第 4 章 放射 核共鳴散乱実験 高性能
4.1 HfO 2 粒子添 ン 用い APD ン
4.1.2 HfO 2 粒子添 ン 載 APD ン
ン検出器 特性評価
実験 論文2.2.1 述 検出器 い ン
EJ-256 前 4.1.1 明 HfO2-PLS 交換 評価 比較
厚 程度 EJ-256 ン (鉛添 5wt% φ3 mm搬t1 mm) 載
場合 測定 PF BL-14A い 3.1.1 3.1.2 述 測定方法
様 方法 波高 測定 時間 測定( ン 運転) 行 入射 X 線 61 放射 核共鳴散乱 想定
67.41 keV Hf-K吸 端 い60.00 keV 測定 4.2
時間 示 ン Hf-LX線 Si-APD 直接検出
強度 入射X線 ：67.41 keV 場合 60 keV
比 約 6 倍増大 結果 時間 測定 行う う 場合
HfO2-PLS Hf-K吸 端65.35 keV 以 入射 X線 い 使う
考え
83
4.2： HfO2 粒子添 ン 載 APD ン
ン検出器 時間 赤線：入射 X 線 67.41 keV 黒
線：入射X線 60.0 keV 動作温度−33℃ 逆 電 +382 V
素127 核共鳴 57.61 keV Hf-LX線 直接検出
目立 い 素127 核共鳴散乱実験 想定 入射X 線
57.61 keV 測定 行 4.3 HfO2-PLS 載 場合 EJ-256
ン 載 場合 波高 示 ン ン
置 EJ-256 場合 149 ch HfO2 粒子添 ン
173 ch 置 ン 発 比例 HfO2
-PLS EJ-256 比 発 約20%増大 考え 検出効率 EJ-256
7.2み0.1% HfO2-PLS 5.8み0.1% あ
HfO2-PLS 固 検出効率 2.1.1 EJ-256 様 計算 酸
10wt% 占 1立方 ン 当 炭素原子数 水素原子数
比 EJ-256 炭素 率 式 82.3% 計算 水
素 率 7.7%
wt% × . × + .. × = . wt%
以 率 X 線測定 用い HfO2-PLS 密度 測定値：1.13 g/cm3
X線 ン 通過 距 ：3 mm 仮定 場合 HfO2-PLS
EJ-256 検出効率 計算値 4.4 示 57.6 keV X線 場合 HfO2-PLS
固 検出効率 9.1% EJ-256 固 検出効率：7.9% 回 実験 HfO2
-84
PLS 検出効率 EJ-256 回 原因 ン 酸
均 X 線 通過 領域 酸
率 10wt% 考え い 記 計算 酸
添 6.2% 場合 実験値 検出効率 あ 5.8%
4.3：HfO2 粒子添 ン 赤線 鉛添
ン EJ-256(黒線) 用い APD ン ン検出器 波
高 (57.6 keV X線入射時 動作温度−34℃ 逆 電 +382 V)
4.4：HfO2 粒子添 ン 赤線 鉛添
ン EJ-256(黒線) 固 検出効率 計算値 2
X線通過距 ：3 mm 仮定 計算
85
4.5 時間 示 0 ns 立 時間 解能 HfO2-PLS
0.34み0.06 ns EJ-256 ン 0.54み0.06 ns 得
4.5：57.6 keV X線入射時 APD ン ン検出器 時間
赤線：HfO2 粒子添 ン 黒線：EJ-256
HfO2-PLS EJ-256 0.2 ns時間 解能 向 HfO2-PLS 波高 約
20％増大 動作条件 あ 3.13 示 EJ-256 場合
ン ン 信号 波高 40%増大 0.1 ns 以 時間 解能 向
波高 大 時間 解能 改善 直接 原因 考え い 波形 着目 HfO2-PLS 時間 解能 い 検討
4.6 (Tektronix TDS6804B 周波数帯域：8 GHz) 観測
HfO2-PLS EJ-256 波形 示 波形 機能
512個 波形 均 あ 特性 表4.2 様 測定
立 時間 HfO2-PLS 1.1 ns EJ-256 1.6 ns 比較
短い値 立 時間 短 時間 減少
時間 解能 改善 考え 立 時間 遊い EJ-256 PPO
POPOP 2種類 蛍 体 使用 い 考え HfO2-PLS
蛍 体 b-PBD 1 成 あ 考え い ン ン
立 時間 X 線 ン 中 相互作用 蛍 体 励起 要 時間 決 HfO2-PLS 移動 段階数 少 い 発 速い 考え
86
4.6：HfO2-PLS EJ-256 載 APD ン ン検出器
出力 波形 512個 波形 均値 赤線：HfO2-PLS 黒線：EJ-256
表4.2：HfO2-PLS EJ-256 載 APD ン ン検出器
出力 波形 512個 波形 均値
波形 HfO2-PLS EJ-256
波高 (mV) 69±1 56±1
幅 (ns FWHM) 3.4±0.1 3.9±0.1
立 時間 (ns) 1.1±0.1 1.6±0.1
4.2 4-ch 比例 Si-APD 素子 検出器
核共鳴 前方 散乱 実験 検 出効 率 ン
Si-APD素子 複数直列 並 X線 ン 通過
距 延 方法 4 ン 比例 Si-APD 素
子 ン ン検出器 4-ch高速APD ン ン検出器
製作 BL-14A 特性評価 行
製作 検出器 4.7 (a) 示 4素子S8664型APD (浜
社 S8664-5041 樹脂 面3搬3 mm2) 2個並 う 直列4
個 EJ-256 ン (Eljen社 EJ-256 鉛添 ：5wt% 3搬3 mm2搬t3 mm) 装着 4-ch高速APD ン ン検出器 あ APD 素
子 4素子 基 向 配置 3搬3 mm2 搬4 36 mm2
87 感面積 検出器 試料 近 立体角 大 試料 散
乱 核放射線 検出 放射 吸 法 応用 能
(a) (b)
4.7：(a) 4素子S8664型APD 写真 (b) EJ-256 ン 装着
4-ch高速APD ン ン検出器 部 組 込 写真 Ch1～Ch4
4 素子 信号 出
検出部 3.3節 様 検出器 真空容器 固定 素子
ン ( 社 TDC-1020A) 温度制御 行
真空容器 ン 製 変更 金抵 体 APD 固定 銅
空 穴 固定 4.7 (b) う Ch1 Ch2 Ch3 Ch4 標識
素子 LEMO端子 信号 立 出 う 配線 電 高 電 源 各 素 子 供 給 電 源
ORTEC478 使用 温度計 流 電流 起因 高周波 減
APD基 接触 真空容器 GND端子 銅線 結び 接地経
路 追
検出器 放射 核共鳴前方散乱( 193 共鳴準 ：73.04 keV 半減
期：6.09 ns) 応用 想定 Ch1 入射 4 ン 貫
88
方向 進行 X線 (73.04 keV φ0.1 mm) 検出 う配置 波
高 測定方法 3.1.1 明 様 あ 電荷積 型 ン
(Canberra 2001A 感度2 V/pC) 主増幅器(ORTEC 572 Fain gain：1.0 Corse gain：
100) 使用 4.8 APD 動作温度−22℃ 逆 電 −402 V
設定 X線 照射時 波高 あ Ch1 Ch2 置 120
み2 ch Ch3 Ch4 置 183み1 ch 基 配置
Ch1 Ch2 基 Ch3 Ch4 得 波高 大 い結果
実用 全 ン 波高 程度 あ 調整 や い 波高
程度 う 逆 電 調 条件 各 ン
置 測定値 計算値 検出効率 表 4.3 示 検出効率 計算値
電吸 EJ-256(鉛添 ：5wt%) 固 検出効率 用い Ch1
後段 場合 前段 ン 入射 X 線 子数 減衰 ン
散乱 含 全吸 (9.9%) 考慮 計算 各 ン ン
X 線 通過 距 3 mm 仮定 各 ン 測定値 計算値
少 回 検出効率 総和 16.5±0.4%
4.8：73.04 keV X線 測定 4-ch高速APD ン ン検出器
波高 全 動作温度−22℃ 逆 電 −402 V
89 表4.3：4-ch高速APD ン ン検出器 得 波高
ン ン信号 置 検出効率 測定値 計算値 動作温度 全 −22℃
ン 番号 逆 電 値/
検出効率 総和
置 (ch)
検出効率 (%)
検出効率 計算値 (%)
Ch1 −406 V 180 4.6 4.2
Ch2 −406 V 200 4.8 3.8
Ch3 −402 V 184 3.9 3.4
Ch4 −402 V 182 3.2 3.1
検出効率 総和 16.5±0.4 14.5
PF ン ン 運転 73.04 keV X線(φ0.1 mm)
3.1.2 様 時間 時間 測定 行
ン 場 合 高 周 波 ン (KEYCOM 社 LNA12-4 増 幅 率:60dB) 使用 Ch1 場合 出力 波形 4.9 示 幅4
ns (FWHM) 高速 観測 表4.3 逆 電 温度 動
作条件 い Ch2 Ch3 Ch4 場合 様 波形 観測
4.10 ン 頭部 置 0 ns Ch1 Ch4 時間
示 温度 逆 電 表4.3 示 波高 程度 条件 設定
Ch1 時間 解能(FWHM) 0.66 ns Ch4 0.51 ns 表4.4
各 ン 置 測定値 計算値 検出効率 示 検出効率 総和 15.8±0.4% 193 放射 核共鳴前方散乱 い 実用的 結果 得 見込 得
90
4.9：Ch1 73.04 keV X線照射時 4-ch高速APD ン ン検出器
波形 動作温度−22℃ 逆 電 −406 V
4.10：Ch1 黒点 Ch4 紫丸 4-ch高速APD ン ン検出器
時間
91 表4.4：4-ch高速APD ン ン検出器
時間 解能 検出効率 測定値 計算値 動作温度 全 −22℃ ン 番号
逆 電 値
CFD 電 値/
検出効率 総和
時間 解能 (ns FWHM)
み0.05 ns
検出効率 (%)
検出効率 計算値(%)
Ch1 −406 V −80 mV 0.66 4.6 4.2
Ch2 −406 V −90 mV 0.63 4.2 3.8
Ch3 −402 V −85 mV 0.53 3.8 3.4
Ch4 −402 V −80 mV 0.51 3.2 3.1
検出効率 総和 15.8±0.4 14.5