中性子検出器の世界市場レポート2023-2029

世界の中性子検出器市場は、2023年の150百万米ドルから2029年には239百万米ドルに成長し、予測期間中の年間平均成長率（CAGR）は8.1％になると予測されている。

中性子検出器産業動向

中性子散乱は強度に制限のある手法であることはよく知られている。現代の中性子源の輝度は、先進的な放射光源の輝度に比べて何桁も低い。しかしながら、中性子ビームを利用することで可能となる科学は、多くの場合、他のどのような方法にも打ち勝つことができないか、あるいはアクセスすることさえできない。この事実は、中性子研究のための次世代施設の建設と同様に、既存の中性子源とその装置のアップグレードを刺激している。米国のSNS、日本のJPARC、そして間もなく登場する欧州のESSのような次世代中性子源は、装置のタイプにもよるが、中性子束の1桁から2桁の増加を約束している。一方、先進的な中性子光学系、集束システム、中性子検出器は、中性子スペクトロメーターの効率をさらに2桁向上させる可能性があります。この2つの要素を組み合わせることで、性能は飛躍的に向上し、現在では実現不可能な新たな科学的地平を切り開くことになる。

従って、先進的な中性子検出器と検出器システムの開発が現在重要な課題の一つとなっている理由は明らかである。同時に、新しい中性子施設のほとんどすべての装置では、中性子検出器が限界的な構成要素である。減速材とガイドシステムは検出器が処理できる以上の中性子を供給する。この欠点は、最も強力な中性子散乱施設でさえ多くの実験には強度が足りないという事実によって拡大される。例えば、リアルタイムのパラメトリック研究、高圧実験、微小試料の測定などである。

中性子の検出は電離粒子や電離放射線の検出に比べて複雑な作業である。そのため中性子検出器の種類は非常に限られています。一方、中性子検出器に対する要求特性は、中性子実験の種類によって異なり、矛盾することもあります。高強度中性子源での実験では、高い計数率が重要な課題の1つです。これは例えば小角中性子散乱や中性子反射率測定において非常に重要である。その他の実験では、検出効率、高い位置分解能、高い時間分解能、中性子とガンマ線の弁別、大面積イメージング、コンパクト性などが非常に重要です。今日では、検出器のコストも最も重要な要素の一つとなっています。

中性子検出器市場促進要因

ここ数年、中性子検出器技術の研究開発が劇的に増加しているが、その一因となったのは、3He の入手可能性の低下と需要の増加である。その結果、この分野では、3Heの実行可能な代替品を見つける以上の応用分野における中性子検出の進歩を含め、数多くの重要な進歩があった。記載された技術や他の多くのタイプの装置に関する研究は継続されており、更なる進歩が期待されている。
DT中性子検出と中性子スペクトロメトリーを含む中性子検出技術は、将来的に実用化されると予想される。市場全体の成長は過去数十年にわたり鈍い。長年にわたる技術格差により、中性子検出の強化が強く求められている。中性子検出をより幅広い装置や用途に適用できるようにするための研究が進められている。
多くのアプリケーションにおいて，イオン化法に基づくガス検出器は，そのサイズと複雑さのために，将来的には固体中性子検出器に取って代わられると予想されている。既存の中性子検出器の効率，費用対効果及び環境適合性を改善するために，実務者や研究者は多大な努力を払ってきた。 ナノ科学の進歩を考慮しながら、検出プロセスの複雑さを取り除く必要がある。

中性子検出器市場の課題とリスク

中性子検出器は中性子と相互作用する材料で構成されている。中性子と物質との原理的な反応メカニズムは限られているが、検出媒体の選択肢は非常に多い。検出器は固体、液体、または気体で満たされた媒体で構成することができる。検出メカニズムの他に、中性子検出器には1つの大きな課題がある。中性子検出はしばしば混合放射線場で行われるため、中性子検出器はガンマ線の放射を感知できないか、少なくとも中性子とバックグラウンドのガンマ線を識別する技術が必要です。

エネルギー範囲や用途が異なれば、検出器の設計や材料も微妙に異なり、超高放射線やパルス高周波が混在する場でも機能しなければならない。さらに、数十年にわたり広く使われてきた主力検出器ヘリウム3は、近年、供給の不確実性と制限、そしてコストの上昇-いわゆるヘリウム3危機-に悩まされている。このため、より低価格で競争力のある効率を持つ検出器の需要が急増している。新しいクラスのシンチレータのような新しい材料が開発されている。また、新世代の装置に要求される困難な性能要件を満たすことができる代替技術を開発することによって、ヘリウム3の使用と需要を軽減する努力も行われている（特に、広い領域をカバーする必要がある中性子散乱において）。中性子検出の様々な能力に対する需要が高まっているもう一つの分野は核融合であり、そこでは材料とエレクトロニクスに対する課題が関連している。

中性子検出器市場の阻害要因

高いイニシャルコスト、中性子検出技術は特殊な材料や複雑な装置の使用を伴うことが多く、製造業者とエンドユーザーの双方にとって高いイニシャルコストとなる可能性がある。このコストの障壁は、特に予算が限られている小規模の組織や研究機関にとっては大きな制約となり得る。
放射線安全規制： 中性子検出器は、放射線安全規制が厳しい環境で使用されることが多い。これらの規制を遵守することは、中性子検出システムの配備に複雑さとコストを加えることになります。さらに、人員や公衆の安全を確保する必要性から、特定の中性子源の使用が制限されることもあります。
グローバル・サプライチェーンの課題： 中性子検出器産業は、他の多くの産業と同様に、グローバルサプライチェーンの混乱による影響を受ける可能性があり、部品や材料の製造や納入の遅れにつながる可能性がある。これは中性子検出システムのタイムリーな配備に影響を与える可能性がある。

本レポートでは、Photonis、Arktis Radiation Detectors、Thermo-Fisher Scientific、Mirion Technologies、LNDといった中性子検出器の主要プレイヤーを紹介している。

2022年には、世界の中性子検出器上位5社が収益ベースで市場シェアの60.4％を占める。上図は、中性子検出器の売上高でランク付けされた主要プレイヤーを示している。

製品タイプ別では、ガス比例式検出器が84.3％のシェアを持つ最大セグメントである

製品の用途別では、国土安全保障が最大の用途で、62％のシェアを占めている

著者について

Zhang Xiong - 主執筆者

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