JPS6135656B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6135656B2 JPS6135656B2 JP7255678A JP7255678A JPS6135656B2 JP S6135656 B2 JPS6135656 B2 JP S6135656B2 JP 7255678 A JP7255678 A JP 7255678A JP 7255678 A JP7255678 A JP 7255678A JP S6135656 B2 JPS6135656 B2 JP S6135656B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- cathode
- coated
- neutron
- case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、信号パルス幅は狭く、中性子感度
の高いボロンコーテイング型中性子比例計数管を
組み合わせた中性子検出器に関する。
の高いボロンコーテイング型中性子比例計数管を
組み合わせた中性子検出器に関する。
低レベルの中性子束計測用の中性子検出管の１
つとして、ボロンコーテイング型比例計数管が広
く知られている。第１図は従来のこのボロンコー
テイング型比例計数管の構成を示す断面図であ
る。この第１図において、１は円筒状のケース兼
陰極（以下、陰極と云う）、２はこの陰極１の中
心に設置された線状の陽極、３は陰極１の内面に
コーテイングされたボロン膜である。このボロン
膜３は通常約90％に 10B組成を濃縮したボロンが
使用されている。
つとして、ボロンコーテイング型比例計数管が広
く知られている。第１図は従来のこのボロンコー
テイング型比例計数管の構成を示す断面図であ
る。この第１図において、１は円筒状のケース兼
陰極（以下、陰極と云う）、２はこの陰極１の中
心に設置された線状の陽極、３は陰極１の内面に
コーテイングされたボロン膜である。このボロン
膜３は通常約90％に 10B組成を濃縮したボロンが
使用されている。
また、４，５はそれぞれ絶縁物を示す。この絶
縁物４，５は陰極１と陽極２とを互いに電気的に
絶縁して支持する絶縁物である。なお、上記陰極
１は気密構造であり、また、６はこの陰極１内に
封入された電離用ガスを示す。
縁物４，５は陰極１と陽極２とを互いに電気的に
絶縁して支持する絶縁物である。なお、上記陰極
１は気密構造であり、また、６はこの陰極１内に
封入された電離用ガスを示す。
次に、この第１図に示すボロンコーテイング型
比例計数管の動作について説明する。中性子の検
出原理は次の(1)式で示すごとき、 10B＋1n→４α＋7Li＋Ｑ ……(1) の核反応を利用するものであり、外部から中性子
が承来すると、陰極１の内面にコーテイングされ
たボロン膜３中の10Bと反応し、高速のα粒子と
Li原子核が生じる。
比例計数管の動作について説明する。中性子の検
出原理は次の(1)式で示すごとき、 10B＋1n→４α＋7Li＋Ｑ ……(1) の核反応を利用するものであり、外部から中性子
が承来すると、陰極１の内面にコーテイングされ
たボロン膜３中の10Bと反応し、高速のα粒子と
Li原子核が生じる。
これらの高速荷電粒子が計数管内の電離用ガス
６中を通過する際、ガス分子を電離し、多数の電
子とイオンの対を作る。これを１次電離と呼ぶ。
この電子とイオンは陰極１と陽極２の間に印加さ
れた電界により、それぞれ陽極２および陰極１に
収集されることにより、電極には電気的パルスが
生じる。
６中を通過する際、ガス分子を電離し、多数の電
子とイオンの対を作る。これを１次電離と呼ぶ。
この電子とイオンは陰極１と陽極２の間に印加さ
れた電界により、それぞれ陽極２および陰極１に
収集されることにより、電極には電気的パルスが
生じる。
この際、電子は線状の陽極２の近傍の強い電界
で加速され、ガス分子と衝突した際、電離を引き
起こす。さらに、このとき生じた電子も陽極２へ
の収集過程で加速され、ガス分子と衝突し、電離
を引き起こし、次々と電子イオンの対が増えて行
く。この現象をガス増幅と云う。このガス増幅は
陽極２の近傍の限られた領域内でのみ起こる。ガ
ス増幅の結果、最初のα粒子またはLi原子核の直
接の電離作用により生じた電荷量より大きな電荷
量のパルス信号が生じる。この両者の電荷の比を
ガス増幅率と云い、通常50〜1000の範囲で動作さ
せることが多い。
で加速され、ガス分子と衝突した際、電離を引き
起こす。さらに、このとき生じた電子も陽極２へ
の収集過程で加速され、ガス分子と衝突し、電離
を引き起こし、次々と電子イオンの対が増えて行
く。この現象をガス増幅と云う。このガス増幅は
陽極２の近傍の限られた領域内でのみ起こる。ガ
ス増幅の結果、最初のα粒子またはLi原子核の直
接の電離作用により生じた電荷量より大きな電荷
量のパルス信号が生じる。この両者の電荷の比を
ガス増幅率と云い、通常50〜1000の範囲で動作さ
せることが多い。
ところで、原子炉の中性子束計測などへの適用
に当つては、この信号は電流パルスとして取り扱
われている。この電流パルスの大きさおよび幅
は、ボロン膜中で中性子との核反応の起こる位置
の膜上面からの深さや、生じた荷電粒子が計数管
内のガス中へ飛び出す方向によつて異なる分布を
もつが、電界の印加されたガス中での電子の移動
速度はイオンの場合の約1000倍速いので、電流パ
ルスは殆んど電子の移動による電流のみによつて
決定される。
に当つては、この信号は電流パルスとして取り扱
われている。この電流パルスの大きさおよび幅
は、ボロン膜中で中性子との核反応の起こる位置
の膜上面からの深さや、生じた荷電粒子が計数管
内のガス中へ飛び出す方向によつて異なる分布を
もつが、電界の印加されたガス中での電子の移動
速度はイオンの場合の約1000倍速いので、電流パ
ルスは殆んど電子の移動による電流のみによつて
決定される。
したがつて、パルス幅の目安として、電子が陰
極から陽極近傍のガス増幅を起こす領域まで移動
する時間を選ぶことができる。また、電界強度を
Ｅ、封入ガス圧をＰとし、移動速度をμとする
と、電子の移動速度dx／dtは dx／dt＝μＥ／Ｐ ……(2) で近似できる。ただし、μはガスの種類によつて
決まる定数である。
極から陽極近傍のガス増幅を起こす領域まで移動
する時間を選ぶことができる。また、電界強度を
Ｅ、封入ガス圧をＰとし、移動速度をμとする
と、電子の移動速度dx／dtは dx／dt＝μＥ／Ｐ ……(2) で近似できる。ただし、μはガスの種類によつて
決まる定数である。
したがつて、パルス幅△Ｔは
△Ｔ＝∫dt＝∫ａ′ｂＰ／μＥdx ……(3)
で与えられる。ここで、a′は陽極近傍のガス増幅
領域の半径、ｂは陰極の半径である。また、ａを
陽極半径とすると、電界Ｅは Ｅ＝−Ｖ／ｌｎｂ／ａ １／ｘ ……(4) となる。ここで、Ｖは電極間の電圧であり、ｘは
陽極中心軸からの距離である。この(4)式と(3)式に
代入して、パルス幅△Ｔを求めると、 △Ｔ＝Ｐｌｎｄ／ａ／２μＶ（b2−a′2） ……(5) となる。a′はｂに比べて小さく、(5)式は △Ｔ＝Ｐｂ２ｌｎｂ／ａ／２μＶ と近似できる。
領域の半径、ｂは陰極の半径である。また、ａを
陽極半径とすると、電界Ｅは Ｅ＝−Ｖ／ｌｎｂ／ａ １／ｘ ……(4) となる。ここで、Ｖは電極間の電圧であり、ｘは
陽極中心軸からの距離である。この(4)式と(3)式に
代入して、パルス幅△Ｔを求めると、 △Ｔ＝Ｐｌｎｄ／ａ／２μＶ（b2−a′2） ……(5) となる。a′はｂに比べて小さく、(5)式は △Ｔ＝Ｐｂ２ｌｎｂ／ａ／２μＶ と近似できる。
ところで、中性子の検出感度は10Bの量によつ
て決まるが、陰極内面にコーテイングされるボロ
ン膜を厚くしすぎると、α粒子Li原子核の飛程が
有限であること、およびボロン膜の中性子吸収効
果のため、中性子検出感度は必ずしもボロン膜の
厚さに比例して大きくならず、最適膜厚が存在す
る。通常、この厚さは0.3〜0.8mg／cm2の間に選ば
れており、感度の高い計数管を得るためには、従
来、陰極の径を太くし、ボロンをコーテイングす
ることにより、表面積を大きくする方法が採られ
ていた。
て決まるが、陰極内面にコーテイングされるボロ
ン膜を厚くしすぎると、α粒子Li原子核の飛程が
有限であること、およびボロン膜の中性子吸収効
果のため、中性子検出感度は必ずしもボロン膜の
厚さに比例して大きくならず、最適膜厚が存在す
る。通常、この厚さは0.3〜0.8mg／cm2の間に選ば
れており、感度の高い計数管を得るためには、従
来、陰極の径を太くし、ボロンをコーテイングす
ることにより、表面積を大きくする方法が採られ
ていた。
この際、通常ガス圧Ｐはα粒子やLi原子核のエ
ネルギが計数管内のガス中で丁度全て全て失われ
るよう、Pbの積が一定になるように選ばれる。
なお、計数管の長さを長くする方法は製作上困難
であることおよび測定場所の制限などのため、不
適当である場合が多い。
ネルギが計数管内のガス中で丁度全て全て失われ
るよう、Pbの積が一定になるように選ばれる。
なお、計数管の長さを長くする方法は製作上困難
であることおよび測定場所の制限などのため、不
適当である場合が多い。
ところで、高感度化のため管径を太くすると、
特に、原子炉への応用などに際して、以下に述べ
るような不都合が生じる。すなわち、原子炉への
応用においては、γ線と中性子が混在した場で、
中性子のみを計測することが要求される。γ線が
入射すると、一定の割合で陰極壁から計数管内の
ガス中へ２次電子が放出する。この２次電子はガ
スを電離するので、中性子の場合と同様、電気的
パルスが生じる。
特に、原子炉への応用などに際して、以下に述べ
るような不都合が生じる。すなわち、原子炉への
応用においては、γ線と中性子が混在した場で、
中性子のみを計測することが要求される。γ線が
入射すると、一定の割合で陰極壁から計数管内の
ガス中へ２次電子が放出する。この２次電子はガ
スを電離するので、中性子の場合と同様、電気的
パルスが生じる。
このγ線によるパルスは中性子パルスに比べ、
十分小さいので、波高弁別技術を用いて中性子パ
ルスのみを容易に計数できる。しかし、外部のγ
線束が強くなると、γ線パルスの発生率が増加す
るため、γ線パルスの重なりが生じ、多くのパル
スが重なつてくると、やがて中性子パルスと同程
度の大きさになり、中性子パルスの弁別が不可能
になる。
十分小さいので、波高弁別技術を用いて中性子パ
ルスのみを容易に計数できる。しかし、外部のγ
線束が強くなると、γ線パルスの発生率が増加す
るため、γ線パルスの重なりが生じ、多くのパル
スが重なつてくると、やがて中性子パルスと同程
度の大きさになり、中性子パルスの弁別が不可能
になる。
このパルスの重なり率は、パルス発生率とパル
ス幅の積に比例する。また、γ線パルス発生率は
外部γ線束の強さと、陰極表面積に比例する。し
たがつて、ボロンコーテイング比例計数管の中性
子感度を大きくするため、陰極径ｂを大きくする
と、中性子計測上許容できる外部γ線束の強さは
b2に反比例して小さくなる。
ス幅の積に比例する。また、γ線パルス発生率は
外部γ線束の強さと、陰極表面積に比例する。し
たがつて、ボロンコーテイング比例計数管の中性
子感度を大きくするため、陰極径ｂを大きくする
と、中性子計測上許容できる外部γ線束の強さは
b2に反比例して小さくなる。
この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、計数管の径を太くする代わり
に、もとのままの計数管を複数本束ね合わせて、
１つの中性子計数管とすることにより、中性子感
度は高く、しかもパルス幅の狭いボロンコーテイ
ング型の比例計数管を組み合わせた中性子検出器
を提供することを目的とする。
なされたもので、計数管の径を太くする代わり
に、もとのままの計数管を複数本束ね合わせて、
１つの中性子計数管とすることにより、中性子感
度は高く、しかもパルス幅の狭いボロンコーテイ
ング型の比例計数管を組み合わせた中性子検出器
を提供することを目的とする。
以下、この発明の中性子検出器の実施例につい
て図面に基づき説明する。第２図はその一実施例
の構成を示す断面図である。この第２図におい
て、１０ａ，１０ｂはそれぞれ仕様の等しいボロ
ンコーテイング比例計数管であり、この２本のボ
ロンコーテイング比例計数管はケース１１内に収
納されている。
て図面に基づき説明する。第２図はその一実施例
の構成を示す断面図である。この第２図におい
て、１０ａ，１０ｂはそれぞれ仕様の等しいボロ
ンコーテイング比例計数管であり、この２本のボ
ロンコーテイング比例計数管はケース１１内に収
納されている。
ボロンコーテイング比例計数管１０ａ，１０ｂ
は円筒状の陰極１ａ，１ｂを有しており、また、
この陰極１ａ，１ｂの中心に線状の陽極２ａ，２
ｂがそれぞれ設置されている。各陰極１ａ，１ｂ
と陽極２ａ，２ｂは絶縁物４ａ，４ｂにより電気
的に絶縁されている。２つの陰極１ａと１ｂはリ
ード線１３により相互に接続されており、このリ
ード線１３はケース１１に接続されている。つま
り、陰極１ａ，１ｂはリード線１３を介してケー
ス１１に接続されている。
は円筒状の陰極１ａ，１ｂを有しており、また、
この陰極１ａ，１ｂの中心に線状の陽極２ａ，２
ｂがそれぞれ設置されている。各陰極１ａ，１ｂ
と陽極２ａ，２ｂは絶縁物４ａ，４ｂにより電気
的に絶縁されている。２つの陰極１ａと１ｂはリ
ード線１３により相互に接続されており、このリ
ード線１３はケース１１に接続されている。つま
り、陰極１ａ，１ｂはリード線１３を介してケー
ス１１に接続されている。
また、陽極２ａ，２ｂはリード線１２により相
互に接続されており、このリード線１２を通して
外部に引き出されるようになつている。リード線
１２とケース１１間は絶縁物１４により電気的に
絶縁されている。
互に接続されており、このリード線１２を通して
外部に引き出されるようになつている。リード線
１２とケース１１間は絶縁物１４により電気的に
絶縁されている。
次に、以上のように構成されたこの発明の中性
子検出器の動作について説明する。陰極１ａ，１
ｂを接続しているリード線１３に対して（ケース
１１に対して）、リード１２に正の高電圧を供給
すれば、２本のボロンコーテイング比例計数管１
０ａ，１０ｂは１本のみの場合と同じように動作
するので、パルス幅は１本のボロンコーテイング
比例計数管の場合と同じままであり、しかも、中
性子感度の方は２本のボロンコーテイング比例計
数管の和となる。したがつて、１本のボロンコー
テイング比例計数管の２倍となる。
子検出器の動作について説明する。陰極１ａ，１
ｂを接続しているリード線１３に対して（ケース
１１に対して）、リード１２に正の高電圧を供給
すれば、２本のボロンコーテイング比例計数管１
０ａ，１０ｂは１本のみの場合と同じように動作
するので、パルス幅は１本のボロンコーテイング
比例計数管の場合と同じままであり、しかも、中
性子感度の方は２本のボロンコーテイング比例計
数管の和となる。したがつて、１本のボロンコー
テイング比例計数管の２倍となる。
これにより、許容できる外部γ線束の強さは感
度を２倍にしても、陰極表面積が２倍になり、γ
線パルス発生率が２倍になつた分だけ減少し、半
分になるのみであり、従来の陰極を太くする方法
に比べて大幅な改善効果があることがわかる。
度を２倍にしても、陰極表面積が２倍になり、γ
線パルス発生率が２倍になつた分だけ減少し、半
分になるのみであり、従来の陰極を太くする方法
に比べて大幅な改善効果があることがわかる。
なお、上記実施例では、２本のボロンコーテイ
ング比例計数管１０ａ，１０ｂの陰極１ａ，１ｂ
をケース１１に電気的に接続した場合を示した
が、この陰極１ａ，１ｂをケース１１から電気的
に絶縁し、２本のボロンコーテイング比例計数管
１０ａ，１０ｂの陰極１ａ，１ｂを接続したリー
ド線１３をケース１１から電気的に絶縁して外部
に引き出してもよい。
ング比例計数管１０ａ，１０ｂの陰極１ａ，１ｂ
をケース１１に電気的に接続した場合を示した
が、この陰極１ａ，１ｂをケース１１から電気的
に絶縁し、２本のボロンコーテイング比例計数管
１０ａ，１０ｂの陰極１ａ，１ｂを接続したリー
ド線１３をケース１１から電気的に絶縁して外部
に引き出してもよい。
さらに、上記実施例では、同仕様のボロンコー
テイング比例計数管１０ａ，１０ｂを２本組み合
わせた場合を示したが、若干の仕様の異なる場合
であつても、以上述べた効果は同様であり、ま
た、ケース１１の内部に収容するボロンコーテイ
ング比例計数管の本数に制限のないことも明らか
である。そして、ケース１１を気密構造とする場
合、個々のボロンコーテイング比例計数管の陰極
は気密構造とせず、ケース内全体に電離用ガスを
充填することも可能である。
テイング比例計数管１０ａ，１０ｂを２本組み合
わせた場合を示したが、若干の仕様の異なる場合
であつても、以上述べた効果は同様であり、ま
た、ケース１１の内部に収容するボロンコーテイ
ング比例計数管の本数に制限のないことも明らか
である。そして、ケース１１を気密構造とする場
合、個々のボロンコーテイング比例計数管の陰極
は気密構造とせず、ケース内全体に電離用ガスを
充填することも可能である。
以上詳述したように、この発明の中性子検出器
によれば、複数本のボロンコーテイング比例計数
管をケース内に収納するとともに、各陰極同志、
各陽極同志を電気的に接続し、これらを互いに電
気的に絶縁した状態でケースの外部に取り出すよ
うにしたので、パルス幅は１本のボロンコーテイ
ング比例計数管と同じで、中性子感度はボロンコ
ーテイング比例計数管の和となり、許容できる外
部γ線束の強さはγ線パルス発生率が増えた分だ
け、減少するのみであり、陰極の径を太くする場
合よりも大幅に改善できるものである。
によれば、複数本のボロンコーテイング比例計数
管をケース内に収納するとともに、各陰極同志、
各陽極同志を電気的に接続し、これらを互いに電
気的に絶縁した状態でケースの外部に取り出すよ
うにしたので、パルス幅は１本のボロンコーテイ
ング比例計数管と同じで、中性子感度はボロンコ
ーテイング比例計数管の和となり、許容できる外
部γ線束の強さはγ線パルス発生率が増えた分だ
け、減少するのみであり、陰極の径を太くする場
合よりも大幅に改善できるものである。
第１図は従来のボロンコーテイング比例計数管
を示す断面図、第２図はこの発明の中性子検出器
の一実施例の構成を示す断面図である。 １ａ，１ｂ……陰極、２ａ，２ｂ……陽極、４
ａ，４ｂ，１４……絶縁物、１０ａ，１０ｂ……
ボロンコーテイング比例計数管、１１……ケー
ス、１２，１３……リード線。
を示す断面図、第２図はこの発明の中性子検出器
の一実施例の構成を示す断面図である。 １ａ，１ｂ……陰極、２ａ，２ｂ……陽極、４
ａ，４ｂ，１４……絶縁物、１０ａ，１０ｂ……
ボロンコーテイング比例計数管、１１……ケー
ス、１２，１３……リード線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数本のボロンコーテイング比例計数管を１
つのケース内に収納するとともに、各陰極を相互
に電気的に接続し、各陽極を相互に電気的に接続
し、各陰極と各陽極を互いに電気的に絶縁した状
態で上記１つのケースから外部に導出してなるこ
とを特徴とする中性子検出器。 ２ 複数本のボロンコーテイング比例計数管は仕
様が同一であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の中性子検出器。 ３ 複数本のボロンコーテイング計数管はそれぞ
れ若干の仕様の異なるものを使用することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の中性子検出
器。 ４ ケース内は気密構造とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の中性子検出器。 ５ 各陰極はケースに共通に接続されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の中性子検出
器。 ６ 各陰極はケースから絶縁して外部に導出され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
中性子検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7255678A JPS54163090A (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Neutron detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7255678A JPS54163090A (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Neutron detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54163090A JPS54163090A (en) | 1979-12-25 |
| JPS6135656B2 true JPS6135656B2 (ja) | 1986-08-14 |
Family
ID=13492739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7255678A Granted JPS54163090A (en) | 1978-06-14 | 1978-06-14 | Neutron detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54163090A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63107649U (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6206948B2 (ja) * | 2012-06-26 | 2017-10-04 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | 二次元ｔｏｆパルス中性子検出器 |
-
1978
- 1978-06-14 JP JP7255678A patent/JPS54163090A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63107649U (ja) * | 1986-12-27 | 1988-07-11 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54163090A (en) | 1979-12-25 |
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