2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of X-ray Fluorescence Elemental Analysis 3D Imaging Camera with an X-ray Polarization Filter
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18K18767
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林田 清 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (30222227)
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2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | Ｘ線蛍光分析 / 3次元撮像 / X線撮像装置 / CMOSピクセル検出器 / 符号化マスク / コード化マスク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ｘ線蛍光分析は、非破壊分析の重要な手段で、試料に含まれる元素組成を知る最良の方法である。さらに撮像機能を付加し、元素の分布まで測定する装置も実現されているが、Ｘ線ビームを試料上でスキャンする方式で、装置は大型、高価になっている。本研究は、Ｘ線蛍光分析の3次元撮像を、コンパクトなシステムで実現することを目標にしている。位置検出能力と分光性能を兼ね備えたＸ線検出器と、コード化マスクを組み合わせた構成で、撮像分光を行う。
我々は、可視光用に開発されたCMOSピクセル検出器に着目した。この種の検出器の性能向上は著しく、常温でも個々のＸ線光子のエネルギーを測定できるほど低雑音の製品も供給されだしている。我々は、グローバルシャッターを採用したCMOSピクセル検出器としては、世界最小ピクセルサイズを持つ素子に対して、実際にＸ線照射実験を行い、データ処理アルゴリズムを開発することで、5.9keVのＸ線に対して176eV(FWHM)の分解能で分光できることを示した。さらに同じ素子でＸ線偏光も測定できることを示している。常温で動作可能という点は、装置のサイズを抑える上で本質的に重要である。
この検出器を用いて、ピンホールを通した蛍光Ｘ線データを測定して、試料上の様々な金属を1mm以下の解像度で撮像できる（Feの分布、Cuの分布などをそれぞれ示す画像を取得）ことを実証した。コード化マスクを用いた撮影と像再合成は、まず、可視光による撮影で実験、ソフトウェアの開発を行った。続いて、Ｘ線照射実験も実施し期待されるパターンの画像が得られている。像再合成と解像度評価の作業を現在すすめている。なお、再合成は、対象の距離を仮定して行う。様々な距離に仮定して再合成した情報をあわせることで、3次元情報を得る方針である。
本研究は、科学、工業の幅ひろい分野で応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
CMOS検出器によるＸ線検出に成功し、これが有効に活用できることがわかり、ピンホールによる蛍光Ｘ線画像取得にも成功している。コード化マスクによって期待される像が得られるところまでは確認できているが、像の再合成のプログラム作成に時間がかかっており、当初目標の期限に再合成像コード化マスクはＸ線天体のような無限遠の対象の観測に対しては確立した手法になっているが、近距離の対象に対してはアルゴリズムの改良が必要である。この作業及び具体的なプログラム作成に、当初想定した以上の時間がかかり期間延長した点をもって、"やや遅れている"の判定とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は最終段階にあり、像再合成のプログラムを完成させることにつきる。これをすすめていきたい。
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| Causes of Carryover |
これまでの実験をもとに最適化したコード化マスクの製作と、最終的な、評価試験。
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