3Dプリンタを用いた新規核反応測定装置の開発

使用3D打印机开发新型核反应测量装置

• 批准号: 22KJ1320
• 负责人: 中野 秀仁
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1320/
• 关键词: ホウ素中性子捕捉療法; 核反応データ; 中性子; 有機シンチレータ; 3D プリンタ

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。

这项研究的目的是测量14n（n，p）14c反应，这是评估硼中子捕获治疗剂量的重要因素，与热中子区域的入射中子能量范围相比，硼中子捕获疗法的准确性很高，从而显着补充了当前的核反应不足。由于样品中的能量损失问题，在中子难以提高准确性的中子（中子难以提高精度）时，制造出样品增添的闪烁体，以测量带电颗粒产生反应的横截面面积。将要测量的物质添加到闪烁体中可以从理论上消除能量损失，并且可以增加测量样品的数量，从而可以期望以更高的精度进行测量。除了进行研究的14N外，还用6LI和10B制造了闪烁探测器，它们具有众所周知的反应横截面区域，并使用东京技术研究所的Peretron Accelerator和中子核反应测量设备（J-PARC）进行了实验。使用Peletron加速器的初始实验表明，在闪烁检测器之间观察到波高光谱的较大差异，而无需添加任何其他样品，并带有添加测得的物质的闪烁检测器，并且可以检测到产生带电颗粒的反应。然而，已经发现，对背景的背景清除是一个重大背景的重大挑战，例如伽玛射线和小的横截面区域，例如14n（n，p）14c反应。在J-PARC的实验中，数字电路进行了波形歧视以消除背景。波形歧视表明，伽马射线和带电颗粒引起的事件可以歧视。