中子位置检测器制造技术

本发明专利技术提供能提高位置分辨率的中子位置检测器。中子位置检测器(11)包括：作为阴极的管状的外围器(20)、配置于外围器(20)内的轴心的阳极(21)、以及被封入外围器(20)内的气体(23)。气体包含

【技术实现步骤摘要】
中子位置检测器
本专利技术的实施方式涉及检测中子的入射位置的中子位置检测器。
技术介绍
中子位置检测器装置被用于如下用途：例如在加速器设施中，通过对想要调查的试料照射中子，检测该中子的散射，从而调查试料的特性。中子位置检测装置包括位置灵敏型的中子检测用正比计数管(PSD)即中子位置检测器、以及对来自该中子位置检测器的输出电荷进行处理并运算中子的入射位置的处理电路。中子位置检测器包括成为阴极的管状的外围器，该外围器内的轴心配置有阳极，并且在外围器内封入有包含3He气体以及添加气体的气体。并且，中子射入外围器内后，气体中的3He与中子进行核反应而产生质子和氚，这些质子和氚飞出到气体中使周围的气体电离，在阳极收集电离出的电荷。并且，在处理电路中，基于来自阳极的两端的输出电荷检测中子的入射位置。像这样的中子位置检测装置中，期望提高中子的入射位置的检测精度即位置分辨率。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2003-167062号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术所要解决的课题为，提供一种能提高位置分辨率的中子位置检测器。解决技术问题所采用的技术方案本实施方式的中子位置检测器包括：作为阴极的管状的外围器，配置于外围器内的轴心的阳极，以及封入外围器内的气体。气体包含3He气体以及添加气体。气体的气体组成在以如下四个气体组成点所围成的范围内，使得通过射入外围器内的中子和3He气体的反应而产生的质子和氚在气体中的射程总和达到2.0～2.7mm，该四个气体组成点为：3He气体的分压为5atm且添加气体的分压为1.6atm的第一气体组成点；3He气体的分压为5atm且添加气体的分压为2.3atm的第二气体组成点；3He气体的分压为20atm且添加气体的分压为0.6atm的第三气体组成点；以及3He气体的分压为20atm且添加气体的分压为1.3atm的第四气体组成点。附图说明图1是表示一个实施方式的利用了中子位置检测器的中子位置检测装置的结构图。图2是在上图所示的中子位置检测器中按照(a)(b)(c)的顺序依次对从中子入射到气体电离的动作进行说明的说明图。图3是表示上图所示的中子位置检测器中产生的电荷的位置和密度的关系的图线。图4是表示本实施方式的中子位置检测装置的特性和比较例的特性的表。图5是表示3He气体和CF4气体的分压、与质子和氚在气体中的射程总和的关系的图线。图6是表示3He气体和CF4气体的分压、质子和氚在气体中的射程总和、与可获得2～5pC的输出电荷的工作电压的关系的图线。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的一个实施方式进行说明。如图1所示，中子位置检测装置10包括中子位置检测器11、高压电源12以及处理电路13。处理电路13包括前置放大器14a、14b、AD转换器15以及运算器16等。并且，中子位置检测器11是一维位置灵敏型的中子检测用正比计数管(PSD)。该中子位置检测器11包括管状的外围器20、配置于该外围器20的轴心的阳极21、设于外围器20的两端的端子部22a、22b以及封入外围器20内的气体23。外围器20呈圆管状，轴向较长且两端被封闭。在外围器20的内部设有密闭空间24。阳极21是每单位长度具有固定的电阻值的电阻性芯线。阳极21沿着外围器20内的轴心而配置，其两端与端子部22a、22b相连结且电连接。端子部22a、22b以相对于外围器20绝缘的状态配置于外围器20的两端。阳极21的两端与端子部22a、22b相连结并电连接。气体23被封入外围器20的密闭空间24。气体23包含3He气体以及添加气体。3He气体的分压根据中子的检测效率的规格而被任意设定，因此大致被设定在5～20atm的范围内。添加气体使用CF4气体、CO2气体、CH4气体等。一般在正比计数管中，添加分子性的气体作为急冷气体，但本实施方式中，添加气体的分压高于以往的产品，从而使得通过中子和3He气体的核反应产生的质子和氚在气体23中的射程变短。并且，在气体23的组成中设定3He气体的分压和添加气体的分压，使得质子和氚在气体23中的射程总和达到2.0～2.7mm的范围。高压电源12在作为阴极的外围器20和阳极21之间施加工作电压。工作电压被设定为使得来自阳极21的输出电荷比现有产品要高，达到2～5pC。现有产品中，工作电压被设定为1.3kV～1.8kV，使得输出电荷达到约1pC，本实施方式中，如上文所述，由于将添加气体的分压设定得比现有产品要高，且设定工作电压使得输出电荷变高，因此工作电压被设定为2.0～2.5kV的范围内。处理电路13的前置放大器14a、14b中，将来自中子位置检测器11的两端(以下称为检测器两端)的输出电荷分别转换为电信号并输出。前置放大器14a、14b包括：将施加至中子位置检测器11的高电压分量截止的耦合电容器30a、30b以及将截止了高压分量的输出电荷转换为规定的电信号的运算放大器31a、31b等。AD转换器15将从前置放大器14a、14b输出的检测器两端的电信号(模拟信号)分别转换为数字信号(波形信号)。AD转换器15使用分辨率为14bit(位)以上的元件。例如，AD转换器15也可以利用分辨率为16bit以上的元件。运算器16根据经AD转换器15数字化后的检测器两端的电信号的波形数据分别求出波高，基于这些波高的比来运算中子位置检测器11的轴向上的中子入射位置。接着，说明中子位置检测装置10的动作。利用高压电源12在作为阴极的外围器20和阳极21之间施加工作电压。并且如图2(a)、图2(b)所示，中子n射入外围器20内后，中子n和3He气体发生核反应，产生质子p和氚T。图2(b)所示的A是核反应发生的位置，并且是质子p和氚T产生的位置。如图2(c)所示，质子p具有约574keV的能量，氚T具有191keV的能量，这些质子p和氚T朝互为相反的方向飞出到气体23中，由于与周围的气体23的原子、分子发生冲突而逐渐失去能量并停止。质子p和氚T与气体23发生冲突时，质子p和氚T的能量的一部分被赋予气体23并使其电离，产生电荷e。利用形成在作为阴极的外围器20和阳极21之间的电场将产生的电荷e收集至阳极21。由此，从阳极21的两端分别输出与从阳极21中电荷e的收集位置到阳极21的两端为止的各距离对应的比例的输出电荷。此外，电荷e与阳极21再耦合时，产生对中子位置检测器11的工作造成不良影响的紫外线，但利用添加气体吸收紫外线，使中子位置检测器11的工作稳定。来自检测器两端(阳极21的两端)的输出电荷经前置放大器14a、14b转换为电信号，从前置放大器14a、14b输出的检测器两端的电信号经AD转换器15转换为数字信号(波形信号)。运算器16中，根据经AD转换器15数字化后的检测器两端的电信号的波形数据分别求出波高，基于这些波高的比来运算中子位置检测器11的轴向上的中子入射位置。并且，在中子位置检测装置10中期望提高位置分辨率。位置分辨率是作为在中子位置检测器11的一点有多个中子射入而求出的位置分布的扩展宽度。如图2(c)所示，电荷e在从质子p和氚T产生的位置A到停止的范围内产生。由于质子p和氚T的质量和能量不同，因此从核反应发生的位置A到停止为止的射程各不相同。因此，如图3所示，通过质子p和氚T所生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中子位置检测器，其特征在于，包括：作为阴极的管状的外围器；配置于该外围器内的轴心的阳极；以及包含3He气体以及添加气体并被封入所述外围器内的气体，所述气体的气体组成在以如下四个气体组成点所围成的范围内，使得通过射入所述外围器内的中子和所述3He气体的反应而产生的质子和氚在所述气体中的射程总和达到2.0～2.7mm，该四个气体组成点为：所述3He气体的分压为5atm且所述添加气体的分压为1.6atm的第一气体组成点；所述3He气体的分压为5atm且所述添加气体的分压为2.3atm的第二气体组成点；所述3He气体的分压为20atm且所述添加气体的分压为0.6atm的第三气体组成点；以及所述3He气体的分压为20atm且所述添加气体的分压为1.3atm的第四气体组成点。

【技术特征摘要】
2017.05.15 JP 2017-0961711.一种中子位置检测器，其特征在于，包括：作为阴极的管状的外围器；配置于该外围器内的轴心的阳极；以及包含3He气体以及添加气体并被封入所述外围器内的气体，所述气体的气体组成在以如下四个气体组成点所围成的范围内，使得通过射入所述外围器内的中子和所述3He气体的反应而产生的质子和氚在所述气体中的射程总和达到2.0～2.7mm，该四个气体组成点为：所述3He气体的分压为5atm且所述添加气体的分压为1.6atm的第一气体组成点；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：疋田宪之，大川清文，石泽和哉，
申请(专利权)人：东芝电子管器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP