AbstractA photon measurement system has been developed to analyze wavelength spectra of photons emitted from window material during D-T neutron irradiation, and the system consisted of a sample holder, a radiation-resistant optical fiber, a polychromator system and other electronic devices. High-purity silica glass, synthesized quartz and other optical materials were irradiated with D-T neutrons. The luminescence spectrum of the silica glass had a large peak around 450 nm, which was concerned with decay of self-trapped excitons in oxygen vacancies. The intensity of photon emission was proportional to the D-T neutron flux, though the neutron fluence was too low to damage the sample. 60Co γ-ray irradiation experiments were also performed with the same photon measurement system. The luminescence efficiency for D-T neutrons has been found to be 5±3 photons MeV−1 in visible range, while that for 60Co γ-rays to be 135±50 photons MeV−1. These data and the related discussions should be useful for the estimation of the photon-noise level on optical windows used for fusion plasma diagnostic systems.
光子計測システムを開発し、D-T中性子照射中に窓材料から放出される光子の波長スペクトルを解析した。このシステムは、試料ホルダー、耐放射線性光ファイバー、ポリクロメータシステム、およびその他の電子機器で構成されていた。高純度シリカガラス、合成石英、およびその他の光学材料にD-T中性子を照射した。シリカガラスの発光スペクトルは、酸素欠陥における自己束縛励起子の崩壊に関連する、約450 nmを中心とする大きなピークを示した。光子放出強度はD-T中性子フルエンスに比例していたが、中性子フルエンスは試料に損傷を与えるほど高くはなかった。同じ光子計測システムを用いて、コバルト60ガンマ線照射実験も実施した。可視域におけるD-T中性子に対する発光効率は5±3光子 MeV⁻¹であるのに対し、コバルト60ガンマ線に対する発光効率は135±50光子 MeV⁻¹であることが判明した。これらのデータと関連する考察は、核融合プラズマ診断システムに使用される光学窓における光子ノイズレベルの推定に有用である。