波形解析による中性子比例計数管のエネルギースペクトル測定精度の改善に関する研究

本研究では主として^3He中性子比例計数管の信号波形の取扱いのため、10nsec/10bitのADCにより測定した電荷増幅器の出力信号波形データを蓄積し、高速のワークステーション上で対話型信号波形演算処理プログラムを開発した。信号波形処理は以下の2方式により行なった。1)波形の立ち上がり形状について、波高値に対する規定の割合に達するまでの時間及び、その間に得られる波形の面積を計算した。それらの比より、荷電粒子飛跡中の電荷分布を反映したパラメタが得られると考え、パラメタ空間上でパルスの分類を行なった。2)単位電荷が比例計数管内部に生成した場合の信号波形の応答を計算及び実験により求め、これを用いて測定信号波形にデコンボリューションを施し、一次生成電荷分布の推定を行なった。1)の結果により熱中性子の測定において壁効果を生じた信号波形の推定が可能となった他、端効果の影響とみられるパルスのグループが観察された。また2)より求まる陽極到達電荷分布の対称性に着目すれば、荷電粒子の種類による電離密度の大小、トラックの広がりに関わらず陽極線に平行に生じたトラックの推定が可能と考えられる。実際に対称性の良いものについて選別を試みた結果、壁効果の抑制及びエネルギー分解能の向上が見られた。これら一連の過程で一次電離電荷の収集過程のばらつきが波高値に大きく影響を与えていることが予想されたので、ピーク波高値ではなく電荷増幅器の時定数を保ったまま、波高のピークを数musecスキップしその後の波高を求めることにしたところ熱中性子ピークに対してメーカーの実測値4.4%FWHMに対し、1.6%FWHMのエネルギー分解能が最終的に得られた。以上の結果より中性子比例計数管においては信号波形の取扱いが重要であり、本研究で試みたような信号波形処理法を更に発展させていくことが必要であると考えられる。

本研究では主として^3He中性子比例計数管の信号波形の取扱いのため、10nsec/10bitのADCにより測定した電荷増幅器の出力信号波形データを蓄積し、高速のワークステーション上で対話型信号波形演算処理プログラムを開発した。信号波形処理は以下の2方式により行なった。1)波形の立ち上がり形状について、波高値に対する規定の割合に達するまでの時間及び、その間に得られる波形の面積を計算した。それらの比より、荷電粒子飛跡中の電荷分布を反映したパラメタが得られると考え、パラメタ空間上でパルスの分類を行なった。2)単位電荷が比例計数管内部に生成した場合の信号波形の応答を計算及び実験により求め、これを用いて測定信号波形にデコンボリューションを施し、一次生成電荷分布の推定を行なった。1)の結果により熱中性子の測定において壁効果を生じた信号波形の推定が可能となった他、端効果の影響とみられるパルスのグループが観察された。また2)より求まる陽極到達電荷分布の対称性に着目すれば、荷電粒子の種類による電離密度の大小、トラックの広がりに関わらず陽極線に平行に生じたトラックの推定が可能と考えられる。実際に対称性の良いものについて選別を試みた結果、壁効果の抑制及びエネルギー分解能の向上が見られた。これら一連の過程で一次電離電荷の収集過程のばらつきが波高値に大きく影響を与えていることが予想されたので、ピーク波高値ではなく電荷増幅器の時定数を保ったまま、波高のピークを数musecスキップしその後の波高を求めることにしたところ熱中性子ピークに対してメーカーの実測値4.4%FWHMに対し、1.6%FWHMのエネルギー分解能が最終的に得られた。以上の結果より中性子比例計数管においては信号波形の取扱いが重要であり、本研究で試みたような信号波形処理法を更に発展させていくことが必要であると考えられる。