Study on Isotope Imaging by using F-LCS gamma-rays
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21H01859
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大垣 英明 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (10335226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
静間 俊行 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (50282299)
早川 岳人 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 光量子ビーム科学研究部, 上席研究員 (70343944)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
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| Keywords | LCSガンマ線 / NRF / CT / 同位体イメージング / 定量分析 / NRF-CT / f-LCSガンマ線 / 複数同位体の同時NRF測定 / NRF反応断面積 |
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| Outline of Research at the Start |
準単色のレーザーコンプトン散乱(LCS)γ線を用いて、核共鳴蛍光散乱（NRF）の原理で
非破壊によるターゲット内部の任意の同位体のCT画像を測定するNRF-CT技術の先駆的研究を行っており、直径１～２mmで、ビーム径内でのエネルギー分布がフラットなF-LCSγ線ビームを、アンジュレータでらせん運動させた電子にレーザーを衝突させて生成する手法を開発し、このビームを用いて複数の同位体の同時CT画像取得と定量化研究を、ハイブリッド検出器システムを構築して行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
UVSOR のBL1U に既設のLCSガンマ線ビームラインにおいてBL1U円偏光アンジュレータをK=0.2に励磁して、最大エネルギー5.52MeVのf-LCSガンマ線を発生させた。
このf-LCSガンマ線を2㎜径の鉛コリメータによりコリメートし、高濃縮206Pb、207Pb、208Pbのターゲットに照射し、5512 keV(208Pb)、5490 keV(207Pb)、5471 keV(206Pb)のNRF反応断面積の測定を、検出効率130%及び120%の高純度Ge検出器にて行った。
実験はUVSORの前後期それぞれ1回づつ、5日間のマシンタイムを頂いて行った。
前期の実験の結果、5512 keV(208Pb)、5490 keV(207Pb)、5471 keV(206Pb)のNRFピークの同時測定に成功した。しかしながら、UVSORのBL1Uのビームラインには、電子ビーム入射による真空チャンバー等の放射化によるバックグラウンド放射線が存在し、反応断面積評価に無視できない影響が有る事が判明した。
そこで、後期のマシンタイム（2023年1月）では高純度Ge検出器を鉛の遮蔽体で覆う事でバックグラウンドの低減を図って行った。この実験結果は現在データ解析中であるが、、それぞれのNRFピークについてはある程度改善されたが、依然まだバックグラウンドの影響を除去できていない事が分かった。今後、反応断面積の絶対値測定に関しては、更なるバックグラウンドの除去が必要である。
一方、f-LCSガンマ線の発生に関しては、各種学会にて研究報告を行うとともに、海外誌に現在投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、UVSORにてf-LCSガンマ線の発生実験を行った。また、実験結果と直接比較できるシミュレーションコードの開発を行った。この結果、当初の目標の2mmのビーム径でも、エネルギー広がりを10倍程度拡大するとともに、比較的均一なエネルギー・空間分布を有するf-LCSガンマ線の発生に成功した。更に、このf-LCSガンマ線を用いて、5512 keV(208Pb)、5490 keV(207Pb)、5471 keV(206Pb)のNRF同時測定に成功した。なお、NRF反応の絶対値評価に関しては、BL1Uビームラインに存在するバックグラウンドの影響が問題となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況に述べたように、大きな目標である、f-LCSガンマ線の発生と、3種類の同位体のNRFピークの検出には成功しているため、最終年度である2023年度においては、まず、f-LCSガンマ線を用いて206Pb、207Pb、208Pbの1次元同位体イメージングの同時測定を試みる。この時、問題となっているバックグラウンド除去についても、鉛の遮蔽以外に蓄積リングを周回する電子ビームとのタイミングゲート等の手段を講じ、その効果を評価する。また、長波長大出力パルスファイバーレーザーの導入の可能性についても調査を行い、NRF反応断面積の絶対値評価の方法について検討を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
