ガンマ線到来方向測定による高感度広視野ガンマ線カメラの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12354002
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 谷森 達 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10179856)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 越智 敦彦 神戸大学, 理学部, 助手 (40335419) ; 窪 秀利 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40300868)
• Keywords: 核ガンマ線 / γ線イメージング / コンブトン散乱 / MSGC / ガス検出器 / アンガーガメラ / TPC

Research Abstract

測定法が未開発の核ガンマ線イメージング法の原理の確立、および実際の装置を開発する。Micro Pixel Gas Chamber(MPGC)を用いて荷電粒子の3次元軌跡を数百μm間隔で捕え、コンプトン反跳電子の方向を測定する。この申請では、有効面積10cm立方ガス層を持つMPGCとシンチレータ検出器によるガンマ線画像装置を制作し評価を行う。
●反跳電子測定用MPGCの開発
12年度の3cm角MPGCの試験器に基づいて、実用化のための11cmMPGCを数台製作した。サブストレートの材質をセラミック、ポソイミド2種類のMPGCを試作、セラミックは放電で合成された有機膜が表面を覆い導通してしまう可能性を見出したが、ポリイミドは耐高圧に優れ安定した動作の大型MPGCを実現出来た。電極生成の位置精度も大いに改善でき実用化に近づいた。まだ陽極の利得の不揃いの問題が残っているが、現在進行中の試作で解決するメドがたった。またアンプボード、エンコーダの試作が完了し、MPGCを接続し座標を正しくエンコードすることを確認、X線画像を取ることに成功し、TPCとしての評価にはいっている。14年度はTPCとしての性能評価、シンチレータ部を組み合わせ、ガンマ線カメラとしての試験、評価を行なう。
●シンチレータ反跳ガンマ線検出器の開発
10cm角NaIおよび16本のPMTアレイを組み合わせたアンガカメラを製作。エネルギー分解能、位置分解能の評価試験を行ない、半値幅で各7%,8mmの性能を得た。まだ予定の性能は達成できていないので、PMTの数を25本に増設した装置を製作している。14年度のはさらに、究極の高密度PMTを用いて、最高性能を調べる。
●ガンマ線検出器開発のためのシミュレーション
複雑なシステムを実現するには、シミュレーションが不可欠であえいEGS4を用いてシミュレーションを製作した。1MeV程度でガンマ線に対し1度の方向決定精度、3strの立体角が実現できそうである。この手法は、従来の多重コンプロン散乱法により自由度が2つ多い。1つはガンマ線の到来方向決定に使用するが、他の一つを使うことで、検出器内、特にシンチレータカメラ内でさらにコンプトン散乱を起こし、外部に逃げてしまった事象を、ベト検出器無しにKenmaticsから99%程度、ほとんどバッググランド事象を除去できることがわかった。

Research Products

• [Publications] A.Och.T.Tanimori et al.: "A new disign of the gaseous imeging defector : Miesr.Pixel Chamber"Nuclear Instrumerts and Methels A. 471. 264-267 (2001)
• [Publications] A.Och.T.Tanimori et al.: "Rapid X-vay crstal scvueture aralysis in feos Secend measurements using microsevip gas chamber"Nuclear Instruments and Methels A. 467-468. 1148-1151 (2001)