特開 2024-32148 中性子線源位置測定装置および中性子線源位置測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032148

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】中性子線源位置測定装置および中性子線源位置測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 3/00 20060101AFI20240305BHJP

   G01T 1/36 20060101ALI20240305BHJP

   G01T 1/29 20060101ALI20240305BHJP

   G21K 5/02 20060101ALI20240305BHJP

   G21K 1/00 20060101ALI20240305BHJP

   G21K 4/00 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

G01T3/00 G

G01T1/36 Z

G01T1/29 Z

G21K5/02 N

G21K1/00 N

G21K4/00 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135645

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】500216466

【氏名又は名称】住重アテックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】上本 龍二

(72)【発明者】

【氏名】鵜野 浩行

(72)【発明者】

【氏名】日塔 光一

(72)【発明者】

【氏名】上松 幹夫

【テーマコード（参考）】

2G083

2G188

【Ｆターム（参考）】

2G083AA03

2G083AA10

2G083BB04

2G188AA25

2G188AA27

2G188BB05

2G188BB06

2G188BB09

2G188CC08

2G188DD09

2G188DD30

2G188DD47

2G188EE37

(57)【要約】

【課題】中性子線源の位置を簡便に測定する。
【解決手段】中性子線源位置測定装置１０は、中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータ１２と、金属板コンバータ１２の基準点２０の位置を識別するためのマーカと、基準点２０を通る基準軸２２上において、金属板コンバータ１２から中性子線源９６側に離れて配置され、閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータ１２よりも大きい材料で構成される中性子吸収体１４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータと、
前記金属板コンバータの基準点の位置を識別するためのマーカと、
前記基準点を通る基準軸上において、前記金属板コンバータから中性子線源側に離れて配置され、前記閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が前記金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第１中性子吸収体と、を備えることを特徴とする中性子線源位置測定装置。

【請求項2】

前記金属元素は、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、モリブデン（Ｍｏ）または金（Ａｕ）であることを特徴とする請求項１に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項3】

前記第１中性子吸収体は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）およびタングステン（Ｗ）の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項２に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項4】

前記第１中性子吸収体は、前記基準軸上に開口が設けられるリング形状または枠形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項5】

前記マーカは、前記金属板コンバータに設けられる貫通孔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項6】

前記マーカは、前記基準軸上において、前記金属板コンバータの前記中性子線源側の表面に近接して配置され、前記閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が前記金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第２中性子吸収体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項7】

前記第２中性子吸収体は、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）およびタングステン（Ｗ）の少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項６に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項8】

前記基準軸上において、前記第１中性子吸収体よりも前記中性子線源側に配置され、前記金属板コンバータと同じ金属元素を含有する複数の金属板コンバータをさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置。

【請求項9】

請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子線源位置測定装置を用いる中性子線源位置測定方法であって、
前記中性子線源からの中性子線を前記第１中性子吸収体ごしに前記金属板コンバータに照射することと、
前記中性子線の照射によって放射化した前記金属板コンバータから放出される放射線の二次元強度分布を画像化して画像データを生成することと、
前記基準軸上における前記金属板コンバータから前記第１中性子吸収体までの距離と、前記第１中性子吸収体のサイズと、前記画像データに含まれる前記第１中性子吸収体の投影像のサイズとを用いて、前記基準軸上における前記中性子線源までの距離を算出することと、
前記画像データに含まれる前記マーカの位置に対する前記第１中性子吸収体の投影像の位置に基づいて、前記基準軸に対する前記中性子線源の位置を算出することと、を備えることを特徴とする中性子線源位置測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中性子線源位置の測定装置および測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

中性子線を用いて物質内を非破壊で透視する検査手法が知られており、中性子ラジオグラフィ検査（ＮＲＴ；Neutron Radiography Testing）または中性子イメージングと呼ばれる。中性子イメージングでは、主にＸ線での検査が難しいとされる原子番号の小さい元素を含む物質の検査に使用され、例えば水素（Ｈ）を含む水、油または樹脂、リチウム（Ｌｉ）や硼素（Ｂ）を含む物質などの検査に使用できる。中性子源として、例えば、加速器を用いて加速した陽子線などの粒子線をターゲットに照射して中性子線を発生させる加速器中性子源が利用される。

【0003】

中性子と物質の相互作用の態様は、中性子のエネルギーによって変化するため、検査に用いる中性子線のエネルギー（スペクトル）を適切に調整および測定することが求められる。中性子スペクトルの測定方法として、複数種の金属箔コンバータに中性子線を照射し、中性子線の照射によって放射化した複数種の金属箔コンバータのそれぞれから放出される放射線の強度を転写プレートに転写して測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２４１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

加速器中性子源の場合、粒子線とターゲットが相互作用する位置が中性子線の発生源となる。加速器中性子源を適切に運用するためには、中性子線の発生源の位置を正確に測定できることが好ましい。

【0006】

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、中性子線源の位置を簡便に測定する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様の中性子線源位置測定装置は、中性子を吸収する閾値反応によってベータ壊変する別の放射性同位元素に変換される金属元素を含有する金属板コンバータと、金属板コンバータの基準点の位置を識別するためのマーカと、基準点を通る基準軸上において、金属板コンバータから中性子線源側に離れて配置され、閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータよりも大きい材料で構成される第１中性子吸収体と、を備える。

【0008】

本発明の別の態様は、ある態様の中性子線源位置測定装置を用いる中性子線源位置測定方法である。この方法は、中性子線源からの中性子線を第１中性子吸収体ごしに金属板コンバータに照射することと、中性子線の照射によって放射化した金属板コンバータから放出される放射線の二次元強度分布を画像化して画像データを生成することと、基準軸上における金属板コンバータから第１中性子吸収体までの距離と、第１中性子吸収体のサイズと、画像データに含まれる第１中性子吸収体の投影像のサイズとを用いて、基準軸上における中性子線源までの距離を算出することと、画像データに含まれるマーカの位置に対する第１中性子吸収体の投影像の位置に基づいて、基準軸に対する中性子線源の位置を算出することと、を備える。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、中性子線源の位置を簡便に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】加速器中性子源から放出される中性子線を模式的に示す図である。

【図2】第１の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。

【図3】金属板コンバータに使用される金属元素の特性を示すテーブルである。

【図4】金属板コンバータの構成を模式的に示す背面図である。

【図5】中性子吸収体および支持プレートの構成を模式的に示す正面図である。

【図6】図２の中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す背面図である。

【図7】転写装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図8】金属板コンバータの転写画像の一例を示す図である。

【図9】中性子源の位置の算出方法を模式的に示す図である。

【図10】中性子線源位置測定方法の流れを示すフローチャートである。

【図11】第２の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。

【図12】第３の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置の構成を模式的に示す側面図である。

【図13】図１３（ａ）～（ｅ）は、複数の金属板コンバータの転写画像の一例を示す図である。

【図14】中性子線の三次元プロファイルの一例を示すグラフである。

【図15】中性子線の指向性の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明において参照する図面において、各構成部材の大きさや厚みは説明の便宜上のものであり、必ずしも実際の寸法や比率を示すものではない。

【0013】

本実施の形態は、中性子源から放出される中性子の空間分布を測定することにより、中性線源の位置を測定する技術に関する。特に、加速器中性子源から放出される高速中性子の空間分布を測定することによって中性子線源の位置を特定する。本明細書における「高速中性子」は、中性子のエネルギーが１ＭｅＶ以上である高エネルギー中性子を指す。

【0014】

図１は、加速器中性子源９０から放出される中性子線ＮＢを模式的に示す図である。加速器中性子源９０は、加速器９２と、ターゲット９４とを備える。加速器９２は、ターゲット９４に照射される粒子線ＰＢを加速する装置であり、サイクロトロンなどである。粒子線ＰＢは、陽子線やアルファ線などである。加速器９２は、例えば１０ＭｅＶ以上に加速された陽子線を生成する。ターゲット９４は、粒子線ＰＢの照射による核反応によって高速中性子を生成する。ターゲット９４の一例は、金属ベリリウムであるが、リチウムなどの他の材料を用いてもよい。中性子線ＮＢの発生源である中性子線源９６は、ターゲット９４の内部に位置し、粒子線ＰＢとターゲット９４が相互作用して中性子を発生させる箇所に位置する。

【0015】

中性子線源９６から放出される中性子線ＮＢは、中性子のエネルギーに応じた指向性を有する。図１では、エネルギーの異なる中性子線ＮＢ１，ＮＢ２，ＮＢ３の指向角θ１，θ２，θ３を模式的に示す。第１中性子線ＮＢ１は、相対的に高エネルギー（例えば１０ＭｅＶ）の高速中性子であり、相対的に小さい第１指向角θ１の範囲内に存在する。第２中性子線ＮＢ２は、中程度のエネルギー（例えば５ＭｅＶ）の高速中性子であり、第１指向角θ１よりも大きい第２指向角θ２の範囲内に存在する。第３中性子線ＮＢ３は、相対的に低エネルギー（例えば１ＭｅＶ）の高速中性子であり、第２指向角θ２よりも大きい第３指向角θ３の範囲内に存在する。

【0016】

このように、中性子線源９６から放出される中性子のエネルギーが高くなるほど、指向角θ１～θ３が小さくなる傾向にある。中性子線源９６からは１ＭｅＶ未満の低エネルギーの中性子も放出されうるが、低エネルギーの中性子は中性子線源９６から等方的に放出される傾向にある。本実施の形態では、図１に示されるような指向性を有する高速中性子の発生源である中性子線源９６の位置を測定することを目的とする。

【0017】

（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置１０の構成を模式的に示す側面図である。中性子線源位置測定装置１０は、金属板コンバータ１２と、中性子吸収体１４と、固定治具１６とを備える。中性子線源位置測定装置１０は、位置決めプレート１８をさらに備えてもよい。

【0018】

中性子線源位置測定装置１０は、位置測定の基準となる基準点２０および基準軸２２を備える。基準点２０は、金属板コンバータ１２の任意の位置に設定され、例えば、金属板コンバータ１２の中心に設定される。基準軸２２は、金属板コンバータ１２に直交する軸であり、金属板コンバータ１２の厚み方向に延びる。基準軸２２は、基準点２０を通るように設定される。図面において、基準軸２２が延びる方向をｚ軸とし、基準軸２２に直交する二つの方向をｘ方向およびｙ方向としている。また、明細書において、ｚ方向を軸方向ということがあり、ｘ方向およびｙ方向を総称して径方向ということがある。

【0019】

中性子線源位置測定装置１０は、基準点２０および基準軸２２に対する中性子線源９６の位置を測定するために用いられる。中性子線源位置測定装置１０を用いることにより、基準点２０から中性子線源９６までの基準軸２２に沿った方向（ｚ方向）の距離Ｌと、基準軸２２から中性子線源９６までの径方向の距離ｒとを特定できる。径方向の距離ｒは、ｘ方向の距離ｒｘおよびｙ方向の距離ｒｙとして特定できる。

【0020】

金属板コンバータ１２は、厚みが均一で平坦な金属板である。金属板コンバータ１２は、入射する中性子線ＮＢの二次元強度分布を測定するために用いられる。金属板コンバータ１２は、中性子を吸収する閾値反応によって放射化する金属元素を含有する。金属板コンバータ１２に中性子線ＮＢが照射されると、照射された中性子のエネルギーに応じた放射性同位元素が金属板コンバータ１２の内部に生成される。中性子線ＮＢの照射後に、金属板コンバータ１２から放出される放射線の二次元強度分布を測定することで、金属板コンバータ１２に照射された中性子線ＮＢの特定のエネルギー領域における二次元強度分布を算出できる。

【0021】

図３は、金属板コンバータ１２に使用される金属元素の特性を示す図である。金属板コンバータ１２に用いる金属元素として、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、モリブデン（Ｍｏ）または金（Ａｕ）を用いることができる。これらの金属元素は、閾値反応によって生成される放射性同位元素がベータ壊変してベータ線を放出するため、放射線の二次元強度分布を高精度で測定しやすい。また、これらの金属元素は、放射性同位元素の半減期が０．１時間以上２００時間以下であるため、放射線を測定する上での時間的な利便性が高い。

【0022】

亜鉛（Ｚｎ）の場合、様々な天然同位体が存在し、同位体存在割合は、^６４Ｚｎが４８．６３％、^６６Ｚｎが２７．９０％、^６７Ｚｎが４．１０％、^６８Ｚｎが１８．７５％、^７０Ｚｎが０．６２％である。このうち、^６４Ｚｎは、閾値エネルギー０．９ＭｅＶの（ｎ，ｐ）反応により半減期１２．７時間でβ^－壊変する^６４Ｃｕが生成される。^６６Ｚｎは、閾値エネルギー１．８８７ＭｅＶの（ｎ，ｐ）反応により半減期５．１２分でβ^－壊変する^６６Ｃｕが生成される。^６６Ｃｕの半減期は０．１時間未満であるため、中性子線ＮＢの照射完了から放射線の測定開始までの準備時間において^６６Ｃｕの残存量は激減する。そこで、中性子線ＮＢの照射後に３０分～１時間程度待ってから放射線を測定することで、実質的に^６４Ｃｕの寄与のみを測定することができる。したがって、金属板コンバータ１２にＺｎ板を用いることで、０．９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。

【0023】

アルミニウム（Ａｌ）の場合、同位体存在割合は、^２７Ａｌが１００％である。^２７Ａｌは、閾値エネルギー１．８９６ＭｅＶの（ｎ，ｐ）反応により半減期９．４５８分でβ^－壊変する^２７Ｍｇが生成され、閾値エネルギー３．２４９ＭｅＶの（ｎ，α）反応により半減期１４．９５９時間でβ^－壊変する^２４Ｎａが生成される。中性子線ＮＢの照射直後では、半減期の長い^２４Ｎａに比べて半減期の短い^２７Ｍｇが多量に生成される。しかし、中性子線ＮＢの照射後から１～２時間程度経過すると、半減期の短い^２７Ｍｇの残存量が激減し、半減期の長い^２４Ｎａの残存量の方が多くなる。例えば、中性子線ＮＢの照射後から１時間程度までの期間に放射線を測定することで、実質的に^２７Ｍｇの寄与のみを測定でき、その後の期間に放射線を測定することで、実質的に^２４Ｎａの寄与のみを測定できる。したがって、金属板コンバータ１２にＡｌ板を用いることで、１．８９６ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布と、３．２４９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布とを測定できる。

【0024】

マグネシウム（Ｍｇ）の場合、同位体存在割合は、^２４Ｍｇが７８．９９％、^２５Ｍｇが１０．００％、^２６Ｍｇが１１．０１％である。このうち、^２４Ｍｇは、閾値エネルギー４．９３１ＭｅＶの（ｎ，ｐ）反応により半減期１４．９６時間でβ^－壊変する^２４Ｎａが生成される。したがって、金属板コンバータ１２にＭｇ板を用いることで、４．９３１ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。

【0025】

ガドリニウム（Ｇｄ）の場合、同位体存在割合は、^１５２Ｇｄが０．２０％、^１５４Ｇｄが２．１８％、^１５５Ｇｄが１４．８０％、^１５６Ｇｄが２０．４７％、^１５７Ｇｄが１５．６５％、^１５８Ｇｄが２４．８４％、^１６０Ｇｄが２１．８６％である。このうち、^１６０Ｇｄは、閾値エネルギー７．４９８ＭｅＶの（ｎ，２ｎ）反応により１８．４７９時間でβ^－壊変する^１５９Ｇｄが生成される。また、^１５８Ｇｄは、主に１ＭｅＶ未満の共鳴領域における（ｎ，γ）反応により^１５９Ｇｄが生成される。生成される^１５９Ｇｄは同じ同位体であるため、半減期の違いによる分離はできない。ただし、１ＭｅＶ未満の低エネルギーの中性子は、ターゲット９４から等方的に放出されるため、指向性を有する高速中性子の二次元強度分布の相対的な形状に与える影響は小さい。したがって、金属板コンバータ１２にＧｄ板を用いることで、７．４９８ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。

【0026】

モリブデン（Ｍｏ）の場合、同位体存在割合は、^９２Ｍｏが１４．８４％、^９４Ｍｏが９．２５％、^９５Ｍｏが１５．９２％、^９６Ｍｏが１６．６８％、^９７Ｍｏが９．５５％、^９８Ｍｏが２４．１３％、^１００Ｍｏが９．６３％である。このうち、^１００Ｍｏは、閾値エネルギー８．３７３ＭｅＶの（ｎ，２ｎ）反応により半減期６５．９４時間でβ^－壊変する^９９Ｍｏが生成され、主に１ＭｅＶ未満の共鳴領域における（ｎ，γ）反応により半減期１４．６１分でβ^－壊変する^１０１Ｍｏが生成される。^１０１Ｍｏは、^９９Ｍｏに比べて半減期が短いため、半減期は１４．６１分であるため、中性子線ＮＢの照射後から１時間以上経過してから放射線を測定することで、実質的に^９９Ｍｏの寄与のみを測定できる。また、^９８Ｍｏは、主に１ＭｅＶ未満の共鳴領域における（ｎ，γ）反応により^９９Ｍｏが生成される。生成される^９９Ｍｏは同じ同位体であるため、半減期の違いによる分離はできない。ただし、１ＭｅＶ未満の低エネルギーの中性子は、ターゲット９４から等方的に放出されるため、指向性を有する高速中性子の二次元強度分布の相対的な形状に与える影響は小さい。したがって、金属板コンバータ１２にＭｏ板を用いることで、８．３７３ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。

【0027】

金（Ａｕ）の場合、同位体存在割合は、^１９７Ａｕが１００％である。^１９７Ａｕは、閾値エネルギー８．１１４ＭｅＶの（ｎ，２ｎ）反応により半減期６．１８３日でβ^－壊変する^１９６Ａｕが生成される。また、^１９７Ａｕは、主に１ＭｅＶ未満の共鳴領域における（ｎ，γ）反応により半減期２．６９５日でβ^－壊変する^１９８Ａｕが生成される。^１９７Ａｕの場合、共鳴領域における反応断面積が極めて大きいために^１９６Ａｕに比べて^１９８Ａｕが多量に生成されてしまう。また、^１９８Ａｕの半減期が比較的長いことから、^１９６Ａｕの寄与のみを短時間で分離することが困難である。そこで、金属板コンバータ１２にＡｕ板を用いる場合、中性子線ＮＢの入射方向の手前側にＡｕ板で構成されるフィルタを追加し、共鳴領域の中性子をフィルタに吸収させるようにしてもよい。これにより、Ａｕ板である金属板コンバータ１２には主に高速中性子が入射することとなり、共鳴領域の寄与を分離できる。したがって、金属板コンバータ１２にＡｕ板を用いる場合、Ａｕ板フィルタを組み合わせることによって、８．１１４ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の二次元強度分布を測定できる。なお、^１９８Ａｕの半減期の４倍程度（例えば１１日）の時間が経過してから放射線を測定することで、実質的に^１９６Ａｕの寄与のみを測定することも可能である。この場合、Ａｕ板フィルタを組み合わせなくてもよい。

【0028】

金属板コンバータ１２の材料は、価格や扱いやすさといった実用性を考慮すると、Ｚｎ、ＡｌまたはＭｏで構成されることが好ましい。金属板コンバータ１２は、使用する金属元素を９５％以上または９９％以上含有する材料で構成されることが好ましい。一例としてＡｌを用いる場合、金属板コンバータ１２は、Ａｌを９９％以上含有するＡｌ板で構成され、０．１ｍｍ～５ｍｍ程度の厚さを有する。測定対象とする高速中性子の反応断面積は極めて小さいため、金属板コンバータ１２の厚みを数ｍｍ程度にしたとしても、金属板コンバータ１２の透過前後の高速中性子の強度はほとんど変わらない。

【0029】

図２に戻り、中性子吸収体１４は、基準点２０を通る基準軸２２上において、金属板コンバータ１２から中性子線源９６側に離れて配置される。中性子吸収体１４は、中性子線源９６から金属板コンバータ１２に向かう中性子線ＮＢを吸収して遮蔽することにより、金属板コンバータ１２の表面に中性子吸収体１４の投影像が形成されるようにする。中性子吸収体１４は、厚みが均一な板状部材である。中性子吸収体１４は、外径がφ２であり、内径がφ１であるリング形状を有し、中央部に開口４２が設けられる。中性子吸収体１４は、中性子吸収体１４の中心４４が基準軸２２上に位置するように配置される。中性子吸収体１４の径方向（ｘ方向およびｙ方向）のサイズφ２は、金属板コンバータ１２の径方向（ｘ方向およびｙ方向）サイズよりも小さく、例えば、金属板コンバータ１２の径方向のサイズの１／２以下または１／３以下である。

【0030】

中性子吸収体１４は、金属板コンバータ１２に比べて中性子吸収係数が大きい材料で構成される。中性子吸収体１４は、金属板コンバータ１２が含有する金属元素の閾値反応が生じるエネルギーにおける中性子吸収係数が金属板コンバータ１２よりも大きい材料で構成されることが好ましい。中性子吸収体１４の材料として、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはタングステン（Ｗ）を用いることができる。中性子吸収体１４の材料は、Ｆｅ，Ｃｕ、ＮｉおよびＷの少なくとも一つを含む金属材料であってもよいし、これらの少なくとも一つを含む化合物材料であってもよい。中性子吸収体１４の厚みは、特に限られないが、例えば、０．１ｍｍ～５ｍｍ程度である。

【0031】

固定治具１６は、金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４を固定し、中性子線源９６に対する金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４の配置が変わらないようにする。固定治具１６は、支持プレート２４と、スペーサ２６と、締結部材２８とを備える。

【0032】

支持プレート２４は、中性子吸収体１４を支持し、中性子吸収体１４の位置を固定する。支持プレート２４は、金属板コンバータ１２と同様の厚みが均一で平坦な金属板であり、金属板コンバータ１２と同じ材料で構成される。支持プレート２４を金属板コンバータ１２と同じ材料で構成することにより、支持プレート２４の透過前後の高速中性子の強度がほとんど変わらないようにすることができる。その結果、支持プレート２４を設けることによる金属板コンバータ１２に投影される中性子線強度分布への影響を実質的になくすことができる。中性子吸収体１４を支持プレート２４に固定する方法は特に限られないが、例えば、樹脂接着剤や両面テープなどを用いて、支持プレート２４の中央部に中性子吸収体１４を取り付けることができる。

【0033】

スペーサ２６は、金属板コンバータ１２と支持プレート２４の間に配置され、金属板コンバータ１２から中性子吸収体１４までの距離Ｌ１が所定値に維持されるようにする。位置決めプレート１８が設けられる場合、スペーサ２６は、支持プレート２４と位置決めプレート１８の間にも配置される。スペーサ２６は、金属板コンバータ１２、支持プレート２４および位置決めプレート１８が互いに平行となるようにする。

【0034】

締結部材２８は、ボルトやねじなどであり、金属板コンバータ１２、支持プレート２４および位置決めプレート１８と、スペーサ２６とを互いに締結して固定する。固定治具１６は、例えば締結部材２８を取り外すことで、金属板コンバータ１２を取り外しできるよう構成される。中性子線ＮＢの照射後、中性子線源位置測定装置１０を分解することにより、金属板コンバータ１２から放出される放射線の二次元強度分布を高精度で測定できる。

【0035】

位置決めプレート１８は、中性子線源位置測定装置１０を設置する際の位置決めに用いる目印を有する金属板である。位置決めプレート１８は、固定治具１６によって金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４に対して固定される。位置決めプレート１８は、例えば、金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４よりも中性子線源９６側（つまり、中性子線ＮＢの入射方向の手前側）に配置される。位置決めプレート１８は、金属板コンバータ１２と同様の厚みが均一で平坦な金属板であり、金属板コンバータ１２や支持プレート２４と同じ材料で構成される。

【0036】

図４は、金属板コンバータ１２の構成を模式的に示す背面図である。金属板コンバータ１２は、中心孔３２と、ノッチ３４ａ，３４ｂと、固定孔３６と、罫書線３８ａ，３８ｂとを有する。

【0037】

中心孔３２は、金属板コンバータ１２の基準点２０に設けられる貫通孔であり、基準点２０のｘ方向およびｙ方向の位置を識別するためのマーカである。ノッチ３４ａ，３４ｂは、金属板コンバータ１２の外周の一部箇所に設けられるＶ字状またはＵ字状の切り欠きである。ノッチ３４ａ，３４ｂは、金属板コンバータ１２のｘ方向およびｙ方向の向きを識別するための目印である。固定孔３６は、金属板コンバータ１２の外周部に設けられる貫通孔であり、固定治具１６による固定に用いられる。図示する例では、金属板コンバータ１２の外形が正方形であり、正方形の四隅のそれぞれに固定孔３６が設けられる。罫書線３８ａ，３８ｂは、ｘ方向およびｙ方向の中心位置を示す目印である。第１罫書線３８ａは、中心孔３２を通ってｙ方向に延びる直線として描かれ、第２罫書線３８ｂは、中心孔３２を通ってｘ方向に延びる直線として描かれる。

【0038】

ノッチ３４ａ，３４ｂは、金属板コンバータ１２の表面（例えば中性子線ＮＢの入射側）と裏面（例えば中性子線ＮＢの出射側）を識別するためのマークでもある。ノッチ３４ａ，３４ｂは、中心孔３２に対して非対称となる複数の位置に設けられる。図示する例の場合、転写結果においてＶ字状の第１ノッチ３４ａに対してＵ字状の第２ノッチ３４ｂが左側にある場合、コンバータの表面（中性子線ＮＢの入射側の面）での転写結果であることが示される。

【0039】

なお、金属板コンバータ１２の形状は、図４に示すものに限られず、長方形や円形などの他の任意の形状であってもよい。金属板コンバータ１２は、ｘ方向およびｙ方向の位置や向きを識別するための目印として、ノッチ３４ａ，３４ｂとは異なる切り欠きまたは貫通孔が設けられてもよい。例えば、二つのノッチ３４ａ，３４ｂを設けるのではなく、例えば、第１ノッチ３４ａまたは第２ノッチ３４ｂの一方のみが設けられてもよい。その他、金属板コンバータ１２の表裏を識別するために中心孔３２に対して非対称となる複数の位置に切り欠きや貫通孔を設けてもよい。ｘ方向およびｙ方向の位置や向きを識別するための目印として固定孔３６を用いてもよい。例えば、複数の固定孔３６を中心孔３２に対して非対称となる位置に設けてもよい。

【0040】

図５は、中性子吸収体１４および支持プレート２４の構成を模式的に示す正面図であり、中性子線ＮＢの入射側から見たときの構成を示す。支持プレート２４は、金属板コンバータ１２と同様の形状およびサイズを有する。図示する例において、支持プレート２４の外形は正方形であり、正方形の四隅のそれぞれに固定孔４０が設けられる。中性子吸収体１４は、支持プレート２４の中心部に取り付けられる。中性子吸収体１４は、外径φ２および内径φ１が同心円となるように形成され、中性子吸収体１４の中心４４が基準軸２２に一致するように支持プレート２４に取り付けられる。中性子吸収体１４が外径φ２および内径φ１を有する特徴的な形状を有することにより、金属板コンバータ１２に形成される中性子吸収体１４の投影像のサイズや位置の特定が容易となる。

【0041】

なお、支持プレート２４の形状は、図５に示すものに限られず、長方形や円形などの他の任意の形状であってもよい。また、中性子吸収体１４の形状についても、図５に示すものに限られず、矩形、六角形、八角形などの他の任意の形状であってもよい。中性子吸収体１４は、中心部に開口４２が設けられた矩形、六角形、八角形などの枠形状を有してもよい。中性子吸収体１４は、中心部に開口４２が設けられていない形状であってもよい。

【0042】

図６は、図２の中性子線源位置測定装置１０の構成を模式的に示す背面図であり、中性子線ＮＢの入射方向とは反対側から見たときの構成を示す。位置決めプレート１８は、ｘ方向およびｙ方向の中心位置を示す目印である罫書線３８ｃ，３８ｄを有する。第３罫書線３８ｃは、中心孔３２を通ってｙ方向に延びる直線として描かれ、第１罫書線３８ａと重なる位置に設けられる。第４罫書線３８ｄは、中心孔３２を通ってｘ方向に延びる直線として描かれ、第２罫書線３８ｂと重なる位置に設けられる。

【0043】

位置決めプレート１８は、金属板コンバータ１２および支持プレート２４よりもｘ方向およびｙ方向のサイズが大きく、金属板コンバータ１２および支持プレート２４と軸方向に重ならない箇所に罫書線３８ｃ，３８ｄが付されている。これにより、罫書線３８ｃ，３８ｄが金属板コンバータ１２に隠れて見えなくなることを防止できる。図６の例では、位置決めプレート１８の外形が八角形であるが、位置決めプレート１８の外形は、円形や菱形などの他の任意の形状であってもよい。また、罫書線３８ｃ，３８ｄとは異なる位置決め用の目印が位置決めプレート１８に付されてもよい。

【0044】

図２に示されるように、中性子線源位置測定装置１０を加速器中性子源９０の正面に設置する際、金属板コンバータ１２に付される罫書線３８ａ，３８ｂと、位置決めプレート１８に付される罫書線３８ｃ，３８ｄとを用いて設置位置が調整される。中性子線源位置測定装置１０の設置位置として、例えば、加速器中性子源９０のターゲット９４から放出される中性子線ＮＢの放射方向の延長線上の出口が想定される。通常、中性子線ＮＢを直接目視できないため、設計上の中性子線源の位置および設計上の放射線ＮＢの放射方向と一致するようにレーザ墨出し器から十字レーザを照射し、基準となる座標軸を設定する。つづいて、十字レーザと罫書線３８ａ～３８ｄが一致するように中性子線源位置測定装置１０を配置する。例えば、中性子線源位置測定装置１０を支持する架台（不図示）を利用することで、十字レーザを基準として三次元位置を調整できる。これにより、設計上の中性子線ＮＢの放射方向の延長線上に中性子線源位置測定装置１０を設置できる。

【0045】

つづいて、放射化した金属板コンバータ１２から放出される放射線の測定方法について説明する。図７は、転写装置５０の構成を概略的に示す断面図である。転写装置５０は、金属板コンバータ１２から放出される放射線の二次元強度分布を転写プレート５２に転写して画像化するためのカセッテである。転写装置５０は、転写プレート５２と、緩衝材５４と、遮蔽容器５６とを備える。

【0046】

転写プレート５２は、放射線に反応して放射線強度分布に対応する画像を生成するためのイメージングプレート（ＩＰ）である。転写プレート５２として、例えば輝尽性蛍光体を用いたものを使用できる。輝尽性蛍光体は、主にベータ線に反応して蛍光し、事後的に読み出し光を照射することで放射線に反応した箇所が再度発光するという記憶機能（光メモリ機能）を有する。その結果、輝尽性を有しない一般的な蛍光体を用いる場合に比べて高感度画像を得ることができ、ダイナミックレンジの大きい画像データを取得できる。また、転写装置５０を用いることで、中性子線ＮＢの照射環境と、転写プレート５２への転写環境とを分離することができ、中性子線ＮＢの照射環境にて生じる高線量のガンマ線が転写工程に悪影響を及ぼすことを防止できる。

【0047】

放射化された金属板コンバータ１２は、その片面が転写プレート５２と密着した状態で遮蔽容器５６の内部に収容される。例えば、金属板コンバータ１２の両面のうち、中性子線ＮＢの入射側となる片面を転写プレート５２と密着させる。緩衝材３４は、スポンジ状の樹脂部材またはゴム部材であり、転写プレート５２を金属板コンバータ１２に押し付けるようにする。これにより、転写プレート５２と金属板コンバータ１２の間に隙間が生じないようにし、転写工程の間、転写プレート５２と金属板コンバータ１２の相対位置が変わらないようにする。遮蔽容器５６は、転写工程の間、容器内部が暗室状態となるように外部からの光を遮蔽する。転写プレート５２に転写された放射線強度分布は、専用の読み取り装置（リーダまたはスキャナ）を用いて読み取られ、放射線強度分布に対応した画像データが生成される。

【0048】

図８は、金属板コンバータ１２の転写画像の一例を示す図である。図８の例は、金属板コンバータ１２として１００ｍｍ×１００ｍｍのＡｌ板を使用し、中性子吸収体１４として厚さ２．３ｍｍのＣｕリングを使用し、中性子吸収体１４から金属板コンバータ１２までの距離Ｌ１を４１．３ｍｍとした場合を示す。Ａｌ板コンバータの中心部には３ｍｍφの中心孔３２を設けている。中性子線ＮＢの照射後に１．５時間経過してから転写プレート５２への転写を開始したため、主に^２４Ｎａから放出される放射線が転写されており、３．２４９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子が測定されている。転写画像は、相対的に黒い（濃い）ほど放射線の強度が高く、中性子量が多いことを示し、相対的に白い（薄い）ほど放射線の強度が低く、中性子量が少ないことを示す。

【0049】

図８の転写画像の中心部には、周囲に比べて相対的に白い（薄い）円形の基準領域６０がある。基準領域６０は、金属板コンバータ１２の中心孔３２に相当し、貫通孔が設けられているために放射線強度が局所的に小さくなっている。基準領域６０は、基準点２０の位置を示すマーカに対応する

【0050】

基準領域６０の外側には、相対的に黒い（濃い）領域の外縁を規定する円形の第１エッジ６２があり、第１エッジ６２の外側には、相対的に薄い（白い）領域の外縁を規定する円形の第２エッジ６４がある。第１エッジ６２と第２エッジ６４の間の領域は、中性子吸収体１４の投影像に相当し、中性子吸収体１４によって中性子が部分的に遮蔽されているために放射線強度が局所的に小さくなっている。なお、中性子吸収体１４は、中性子線を完全に遮蔽することはない。つまり、中性子線源９６からの中性子線を中性子吸収体１４ごしに金属板コンバータ１２に照射すると、中性子吸収体１４に入射する中性子線の一部は中性子吸収体１４を透過して金属板コンバータ１２に到達する。第１エッジ６２の内側および第２エッジ６４の外側は、中性子吸収体１４による中性子の遮蔽がないために放射線強度が局所的に大きくなっている。また、図８の転写画像のほぼ全体にわたって、径方向外側に向かって徐々に白くなる（薄くなる）円形分布６６が見られる。円形分布６６は、中性子線源９６から金属板コンバータ１２に向かう中性子線ＮＢの二次元強度分布を示す。

【0051】

図９は、中性子線源位置の算出方法を模式的に示す図であり、図８の転写画像から基準領域６０、第１エッジ６２および第２エッジ６４を抜き出したものである。図８の第１エッジ６２のサイズＤ１または第２エッジ６４のサイズＤ２は、図２に示される金属板コンバータ１２から中性子線源９６までの軸方向の距離Ｌを算出するために用いられる。第１エッジ６２は、点光源である中性子線源９６からの中性子線ＮＢによって中性子吸収体１４の内径φ１を拡大投影した投影像である。同様に、第２エッジ６４は、点光源である中性子線源９６からの中性子線ＮＢによって中性子吸収体１４の外径φ２を拡大投影した投影像である。

【0052】

第１エッジ６２および第２エッジ６４の拡大率αは、図２に示される幾何学的な配置から、α＝Ｌ／Ｌ２となる。ここで、距離Ｌ２は、中性子吸収体１４から中性子線源９６までの距離であり、Ｌ２＝Ｌ－Ｌ１である。したがって、第１エッジ６２について、Ｄ１＝α・φ１＝φ１／（１－Ｌ１／Ｌ）が成立し、Ｌ＝Ｌ１・Ｄ１／（Ｄ１－φ１）と表すことができる。同様に、第２エッジ６４について、Ｄ２＝α・φ２が成立し、Ｌ＝Ｌ１・Ｄ２（Ｄ２－φ２）と表すことができる。距離Ｌ１、内径φ１および外径φ２は既知であり、第１エッジ６２および第２エッジ６４のサイズＤ１，Ｄ２は転写画像から得られるため、これらの数値を用いて、中性子線源９６までの距離Ｌを算出することができる。

【0053】

距離Ｌは、内径φ１および外径φ２の一方のみから算出できるため、中性子吸収体１４がリング形状であることは必須ではなく、中性子吸収体１４が開口４２のないディスク形状であってもよい。ただし、内径φ１および外径φ２の双方があることで、転写画像に含まれる第１エッジ６２および第２エッジ６４の一方が不鮮明である場合であっても、他方のサイズを用いて距離Ｌを算出することができる。

【0054】

また、図８の転写画像における第１エッジ６２および第２エッジ６４の中心位置６８の座標を用いて、基準軸２２から中性子線源９６までの径方向の距離ｒｘ、ｒｙを算出することができる。第１エッジ６２および第２エッジ６４の中心位置６８は、第１エッジ６２または第２エッジ６４の円弧上の任意の３点の位置から数学的に求めることができる。中心位置６８は、基準領域６０（基準点２０）を原点とする座標として定義することができ、（ｄｘ，ｄｙ）と表すことができる。

【0055】

中心位置６８は、図２の中性子線源９６と中性子吸収体１４の中心４４を通る直線上に存在する。そのため、図２に示される幾何学的な配置から、中性子線源９６のｘｙ座標（ｒｘ，ｒｙ）と中心位置６８のｘｙ座標（ｄｘ，ｄｙ）の大きさの比率は、中性子吸収体１４から中性子線源９６までの距離Ｌ２と中性子吸収体１４から金属板コンバータ１２までの距離Ｌ１を用いて、Ｌ２（＝Ｌ－Ｌ１）：Ｌ１と表すことができる。また、中性子線源９６と中心位置６８は、基準軸２２に対して点対称の位置関係にある。したがって、中性子線源９６のｘｙ座標（ｒｘ，ｒｙ）は、中心位置６８のｘｙ座標（ｄｘ，ｄｙ）を用いて、（ｒｘ，ｒｙ）＝－（Ｌ－Ｌ１）／Ｌ１（ｄｘ，ｄｙ）と表すことができる。つまり、ｒｘ＝（１－Ｌ／Ｌ１）ｄｘとなり、ｒｙ＝（１－Ｌ／Ｌ１）ｄｙとなる。

【0056】

このようにして、金属板コンバータ１２の転写画像から、中性子線源９６の三次元位置を特定するための距離Ｌ、ｘ座標ｒｘおよびｙ座標ｒｙを求めることができる。

【0057】

図１０は、中性子線源位置測定方法の流れを示すフローチャートである。まず、測定対象とする中性子線ＮＢに対して中性子線源位置測定装置１０を位置決めする（Ｓ１０）。例えば、加速器中性子源９０のターゲット９４の位置に基づいてｘ方向およびｙ方向の原点を決定し、ターゲット９４に照射される粒子線ＰＢの照射方向に基づいてｚ方向を決定する。具体的には、レーザ墨出し器（レーザセオドライト）などの測量機を用いて基準となる座標軸を決定できる。つづいて、決定した座標軸に基づいて中性子線源位置測定装置１０を設置する。例えば、レーザ墨出し器から照射される十字レーザと、金属板コンバータ１２に付される罫書線３８ａ，３８ｂと、位置決めプレート１８に付される罫書線３８ｃ，３８ｄとが一致するように中性子線源位置測定装置１０の設置位置を調整する。

【0058】

次に、設置した中性子線源位置測定装置１０に測定対象となる中性子線ＮＢを照射する（Ｓ１２）。中性子線ＮＢの照射により、中性子線源位置測定装置１０に含まれる金属板コンバータ１２が放射化する。中性子吸収体１４によって中性子線ＮＢが部分的に吸収されることにより、中性子吸収体１４の投影像が金属板コンバータ１２に形成される。中性子線ＮＢの照射後、金属板コンバータ１２から放射される放射線を転写プレート５２に転写する（Ｓ１４）。例えば、中性子線源位置測定装置１０を分解し、金属板コンバータ１２を転写装置５０に収容することにより、放射線の二次元強度分布を転写プレート５２に転写する。転写完了後、転写プレート５２に転写された放射線の二次元強度分布の画像を読み取って画像データを生成する（Ｓ１６）。

【0059】

つづいて、画像データに含まれる中性子吸収体１４の投影像のサイズＤ１，Ｄ２を測定し（Ｓ１８）、金属板コンバータ１２から中性子吸収体１４までの距離Ｌ１と、中性子吸収体１４のサイズφ１，φ２と、中性子吸収体１４の投影像のサイズＤ１，Ｄ２とを用いて、金属板コンバータ１２から中性子線源９６までの距離Ｌを算出する（Ｓ２０）。つづいて、画像データに含まれるマーカ（基準領域６０）の位置に対する中性子吸収体１４の投影像の位置（ｄｘ，ｄｙ）を測定し（Ｓ２２）、投影像の位置（ｄｘ，ｄｙ）を用いて、基準軸２２に対する中性子線源９６の位置（ｒｘ，ｒｙ）を算出する（Ｓ２４）。

【0060】

本実施の形態によれば、中性子線源位置測定装置１０を用いて、中性子線源９６の三次元位置を特定できる。金属板コンバータ１２にＡｌ板を用いる場合、材料が安価であり、Ｓ１４の転写工程に必要な時間も１日程度であるため、中性子線源９６の三次元位置を迅速かつ簡便に得ることができる。

【0061】

（第２の実施の形態）
図１１は、第２の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置７０の構成を模式的に示す側面図である。第２の実施の形態では、基準点２０の位置を示すマーカとして、第２中性子吸収体７６を用いる点で、上述の実施の形態と相違する。以下、第２の実施の形態について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。

【0062】

中性子線源位置測定装置７０は、金属板コンバータ７２と、第１中性子吸収体７４と、第２中性子吸収体７６と、固定治具７８とを備える。中性子線源位置測定装置７０は、第１の実施の形態と同様に、基準点２０および基準軸２２を備える。金属板コンバータ７２および第１中性子吸収体７４のそれぞれは、第１の実施に係る金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４と同様に構成される。第１中性子吸収体７４は、例えば、中央部に開口４２を有するリング形状を有し、第１中性子吸収体７４の中心４４が基準軸２２上に位置するように配置される。第１中性子吸収体７４は、金属板コンバータ７２から距離Ｌ１の位置に離れて設けられる。

【0063】

第２中性子吸収体７６は、基準点２０を通る基準軸２２上において、金属板コンバータ７２よりも中性子線源９６側に配置される。第２中性子吸収体７６は、第１中性子吸収体７４よりも金属板コンバータ７２の近くに配置され、金属板コンバータ７２の中性子線源９６側の表面８０に近接して配置されることが好ましい。第２中性子吸収体７６は、中性子線源９６から金属板コンバータ７２に向かう中性子線ＮＢを吸収して遮蔽することにより、金属板コンバータ７２の表面に第２中性子吸収体７６の投影像が形成されるようにする。第２中性子吸収体７６の投影像は、基準点２０の位置を識別するために用いられる。したがって、第２中性子吸収体７６は、金属板コンバータ７２における基準点２０のｘ方向およびｙ方向の位置を識別するためのマーカである。

【0064】

第２中性子吸収体７６は、厚みが均一な板状部材である。第２中性子吸収体７６の径方向（ｘ方向およびｙ方向）のサイズφ３は、金属板コンバータ７２の径方向（ｘ方向およびｙ方向）サイズよりも小さく、例えば、第１中性子吸収体７４の外径φ２よりも小さい。第２中性子吸収体７６の径方向のサイズφ３は、第１中性子吸収体７４の内径φ１と同程度であってもよいし、第１中性子吸収体７４の内径φ１より小さくてもよい。第２中性子吸収体７６の径方向のサイズφ３を第１中性子吸収体７４の内径φ１以下とすることにより、中性子線源９６から見て、第１中性子吸収体７４と第２中性子吸収体７６が軸方向に重なりにくくなるように配置できる。

【0065】

第２中性子吸収体７６は、第１中性子吸収体７４と同様、金属板コンバータ１２に比べて中性子吸収係数が大きい材料で構成される。第２中性子吸収体７６は、金属板コンバータ１２が含有する金属元素の閾値反応が生じるエネルギーの中性子吸収係数が金属板コンバータ１２よりも大きい材料で構成されることが好ましい。第２中性子吸収体７６の材料として、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはタングステン（Ｗ）を用いることができる。第２中性子吸収体７６の材料は、Ｆｅ，Ｃｕ、ＮｉおよびＷの少なくとも一つを含む金属材料であってもよいし、これらの少なくとも一つを含む化合物材料であってもよい。第２中性子吸収体７６の材料は、第１中性子吸収体７４の材料と同じでもよい。第２中性子吸収体７６の厚みは、特に限られないが、例えば、０．１ｍｍ～５ｍｍ程度である。第２中性子吸収体７６の形状も特に限られず、円形、矩形、六角形、八角形、十字形などの任意の形状であってよい。

【0066】

固定治具７８は、金属板コンバータ７２、第１中性子吸収体７４および第２中性子吸収体７６を固定し、中性子線源９６に対する金属板コンバータ７２、第１中性子吸収体７４および第２中性子吸収体７６の配置が変わらないようにする。固定治具７８は、軸方向に延びる基部８２と、基部８２から径方向に延びて第１中性子吸収体７４を支持する第１支持部材８４と、基部８２から径方向に延びて第２中性子吸収体７６を支持する第２支持部材８６とを備える。なお、固定治具７８の具体的な構成は特に限られず、金属板コンバータ７２、第１中性子吸収体７４および第２中性子吸収体７６の相対位置を固定できるものであれば、固定治具７８として任意の構造を採用することができる。

【0067】

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の測定方法および測定原理を用いて、中性子線源９６の三次元位置を測定することができる。本実施の形態では、基準点２０を示すマーカとして、金属板コンバータ１２の中心孔３２に対応する基準領域６０の代わりに、第２中性子吸収体７６の投影像の中心位置を用いることができる。第２中性子吸収体７６が金属板コンバータ７２に近接して配置されるため、第２中性子吸収体７６の投影像は、金属板コンバータ７２の基準点２０にほぼ一致する位置に形成できる。

【0068】

（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態に係る中性子線源位置測定装置１１０の構成を模式的に示す側面図である。第３の実施の形態は、複数の金属板コンバータ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｅをさらに備える点で、上述の第１の実施の形態と相違する。以下、第３の実施の形態について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点については適宜省略する。

【0069】

中性子線源位置測定装置１１０は、金属板コンバータ１２と、中性子吸収体１４と、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅと、固定治具１１６とを備える。中性子線源位置測定装置１１０は、位置決めプレート１８をさらに備えてもよい。

【0070】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、中性子吸収体１４よりも中性子線源９６側に配置される。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、位置決めプレート１８が設けられる場合、位置決めプレート１８と中性子吸収体１４の間に配置される。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、入射する中性子線ＮＢの二次元強度分布を測定するために用いられる。

【0071】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、基準軸２２に直交するように配置され、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの厚み方向が軸方向と一致する。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、軸方向に互いに重なるように配置される。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、軸方向（ｚ方向）の位置が互いに異なるように間隔を空けて配置され、例えば、軸方向に等間隔となるように配置される。

【0072】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、同じ材料で構成される。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、金属板コンバータ１２と同じ材料で構成することができる。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅに用いる金属元素として、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、モリブデン（Ｍｏ）または金（Ａｕ）を用いることができる。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの材料を同じとすることで、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの測定条件を同じにし、軸方向の測定位置のみを変えることができる。その結果、特定のエネルギー領域における中性子の二次元強度分布を軸方向の異なる複数の位置で測定可能となり、中性子線ＮＢの三次元プロファイルを得ることができる。

【0073】

図示する例では、５枚の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅを追加しているが、追加の金属板コンバータの枚数は５枚に限られず、少なくとも２枚以上あればよく、３枚または４枚であってもよいし、６枚以上であってもよい。言い換えれば、同じ材料を用いた金属板コンバータが少なくとも二以上あればよい。

【0074】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅは、図４に示す金属板コンバータ１２と同様に構成することができる。複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅのそれぞれは、中心孔３２と、ノッチ３４ａ，３４ｂと、固定孔３６と、罫書線３８ａ，３８ｂとを有してもよい。

【0075】

固定治具１１６は、金属板コンバータ１２、中性子吸収体１４および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅを固定し、中性子線源９６に対する金属板コンバータ１２、中性子吸収体１４および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの配置が変わらないようにする。固定治具１１６は、支持プレート２４と、スペーサ２６と、締結部材２８と、追加のスペーサ１２６とを備える。追加のスペーサ１２６は、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの間に配置され、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの間隔を維持する。

【0076】

固定治具１１６は、例えば締結部材２８を取り外すことで、金属板コンバータ１２および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅを分解して取り外しできるよう構成される。中性子線ＮＢの照射後、中性子線源位置測定装置１１０を分解することにより、金属板コンバータ１２および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を高精度で測定できる。

【0077】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅから放出される二次元強度分布は、図７の転写装置５０を用いて読み出すことができる。金属板コンバータ１２および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの放射線強度分布は、一つの転写装置５０を用いて同時に転写されてもよい。これにより、金属板コンバータ１２および複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの転写条件を同一にできる。なお、複数の転写装置５０を用いてもよく、金属板コンバータ１２および複数の金属板コンバータ１２ａ～１２ｅの放射線強度分布が別々の転写装置５０を用いて画像化されてもよい。

【0078】

図１３（ａ）～（ｅ）は、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの転写画像の一例を示す図である。図１３の例は、金属板コンバータ１２と同様、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅとして１００ｍｍ×１００ｍｍのＡｌ板を使用し、複数の金属板コンバータ１２２ａ～２１２ｅの軸方向の位置を２０ｍｍずつ変えた場合を示す。図１３（ａ）～（ｅ）は、中性子線源９６から金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅまでの距離の順に並べている。図１３（ａ）は、中性子線源９６に最も近い位置に配置される金属板コンバータ１１２ａの転写画像であり、図１３（ｅ）は、中性子線源９６から最も遠い位置に配置される金属板コンバータ１１２ｅの転写画像である。図１３（ａ）～（ｅ）に示されるように、中性子線ＮＢの二次元強度分布を高い空間分解能で画像化できていることが分かる。

【0079】

図１４は、中性子線ＮＢの三次元プロファイルを示すグラフである。図１４に示す曲線Ａ～Ｅは、図１３（ａ）～（ｅ）に示す転写画像の対角線上の強度分布を示す。図１４では、中心孔３２の位置を原点とし、固定孔３６の位置における強度値を１として規格化している。また、中心孔３２がないと仮定した場合の強度分布（点線）をカーブフィッティングにより求めてピーク値を算出し、ピークの半値における強度分布の全幅（ＦＷＨＭ）を破線により示している。図１４から、中性子線源９６から離れるにつれて、中性子量のピーク値が減少し、半値全幅Ｗａ，Ｗｂが広がっていく三次元プロファイルを把握できる。

【0080】

図１５は、中性子線ＮＢの指向性を示すグラフであり、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの軸方向の位置に対して、図１４に示す曲線Ａ～Ｅの半値全幅をプロットしたものである。図示されるように、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅのそれぞれを用いて算出された中性子強度分布の半値全幅が直線上に並んでおり、図１に示されるような中性子線ＮＢの指向性を測定できていることが分かる。図１５に示す近似直線の傾き約０．９であることから、半値全幅に基づく指向角が約４３度であることが分かる。

【0081】

本実施の形態によれば、金属板コンバータ１２および中性子吸収体１４を用いて、中性子線源９６の三次元位置を測定するとともに、複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅを用いて中性子線源９６から出力される中性子線ＮＢの三次元プロファイルを高い空間分解能で特定できる。さらに、位置決めプレート１８を用いることにより、中性子線源位置測定装置１１０を中性子線源９６に対して設置する際の位置決め精度を高めることができる。その結果、中性子線源９６から放出される中性子の空間分布である中性子プロファイルを簡便かつ精密に測定できる。

【0082】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅにＡｌ板を用いる場合、転写工程を２回に分けることで、エネルギー別の三次元プロファイルデータが得られる。例えば、中性子線ＮＢの照射により放射化した複数のＡｌ板コンバータのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を第１転写プレートに転写して第１画像データを生成する。つづいて、第１転写プレートへの転写後に複数のＡｌ板コンバータのそれぞれから放出される放射線の二次元強度分布を第２転写プレートに転写して第２画像データを生成する。第１画像データに基づいて、１．８９６ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータを生成できる。また、第２画像データに基づいて、３．２４９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータを生成できる。

【0083】

複数の金属板コンバータ１１２ａ～１１２ｅの代わりに、複数種類の金属板コンバータを組み合わせて使用してもよい。第１金属元素（例えばＡｌ）を含有する複数の第１金属板コンバータと、第２金属元素（例えばＺｎ）を含有する複数の第２金属板コンバータと、第３金属元素（例えばＭｏ）を含有する複数の第３金属板コンバータとを用いてもよい。例えば、第１金属板コンバータ、第２金属板コンバータおよび第３金属板コンバータを積層させたコンバータセットを用意し、複数のコンバータセットをスペーサを用いて間隔をあけて配置してもよい。一つのコンバータセットに含まれる複数種類の金属板コンバータは、互いに隣接して配置されてもよいし、スペーサを用いて間隔をあけて配置されてもよい。この場合、複数種類の金属板コンバータを組み合わせることにより、複数のエネルギー領域別に中性子線ＮＢの三次元プロファイルデータを得ることができる。

【0084】

例えば、複数のＭｏ板コンバータから、８．３７３ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータが得られる。複数のＡｌ板コンバータから、３．２４９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータと、１．８９６ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータとが得られる。また、複数のＺｎ板コンバータから、０．９ＭｅＶ以上のエネルギーを有する中性子の三次元プロファイルデータが得られる。これにより、図１のエネルギーが異なる中性子線ＮＢ１～ＮＢ３のそれぞれに対応するような三次元プロファイルデータが得られ、中性子線ＮＢのより詳細な三次元プロファイルを把握可能となる。

【0085】

以上、本発明を実施の形態にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

【0086】

上述の実施の形態では、転写プレート５２として輝尽性蛍光体を用いる場合を示したが、他の種類の蛍光体を用いてもよいし、鉛泊増感紙と感光フィルムの組み合わせを用いてもよい。

【0087】

上述の実施の形態では、中性子イメージングのために中性子プロファイルを測定する場合について示した。本実施の形態に係る測定方法は、中性子イメージングへの応用に限られず、中性子線が利用される様々な分野に応用されてもよい。例えば、シリコンウェハに中性子線を照射することでシリコン（Ｓｉ）をリン（Ｐ）に変換してドーピングする中性子ドーピング（ＮＴＤ）法に用いる中性子線源の評価に用いてもよい。また、医療用の中性子線源を評価するために用いてもよく、例えば、癌組織に取り込まれたホウ素（Ｂ）に中性子線を照射することで癌組織を選択的に破壊するホウ素中性子補足療法（ＢＮＣＴ）に用いる中性子線源の評価に用いてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１０，７０，１１０…中性子線源位置測定装置、１２，７２…金属板コンバータ、１４…中性子吸収体、２０…基準点、２２…基準軸、４２…開口、７４…第１中性子吸収体、７６…第２中性子吸収体、９０…加速器中性子源、９２…加速器、９４…ターゲット、９６…中性子線源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】