Development of a current-mode neutron gas detector with a large dynamic range for BNCT

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ホウ素中性子捕捉療法で利用される10^9 cm^-2 s^-1以上の熱外中性子が測定でき、かつ一般的な中性子場の強度である10^4～10^5 cm^-2 s^-1のフラックスの熱外中性子が測定できる検出器として、指頭型電離箱形式の中性子用ガス検出器を設計、試作した。検出器は、10mm直径、10mm長さ程度のチャンバー内に中心電極となる針が突き出ている構造である。電場を安定させるリング電極の追加し、ガスを封入できる構造にしている。試作品として、中心電極に電圧を印加する方法と、チャンバーの外側に電圧を印加する方法の両方ができるようになっている。チャンバー内に、窒素ガスのみを充てんして、医療用電子ライナックを用いた治療レベルの光子の測定をした結果、照射線量と出力電流の妥当な比が得られた。チャンバー内に1気圧の3Heガスと0.2気圧の窒素ガスを充てんして、京都大学複合原子力科学研究所の電子ライナックを用いたパルス白色中性子源を用いた中性子飛行時間実験を行った。パルスモードでの実験の結果、熱中性子、熱外中性子部分を明確に観察することができた。一方で、電流モードでは、外側電極に電圧を印加し、暗電流を抑制できる条件で測定したところ、顕著なS/Nを得ることができない極めて小さな出力であった。今後、窒素ガスに代えてアルゴンガスもしくはクリプトンガスなどの重い希ガスを充てんすることによって、出力電流を増強できるものと考えられる。来年度、ガスについてシミュレーションと実験によって最適な組み合わせを探し、出力の安定度、定量的な考察のため産総研の中性子標準場における試験を進める。