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。

14N(n,p)14C反应是硼中子俘获疗法中暴露剂量评估的重要要素，其目的是在从热中子区到100keV的入射中子能量范围内进行高精度测量。这项研究是为了显着补充我们创建了一个添加样品的闪烁体来测量中子入射时的带电粒子形成反应截面，但由于样品内的能量损失，这种方法很难提高精度。通过将待测物质添加到闪烁体中，理论上可以消除能量损失，并且可以增加待测样品的数量，从而可以进行更高精度的测量。除了研究目标 14N 之外，我们还创建了一种闪烁探测器，将 6Li 和 10B 添加到东京工业大学 Pelletron 加速器和高强度质子加速器设施（J- PARC）使用反应测量装置进行实验。使用Pelletron加速器进行的第一次实验的结果是，在未添加样品的闪烁检测器和添加了测量物质的闪烁检测器之间，脉冲高度光谱存在较大差异，这表明可以检测到带电粒子生成反应。塔。然而，人们发现，诸如伽马射线引起的背景很大，背景去除成为小截面反应（如 14N(n,p)14C 反应）的主要问题。在 J-PARC 的实验中，使用数字电路进行波形辨别以去除背景。作为波形辨别的结果，发现可以辨别由伽马射线和带电粒子引起的事件。