2017 Fiscal Year Annual Research Report
光導波型相分離シンチレータの規則構造制御による高解像度化と大口径化に関する研究
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16H04505
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉川 彰 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50292264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒澤 俊介 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (80613637) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 共晶体 / シンチレータ / 一方向凝固 / 医療画像装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度得られた「２．μ―PD法およびEFG法における大口径化に向けた坩堝ダイ形状の検討」における研究結果から、メルト供給穴の周囲に不規則領域が広がりやすく、平坦なダイ領域において、固液界面が平坦化し、規則構造が得られるという知見を得た。この結果から、新たに25㎜角の面積を有し、中心部からメルト供給穴の位置を外周部にずらした、1個の穴を有するダイを設計し、結晶の作製を進めた。ダイと融液の濡れ性、固液界面形状、ダイの穴数と重力の影響によるメルトの挙動を考慮し、ダイの設計、断熱材配置条件、雰囲気ガスの種類、種結晶のサイズと潜熱の移動による固液界面付近の温度条件の検討といった一連の結晶条件探索の結果、20㎜角の面積を有し、60％程度の領域で光学的に透明な規則領域を有する共晶体を得ることが出来た。
さらに「３．超高解像度イメージングの実証試験」として、始めに、結晶育成速度で成長した共晶体の内部を観察し、一方向凝固される共晶体の成長速度と構造周期（ないしファイバー直径）の相関関係が高い精度で成立していること確認した。ファイバー直径が0.52μm以下の微細な（成長速度で、1.5～3.0mm/min）場合には、GAPファイバーからの光の出射が不明瞭になることから、可視光に対する回折限界領域に達していることも観察され、目的を遂行するに足る広い構造周期範囲を実現した。さらに122lp/mmのX線撮像を各構造周期を有する試料に対して行った。取得した各画像のラインプロファイルからCTF値を算出し、CTF値で0.2以上である構造周期がおおよそ0.9～2.0μmの範囲のものを用いることが適していることが確認できた。これは、成長速度で、0.2～1.0mm/minの範囲に対応している。本年度は、規則領域を有する共晶体の大面積化とこれを用いたX線イメージングの試験を行い最適な構造周期・成長速度を見い出した。
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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
「２．μ―PD法およびEFG法における大口径化に向けた坩堝ダイ形状の検討」においてX線イメージングの撮像に十分な面積の共晶体が得られており、また、「３．超高解像度イメージングの実証試験」としてX線イメージングの試験を行い最適な構造周期・成長速度を見い出しており、計画通りの進捗が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
「２．μ―PD法およびEFG法における大口径化に向けた坩堝ダイ形状の検討」
29年度に得られた共晶体大型化に関する、結晶育成上およびルツボ・ダイ設計の知見をもとに、ダイの設計、断熱材配置条件、雰囲気ガスの流量といった各種育成条件の最適化を進め、有効面積の最大化を図る。
「３．超高解像度イメージングの実証試験」
X線イメージングに十分な視野を確保しCMOSセンサとのアセンブリ可能な、有効面積を確保する共晶体サンプルを加工した後、検出器への使用を想定しているCMOSセンサへの貼り合わせ方法等の検出器構成を検討する。検出器構成については、光線追跡シミュレーションにより構造設計し、同時に相分離シンチレータの表面平滑処理と空気が入らないよう接着材料の選定を行う。また、散乱線の影響が出ないよう遮蔽材とシンチレータの厚みを調整していく。また、相分離構造のシリンダー相の周期と解像度依存性を明確にする。最終的に共晶体シンチレータを用いた、直接検出によるX線位相イメージングに挑む。
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