2核種同時イメージングを可能とするオートラジオグラフィ技術の開発

• Project/Area Number: 23K05476
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 栗田 圭輔 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (10757925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴井 伸郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (20391287)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: オートラジオグラフィ / RIイメージング / ラジオグラフィ / RI / イメージング

Outline of Research at the Start

本課題では、これまで困難であった2種の放射性核種を識別しながらその分布画像を提供できるオートラジオグラフィ技術の開発を行う。具体的には、発光波長の異なる2枚のシンチレータを積層させた検出器によりβ線のエネルギーを同定することで、これを実現する。さらに、植物中に含まれる2種の放射性核種の分布・動態観察を実際に行い、本手法の有用性を示す。

Outline of Annual Research Achievements

オートラジオグラフィ法は、放射性同位元素（RI）の濃度分布を可視化する手法であり、植物研究分野でも広く利用されている。この手法は、RIから放出されたβ線がイメージングプレート（IP）等を感光させることで、RIの精細な分布画像を利用者に提供する。しかしながら従来のオートラジオグラフィ技術では、同一試料中の複数のRIを識別しながらイメージングすることが困難であった。本課題では、RI核種を識別しながらその分布画像を提供できるオートラジオグラフィ技術の開発を行う。具体的には、発光波長の異なる複数のシンチレータを積層させた検出器によりβ線のエネルギーを同定することでこれを実現する。
採択初年度となる今年は、まず、どの程度の厚みのシンチレータが必要かを調べるため、シミュレーションモデルの構築を行った。シミュレーションコードは、モンテカルロシミュレーションコードであるPHITSを選定した。PHITS上のモデル空間に、計算に必要となる3Dモデルを構築した。また、シンチレーション光を検出し、光の色を弁別するためのカラーカメラの選定を行った。選んだカメラはビットラン製のCS-74C-FというカラーCMOSカメラであり、カラー撮像と比較的長い露光時間を両立できるものとした。さらに、このCMOSカメラやシンチレータを取り付けるための暗箱を設計した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画において、初年度はシンチレータの選定と撮像テストを実施する予定だったが、所属研究機関の業務（実験装置運営）が忙しく、本補助事業のエフォートを十分に確保することができず、研究計画を当初計画どおりに進めることができなかったため、現在までの進捗状況は、やや遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

初年度に構築したPHITS上の3Dモデルを使用して、シミュレーションを行い、得られた結果からシンチレータの選定を行う。また、同じく、初年度に設計したCMOSカメラやシンチレータを取り付けるための暗箱等、実証試験に必要な装置開発を行い、開発した装置を用いた撮像テストを実施する。