高速中性子テレビジョン用蛍光コンバーターの開発研究

快中子电视荧光转换器的研制

• 批准号: 04452324
• 负责人: 吉井 康司
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04452324/
• 关键词: 高速中性子ラジオグラフィ; 高速中性子テレビジョン; 高感度テレビカメラ; 蛍光コンバーター; 高速中性子源炉; 光電子増倍管

1.研究目的 我々は東京大学高速中性子源炉「弥生」を利用して高速中性子ラジオグラフィの研究を進めている。その結果、鉄および鉛等の重金属内の軽元素の検出、天然ウラン、濃縮ウラン燃料の非破壊検査に対し、固体飛跡検出器CR39を用いた撮影方法でその有効性を確認した。しかし、この撮影方法は、照射、エッチング、転写等に時間がかかり、画像を得るのに約1日必要である。そこで、撮影時間の短縮および実時間撮影を目的に、世界的にもまだ研究されていない高速中性子を高感度に光信号に変換する蛍光コンバーターを開発し、高速中性子テレビジョン法の撮影技術を構築することを目的とした。2.研究方法 高速中性子が光信号に変換するモデルとして、高速中性子がコンバーター内の水素と衝突し、反跳陽子が放出され、そのエネルギーが蛍光体に与えられ発光すると考えた。そこで、数種類の含水素物質と蛍光体との組合わせによるコンバーターの試作を行ない感度測定を行なった。そして、蛍光体の含有量及びコンバーターの厚さをパラメーターとして試作し、最適なコンバーターを求めた。コンバーターの発光量はX線フイルムと蛍光コンバーターを密着させ高速中性子照射を行ない、フイルムの黒化度より推定する方法と、蛍光コンバーターと光電子増倍管を密着して照射を行ない、光電子増倍管の陽極電流を測定する方法により求めた。その後、最適のコンバーターと高感度テレビカメラを用い高速中性子テレビジョンの撮影を試みた。3.研究結果 含水素物質としては、ポリエチレン、シリコンゴム、ポリメチルペンテン、PMMA、CR39樹脂及びポリプロピレンを選択し、蛍光体ZnS(Ag)と混合してコンバーターを試作した。その結果、ポリプロピレン樹脂のコンバーターが一番感度があることがわかった。厚さ1.3mm、ZnS(Ag)含有量50w/oのコンバーターの発光子数は3.4x10^2photons per fast neutronと求まった。また、ZnS(Ag)含有量をパラメーターとした感度測定の結果、約50w/oにおいて感度が高いこと、コンバーターの厚さをパラメーターとした結果では、コンバーターの厚さが2mmを越えると飽和する傾向になることがわかった。なお、発光モデルより解析的にコンバーターの最適値を求めた結果、よく実験結果と一致した。そして、最適の蛍光コンバーターと高感度テレビカメラの組合わせにて、高速中性子テレビ撮影を行なった所、高速中性子束1.8x10^7n-cm^<-2>-s^<-1>の場において、約600枚の画像積算を行なうことにより、高速中性子テレビジョン画像の取得に成功した。

1. Objective: To study the utilization of high speed neutral ion source furnace Yayoi at Tokyo University. The results show that the detection of trace elements in heavy metals such as iron and lead, the detection of natural trace elements, the detection of non-destructive trace elements in concentrated trace fuels, and the verification of the effectiveness of solid trace detectors CR39 have been carried out by means of intermediate analysis methods. The method of photography, illumination, photography, writing, etc. is necessary for about 1 day For example, the shortening of the imaging time and the construction of the imaging technology of the high-speed neutral electron are studied. 2. Research methods: High speed neutrals, light signal conversion, high speed neutrals, water element collision, anti-jump neutrons, light emission, light emission The sensitivity of several kinds of water-containing substances to light is determined. The content and thickness of the light substance are determined by the method of optimization. The amount of light emitted by the X-ray tube is closely related to the high-speed neutral electron irradiation, and the degree of blackening of the X-ray tube is closely related to the high-speed neutral electron irradiation. After the test, the optimal temperature range is determined by the high sensitivity temperature range. 3. The results of the study showed that aqueous substances, such as polychlorid, polychlorid, PMMA, CR39 resin and polychlorid were selected, and ZnS(Ag) and polychlorid were mixed. The result is that the resin is sensitive to the temperature. The thickness is 1.3 mm, the ZnS(Ag) content is 50w/o, and the number of photons emitted is 3.4x10^2 photons per fast neutron. The content of ZnS(Ag) was measured by sensitivity measurement. The sensitivity was about 50w/o. The thickness of ZnS (Ag) was about 2 mm. The optimal value of the analysis result is consistent with that of the analysis result. In addition, the optimal combination of high-sensitivity and high-speed neutral beam imaging, high-speed neutral beam <-2>imaging, field integration of <-1>about 600 images, and high-speed neutral beam imaging were successfully obtained.

项目成果

K.Yoshii et al: "A study on the development of Fast Neutron Television Converter" Proceeding of the Fourth World Conference on Neutron Radiography. (1993)

K.Yoshii 等：“快中子电视转换器发展的研究”第四届世界中子射线照相会议论文集。

K.Yoshii et al: "A study of Television Imaging System for Fast Neutron Radiography" Proceeding of the Fourth World Conference on Neutron Radiography. (1993)

K.Yoshii 等人：“快中子射线照相电视成像系统的研究”第四届世界中子射线照相会议论文集。