ガスを電離させる反跳粒子を放出す
る反跳物質層と、を有する。本発明の好適な態様では、
前記遮蔽容器は内部が空洞の容器本体とその容器本体の
開口を塞ぐ蓋とからなる。
【0015】(2)上記目的を達成するために、本発明
は、上記中性子検出器の使用方法であって、前記検出器
単独で中性子検出を行って第1検出結果を求める第1工
程と、前記遮蔽容器内に前記検出器のみを収納した状態
で中性子検出を行って第2検出結果を求める第2工程
と、前記第1検出結果から前記第2検出結果を減算して
熱中性子検出結果を得る減算工程と、を含むことを特徴
とする。
【0016】また、上記目的を達成するために、本発明
は、上記中性子検出器の使用方法であって、前記遮蔽容
器内に前記減速材と一緒に前記検出器を収納した状態で
中性子検出を行って第1検出結果を求める第1工程と、
前記遮蔽容器内に前記検出器のみを収納した状態で中性
子検出を行って第2検出結果を求める第2工程と、前記
第1検出結果から前記第2検出結果を減算して中速中性
子検出結果を得る減算工程と、を含むことを特徴とす
る。
【0017】また、上記目的を達成するために、本発明
は、上記中性子検出器の使用方法であって、前記遮蔽容
器内に前記検出器のみを収納した状態で中性子検出を行
って速中性子検出結果を得ることを特徴とする。
【0018】なお、高速中性子の検出が別途行われる場
合や高速中性子の検出の必要がない場合には、熱中性子
のみを検出する検出器と、減速材と、遮蔽容器とで装置
を構成すればよい。この場合においても、要素の組み合
わせを変更することにより、検出される中性子のエネル
ギー範囲を簡単に変更できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0020】図1には、本発明に係る中性子検出装置の
分解斜視図が示されている。図1において、本実施形態
の中性子検出装置は大別して外側容器10と電離箱から
成る検出器12と減速材14とで構成される。
【0021】図1に示されるように、外側容器10は、
熱中性子遮蔽容器として機能するものであり、円筒形の
容器本体10Aと円盤形の蓋10Bとで構成される。容
器本体10Aの内部は空洞であり、その内部には検出器
12及び減速材14を収納可能である。本実施形態で
は、この外側容器10は例えばCdなどで構成される。
図1に示す実施形態では容器本体10Aの一方側が蓋1
0Bによって塞がれるが、もちろん他方側に蓋を設けて
もよくあるいは両側に蓋を設けてもよい。蓋10Bには
後述する集電極を挿通するための穴18が集電極の個数
分だけ設けられている。
【0022】検出器12は熱中性子及び速中性子を検出
する検出器であり、断面が矩形の円環状のすなわちリン
グ状の形態を有する。その中央部には貫通した挿通孔1
6が形成されており、その挿通孔16には円柱状の減速
材14が挿入される。すなわち、この検出器12は中央
に挿通孔16が形成された円柱状の形態を有しており、
検出器12はそれ単独でまたは減速材14が挿通孔16
に挿入された状態で容器本体10Aの内部に挿入され
る。
【0023】減速材14は中速中性子を熱中性子に減速
する熱中性子化部材として機能するものであり、例えば
ポリエチレンなどの部材で構成される。
【0024】後述するように、検出器12単独であるい
はその検出器12に1または複数の他の部材を組合せる
ことによって所望のエネルギー範囲において中性子の検
出を行なうことができる。
【0025】図2には、図1に示した検出装置8の断面
が示されている。この断面は外側容器10の内部に検出
器12及び減速材14を収納した状態を示すものであ
る。
【0026】検出器12は断面が矩形で円環状の容器1
9を基本構成とし、その容器19には絶縁部材30によ
って集電極26が保持されている。集電極26はこの実
施形態では1つの検出器12に対して例えば4つ設けら
れている。容器19は例えば金属で構成され、その内部
には電離ガス28が封入されている。電離ガス28は熱
中性子と核反応を生じる10Bを含むBF3 ガスや 3He
などのガスである。容器19の内側には薄い反跳物質層
20が形成されている。この反跳物質層20は例えば厚
みが2mmのポリエチレンなどで構成され、速中性子の
入射により反跳粒子を生じるものである。これにより生
じた反跳粒子は封入されている電離ガスを電離させる。
ちなみに、反跳物質層20の内側には極めて薄い導電膜
22が形成されており、その導電膜22と集電極26と
の間に直流の高電圧が印加される。したがって、この検
出器12内に熱中性子が入射すると、その熱中性子によ
って電離ガス28が核反応を生じ、これによって電離ガ
ス自体が電離し、それによって生じたイオンまたは電子
が集電極26により収集される。また、これと同様に速
中性子が入射すると、反跳物質層20において反跳現象
が生じ、それにより生じた反跳粒子によって電離ガス2
8が電離し、それにより生じたイオン又は電子が集電極
26に収集される。よって、熱中性子または速中性子が
入射されるとこの検出器12から検出パルスが出力され
る。なお、検出器12はそれ単独では中速中性子に対す
る感度をほとんど有していないが、減速材14において
中速中性子は熱中性子に減速されるため、その熱中性子
を検出することにより間接的に中速中性子が検出され
る。
【0027】本実施形態において、検出器12の外径は
例えば160mmであり、その内径すなわち挿通孔16
の直径は例えば60mmである。検出器12の長さは例
えば250mmである。外側容器10の厚みは例えば1
mmのCdであり、検出容器19はステンレス材で構成
され、その厚みは例えば3mmである。
【0028】なお、本実施形態では円柱状に検出装置を
構成したが例えば球形あるいは立方体の形状に構成して
もよい。
【0029】次に、この中性子検出装置8の使用方法に
ついて説明する。
【0030】まず、熱中性子の検出結果を得たい場合に
は、最初に検出器12のみによって熱中性子と速中性子
の検出を行って第1の検出結果を得る。そして、外側容
器10内に検出器12のみを収納して同様に中性子の検
出を行い、速中性子の検出結果である第2の検出結果を
得る。そして、第1の検出結果から第2の検出結果を減
算すれば、熱中性子のみの検出結果を得ることができ
る。
【0031】中速中性子の検出結果を得たい場合には、
最初に、外側容器10内に検出器12及び減速材14を
収納して中性子の検出を行い、第1の検出結果を得る。
次に、減速材14のみを取り出して外側容器10内に検
出器12のみを収納した状態で中性子の検出を行って第
2の検出結果を得る。そして、第1の検出結果を第2の
検出結果を減算すれば中速中性子のみの検出結果を得る
ことができる。速中性子の検出結果を得たい場合には、
外側容器10内に検出器12のみを収納した状態で中性
子検出を行えば速中性子のみの検出結果を得られる。
【0032】このように本実施例の中性子検出装置は要
素の組み合わせによって多様な検出エネルギー範囲を設
定でき、各検出結果の減算などを利用すれば熱中性子、
中速中性子、速中性子をそれぞれ直接的に又は間接的に
個別に測定することが可能となる。
【0033】上記の実施形態では、検出器12に反跳物
質層20が形成されていたが、速中性子が別途検出され
る場合あるいは速中性子の検出が必要でない場合には検
出器12を熱中性子検出専用の検出器としてもよい。こ
の場合においても要素の組み合わせによりすなわち外側
容器10の使用の有無により熱中性子又は中速中性子の
検出を個別に行うことができる。ちなみに、本実施形態
では検出器12の中央部に減速材14を挿入する挿通孔
16を形成していたため、減速材14の厚みを確保しつ
つその全体量を少なくすることができる。
【0034】上記実施形態では、要素の選択は人為的に
行われるが、もちろん自動的に行われるように構成して
もよい。
【0035】次に、図1及び図2に示した中性子検出装
置8を用いた中性子測定装置の全体構成について図3を
用いて説明する。中性検出装置8から出力された検出信
号はプリアンプ32及びアンプ34によって増幅された
後、重み乗算器36に送られ、増幅された検出信号に対
して所定の重み計数が乗算される。この重み計数は検出
装置8の感度、及び例えば等価線量への換算係数をなす
放射線荷重係数を考慮したものである。上述したよう
に、各要素の組み合わせによって異なる検出結果が得ら
れるため、この装置においてはメモリ40が設けられ、
それぞれの検出で得られた検出結果がメモリ40に格納
される。演算器38は、必要に応じて検出結果の減算を
行うことにより、上述したように熱中性子単独の検出結
果や中速中性子単独の検出結果を演算するものである。
なお、速中性子については減算を行わずに直接的に求め
ることができる。表示器42においては熱中性子、中速
中性子及び高速中性子のそれぞれの等価線量や線量当量
などが表示される。また、演算器38により演算された
総等価線量や総線量当量なども表示される。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各中性子エネルギー範囲ごとに中性子を検出でき、かつ
検出感度が高く軽量な中性子検出装置を提供できる。ま
た、本発明によれば、1台の検出器を利用して異なるエ
ネルギー範囲の中性子の検出を簡便に行うことができる
経済性に優れた中性子検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る中性子検出装置の分解斜視図で
ある。
【図2】 本発明に係る中性子検出装置の断面図であ
る。
【図3】 中性子検出装置を備えた中性子測定装置の全
体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 外側容器、12 検出器、14 減速材。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱中性子及び速中性子を検出する検出器
    と、 中速中性子を熱中性子に減速する減速材と、 前記減速材と一緒に又は単独で前記検出器を収納する熱
    中性子遮蔽部材で構成された遮蔽容器と、 を含み、 前記検出器、前記減速材及び前記遮蔽容器はそれぞれ相
    互分離可能に別体で構成されたことを特徴とする中性子
    検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の中性子検出装置におい
    て、 前記検出器は挿通孔を有し、 前記減速材は前記挿通孔に収納される形態を有すること
    を特徴とする中性子検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の中性子検出装置におい
    て、 前記検出器は、 熱中性子との核反応によって電離するガスが封入された
    検出容器と、 前記検出容器の内側に形成され、高速中性子の入射によ
    り前記ガスを電離させる反跳粒子を放出する反跳物質層
    と、 を有することを特徴とする中性子検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の中性子検出装置におい
    て、 前記遮蔽容器は内部が空洞の容器本体とその容器本体の
    開口を塞ぐ蓋とからなることを特徴とする中性子検出装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の中性子検出装置の使用方
    法であって、 前記検出器単独で中性子検出を行って第1検出結果を求
    める第1工程と、 前記遮蔽容器内に前記検出器のみを収納した状態で中性
    子検出を行って第2検出結果を求める第2工程と、 前記第1検出結果から前記第2検出結果を減算して熱中
    性子検出結果を得る減算工程と、 を含むことを特徴とする使用方法。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の中性子検出装置の使用方
    法であって、 前記遮蔽容器内に前記減速材と一緒に前記検出器を収納
    した状態で中性子検出を行って第1検出結果を求める第
    1工程と、 前記遮蔽容器内に前記検出器のみを収納した状態で中性
    子検出を行って第2検出結果を求める第2工程と、 前記第1検出結果から前記第2検出結果を減算して中速
    中性子検出結果を得る減算工程と、 を含むことを特徴とする使用方法。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の中性子検出装置の使用方
    法であって、 前記遮蔽容器内に前記検出器のみを収納した状態で中性
    子検出を行って速中性子検出結果を得ることを特徴とす
    る使用方法。
  8. 【請求項8】 熱中性子を検出する検出器と、 中速中性子を熱中性子に減速する減速材と、 前記減速材と一緒に又は単独で前記検出器を収納する熱
    中性子遮蔽部材で構成された遮蔽容器と、 を含み、 前記検出器、前記減速材及び前記遮蔽容器はそれぞれ相
    互分離可能に別体で構成されたことを特徴とする中性子
    検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001255378A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Natl Inst For Fusion Science 放射線検出器
WO2006097338A1 (de) * 2005-03-18 2006-09-21 Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy Verfahren und system zur bestimmung der fluenz hochenergetischer neutronen
CN116908905A (zh) * 2023-07-09 2023-10-20 中国船舶集团有限公司第七一九研究所 一种基于球壳型电离室的单球中子能谱实时测量装置

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