3Dプリンタを用いた新規核反応測定装置の開発

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ホウ素中性子捕捉療法における被ばく線量評価で重要な要素である14N(n,p)14C 反応を、熱中性子領域から100keV の入射中性子エネルギー範囲において高精度で測定を行い、現在の不十分な核反応データを大幅に補完することが本研究の目的である。試料内でのエネルギー損失の問題から、精度の向上が難しかった中性子が入射した際の荷電粒子生成反応断面積を測定するための試料添加型シンチレータを製作した。測定対象物質をシンチレータに添加することでエネルギー損失を理論上なくすことができ、測定対象の試料を増やすことができるためより高い精度での測定が期待できる。研究対象の14Nに加えて、反応断面積がよく知られている6Liと10Bを添加したシンチレーション検出器を製作し、東工大のペレトロン加速器、及び大強度陽子加速器施設(J-PARC)の中性子核反応測定装置を用いて実験を行った。初めに行ったペレトロン加速器を用いた実験の結果、添加試料を加えていないシンチレーション検出器と測定物質を添加したシンチレーション検出器で波高スペクトルに大きな差異が見られ、荷電粒子発生反応を検出できることが分かった。しかしながら、ガンマ線をはじめとするバックグラウンドが大きく、14N(n,p)14C反応のような断面積の小さい反応はバックグラウンドの除去が大きな課題となることが分かった。J-PARCでの実験では、バックグラウンドを除去するためにデジタル回路による波形弁別を行った。波形弁別の結果、ガンマ線と荷電粒子による事象を弁別できることが分かった。