PSS-SOI高分解能検出器の開発および応用

• Project Area: Interdisciplinary research on quantum imaging opened with 3D semiconductor detector
• Project/Area Number: 26109502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 島添 健次 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70589340)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000); Fiscal Year 2015: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2014: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 電子飛跡追跡 / コンプトンカメラ / SOI / 陽電子 / 電子トラッキング

Outline of Annual Research Achievements

SOI(Silicon on Insulator)検出器を用いた30micronピクセルのトリガーモード型の電子飛跡観測センサーの開発を行い、非同期での電子飛跡観察に成功した。SOIの高抵抗シリコン層の厚みは最大500micronであり、従来のガス方式と比較しても高感度化が可能である。また高速化のためトリガーが発生した周辺の25x25ピクセル(750micron角)を読みだすロジックを作成し全ピクセルを読みだすフレーム読出モードと比較して30倍以上の高速化を行った。また高位置分解能化のため10micronピクセルの両面読出型のセンサーの試作開発を行った。
開発したトリガーモード型のセンサーを用いてGAGG+MPPCと組み合わせたコンプトンカメラの試作機を製作し、初期のコンプトンイメージの再構成に成功した。固体型の電子飛跡追跡型のコンプトンカメラとしてはこれまでに例がないものである。
また今後の電子飛跡追跡型コンプトンカメラの利用として2光子を同時に観測するための装置のモンテカルロシミュレーションを行い、従来方式に比較して10倍程度のSN比の向上が可能であることを確認した。
またSOIピクセルセンサを用いて植物生体内の分子動態イメージングの試験を行い、Na-22,Cs-137などの撮像試験を実施した。実験結果より高エネルギーのβ線に関しては電子飛跡の解析から、特性X線に関しては得られるエネルギースペクトルから判別可能であることが示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Electron Pattern Recognition using trigger mode SOI pixel sensor for Advanced Compton Imaging (2016)
  • Author(s): K. Shimazoe, Y. Yoshihara, A. Fairuz, A. Koyama, H. Takahashi, A. Takeda, T. Tsuru, Y. Arai
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: Vol. 11
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SOI Pixel Sensor for Gamma-Ray Imaging (2015)
  • Author(s): Kenji Shimazoe, Fairuz Atiqah, Yuri Yoshihara, Akihiko Koyama, Hiroyuki Takahashi, Tadashi Orita, Kei Kamada, Ayaki Takeda, Takeshi Tsuru, Yasuo Arai
  • Journal Title: arXiv Instrumentation and Detectors Volume: 2015
  • Open Access
• [Presentation] 生体内多核種同時イメージング検出器の基礎検討 (2016)
  • Author(s): 丁 性元、吉原 有里、島添 健次、高橋 浩之、杉田 亮平、広瀬 農
  • Organizer: 応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東工大
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 2光子同時計測コンプトンイメージング手法の開発 (2016)
  • Author(s): 吉原有里、中村泰明、島添健次、高橋浩之
  • Organizer: 応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東工大
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] Electron Pattern Recognition with Silicon-on-Insulator Sensor for Advanced Compton Imaging (2015)
  • Author(s): K. Shimazoe, Y. Yoshihara, A. Fairuz, H. Takahashi, A. Takeda, T. Tsuru, Y. Arai
  • Organizer: IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2015-10-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 電子トラック認識型高感度コンプトンカメラの開発 (2015)
  • Author(s): 島添 健次、吉原 有里 、Atiqah Fairuz、高橋 浩之、織田 忠、武田 彩希、 鶴 剛、新井 康夫
  • Organizer: 応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] Development of electron tracking Compton camera with Event Driven SOI sensor (2015)
  • Author(s): Kenji Shimazoe, Yuri Yoshihara, Atiqah Fairuz, Hiroyuki Takahashi, Ayaki Takeda, Takeshi Tsuru, Yasuo Arai
  • Organizer: International Workshop on Radiation Imaging Detectors 2015
  • Place of Presentation: Hunburg, Germany
  • Year and Date: 2015-06-28 – 2015-07-02
• [Presentation] Electron Track Recognition with SOI sensor for Advanced Compton Imaging (2015)
  • Author(s): Atiqah Fairuz, Yuri Yoshihara, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Ayaki Takeda, Takeshi Tsuru, Yasuo Arai
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学、神奈川県
  • Year and Date: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [Remarks] SOIPIX page
  • URL: http://soipix.jp/a-01-1.html
• [Funded Workshop] IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (2015)
  • Place of Presentation: San Diego
  • Year and Date: 2015-10-30
• [Funded Workshop] 17th International Workshops on Radiation Imaging Detectors (2015)
  • Place of Presentation: Hamburg
  • Year and Date: 2015-06-28
• [Funded Workshop] SOIPIX 2015 (2015)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 2015-06-03