2020 Fiscal Year Annual Research Report
Si-APDピクセルX線検出器の高性能化による放射光ナノ秒連続測定
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17H01078
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
岸本 俊二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00195231)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 真伸 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (00222117)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 放射光X線 / 時間分解測定 / シリコンアバランシェフォトダイオード / ピクセル・リニアアレイX線検出器 / 高速シンチレータ / 重元素ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、X線画像検出器自身の応答をシリコン・アバランシェフォトダイオード（Si-APD）ピクセルアレイによりナノ秒まで高速化、サブナノ秒で時間変化するX線像の記録をSi-APDアレイにより直接検出するとともに、重元素添加ナノ秒発光シンチレータ装着により100keVまでの高エネルギーX線領域でも行うことが目的である。
(A)128ch-MCSシステムボードを使って128チャンネル・厚さ30μmのSi-APDリニアアレイを核共鳴散乱・高感度イメージング法に用いる。高周波ノイズ混入、温度安定性について改良し、今年度は最短0.5nsごとの連続計数によるナノ秒領域での時間スペクトル測定をFe-57放射光核共鳴散乱への応用を再度試みた。また大型X線干渉計による高感度イメージング法と組み合わせた物質のサブナノ秒密度変化の可視化測定、温度変化させながらの測定に対応するため、20ミリ秒以下の測定時間を連続的に継続して、その間の計数分布とサブナノ秒変化が記録できるようにシステム改良を行った。
(B)超高速・高S/N比のASICアンプを評価。65nmCMOSテクノロジーによる超高速フロントエンドASICを高速シンチレータと組み合わせた比例モードSi-APD検出器につないで、シンチレーション光パルス検出がどれくらいの信号/雑音比で検出可能か、評価した。
(C)重元素ナノ粒子添加高速シンチレータの製作・評価。原子番号83のビスマスを添加するプラスチックシンチレータ（PLS）製作を重点的に進めた。また、より高速応答かつ時間分解能の向上を図るため、PLSの蛍光体を変えるテストを行った。その結果、Bi2O3ナノ粒子を40重量%まで含み実用的な発光量を維持できる高速シンチレータの製作に目途が立った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
(1)はKEK測定器開発室（DTP）ホームページ内のFPIXプロジェクトのページを示す。KEK-DTPプロジェクトとしてFPIXプロジェクトは終了したが引き続き成果については追記。(2)はKEK測定器開発室（DTP）ホームページ内のFSCIプロジェクトのページを示す。
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