Development of a low-price direction sensitive radiation detector

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K13796
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 中森 健之 山形大学, 理学部, 准教授 (30531876)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ガンマ線検出器 / 方向感度 / MPPC / サーベイメータ

Outline of Annual Research Achievements

無機シンチレータで構成した先行モデル検出器の研究により、複数の放射線源が存在する際の方向推定に限界があることが分かった。2つの放射線源を配置する組み合わせを多数設定し、全ての組み合わせについて2つの線源の方向を推定させたところ、苦手とする組み合わせがいくつか存在することが分かった。6つの検出器の係数のパターンが類似してしまう組み合わせどうしを混同する傾向があるためである。
検出器の実際の運用を想定したとき、立体角4πの全方位に感度を持たせる必要は必ずしもなく、前方のみ2πに感度を持つ方向検出器という設計がありうるという着想に至った。先行モデルでも採用していたカード型PCラズベリーパイと接続する4チャンネルADCボードを採用し、4つのセンサで前方に感度を持つ方向検出器の設計を行った。このボードを用いてガンマ線スペクトルを測定し、方向算出に用いるべきパルスハイトのイベント数を自律的に算出したのちに、方向算出プログラムを実行するという一連のソフトウェアを開発し、本研究に使えるものであることが分かった。これを受けてモンテカルロシミュレーションにより検出器の配置と遮蔽材の形状を複数比較検討を行った。その結果、前方視野490方向について、常に方向推定精度（90％包含半径）が22.5°を下回る配置があることが分かった。
上記システムとのユーザーインターフェイスとなるアプリケーションの開発も並行して行った。このアプリケーションは、ラズベリーパイと無線により通信を行い、検出器の立ち上げや測定の制御、および方向算出結果をカメラ画像の上に重ねて表示する機能をもつ。Android OS上で動作し、格安端末が使えるためコストダウンを実現できた。