Development of new method of gamma ray and neutron imaging using optical system

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05461
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Mitsui Tadao 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20283864)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ガンマ線カメラ / シンチレータ

Outline of Final Research Achievements

In order to develop a new method to measure gamma-ray incoming direction by imaging liquid scintillator, we have developed 30-cm diameter optical system with two mirrors and 5 cm times 5 cm multi-anode photomultiplier tubes. Using two such "cameras", we have imaged a liquid scintillator box, which detected gamma rays from a cobalt 60 source. From two pictures taken by two cameras, scintillation points have been reconstructed 3-dimensionally. Candidate events for multi-point scintillation due to Compton scatterings of gamma rays have also been observed, by which a possibility to develop a Compton camera based on this principle have been shown.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ガンマ線イメージングは、高エネルギー物理学だけでなく、医療や放射線安全管理などにも応用される技術である。しかしガンマ線は物質との反応が確率的なため、到来方向を再構成するためにはさまざまな工夫が必要になる。その有力な方法のひとつである「コンプトンカメラ」に新しいスキームを導入すべく、液体シンチレータの「撮像」を、本研究では試みた。コバルト60線源の位置を同定する基礎的測定が本研究で成功し、この可能性への期待が持てた。シンチレータ撮像は、検出効率の高さが特徴で、医療分野では被曝量を減らせる期待へと繋がる。今後、応用分野への研究に発展させていきたい。