ガリウム結晶熱中性子検出器による環境中性子時系列計測と太陽フレア相関

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高感度熱中性子検出器を使用して環境中熱中性子を測定することにより、たとえば核燃料施設などの臨界安全監視の信頼性向上に寄与するほか、太陽フレア活動と環境中の熱中性子との相関関係についても貴重な情報が得られると期待される。しかしながら、熱中性子検出器の感度が不充分なため、特に時系列測定には高感度熱中性子検出器の開発が強く望まれる。GSO結晶は、近年実用化されたシンチレータであり、電子線や中高エネルギー陽子などのエネルギー測定に適すると報告されている。結晶中に含まれるGd元素は熱中性子捕獲断面積が非常に大きく、結晶の密度も大きいため、GSO結晶を熱中性子検出器として使用すれば高感度測定が可能になると期待できる。実用化の際の問題点は、中性子/ガンマ線の分離を効率良く行う点である。そこで、GSO結晶をプラスチックシンチレータで囲み、両シンチレータからの信号の時間差を利用することが考えられる。この時間差は、プラスチックシンチレータ中での中性子減速時間に相当し、数十ナノ秒程度であると考えられる。ADCでGSO信号の波高を測定すると同時にTACで時間差を測り、遅延時間ゲートのタイミングを遅くしつつ、GSO中性子応答スペクトルの強度変化を詳細に調査した。その結果、15ナノ秒の遅延時間によりガンマ線事象の除去が可能となることがわかった。中性子感度についてはまだ不充分であり、幾何学的形状の最適化を図る必要がある。一方、時系列測定に関しては、ADCのクロック周波数を直接読み込む方法を用いたシステムを開発した。NaIシンチレータにより^<137>Csからのガンマ線時系列測定に成功した。