Fast-neutron measurement using a scintillating fiber stack with neutron beam from (7)Li(p,n)Be-7 reaction

Abstract

Neutron dosimetry in space is not so easy as an ionizing radiation dosimetry. To evaluate neutron dose more accurately, a three-dimensional imaging detector consisting of a scintillating fiber stack has been developed. The recoil nuclei produced by the collision with fast neutron can be identified from the penetrating charged particles by observing the track of the recoil nuclei appearing inside the stack. The recoil nuclei and the electrons produced from gamma rays can be identified by observing each scintillation intensity per unit length along the track. The lower threshold energy capable of measuring by a neutron dosimeter is determined by the technical limit of n-gamma discrimination. The penetrating protons and the recoil protons from neutron interaction can be identified easily and the lower energy limit to identify neutrons and gamma rays is estimated to be 1 - 2 MeV in the scintillating fibers of 0.5 x 0.5 mm. The energy calibration for fast neutrons and their lower energy limit by using approximately 66 MeV neutron beam produced from Li-7(p,n)Be-7 reaction with proton energy of 70 MeV in the E4 beam line of RIKEN Cyclotron is reported.

宇宙における中性子線量測定は電離放射線の線量測定ほど容易ではない。中性子線量をより正確に評価するために、シンチレーションファイバスタックからなる3次元イメージング検出器を開発した。高速中性子との衝突により生成した反跳核は、スタック内に出現する反跳核の飛跡を観測することにより透過荷電粒子から同定できる。ガンマ線から生成される反跳核と電子は、飛跡に沿って単位長さ当たりの各シンチレーション強度を観測することにより同定できる。中性子線量計によって測定できる下限しきい値エネルギーはn-γ弁別の技術的限界により決定される。中性子相互作用からの透過陽子と反跳陽子の同定は容易にでき、中性子とガンマ線を同定するエネルギーの下限は0.5×0.5mmのシンチレーションファイバにおいて1?2MeVと推定した。理研サイクロトロンのE4ビームラインの70MeV陽子エネルギーによるLi-7(p,n)Be-7反応から生成した約66MeV中性子ビームを用いた、高速中性子とそのエネルギー下限に対するエネルギー校正を報告した。