2022 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ共晶体構造を応用した量子線弁別型超高解像度イメージング装置の開発
Project/Area Number |
19H00672
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
鎌田 圭 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (60639649)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 誠一 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 上級研究員(研究院教授) (00290768)
島添 健次 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (70589340)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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Keywords | シンチレータ / 放射線検出器 / 共晶体 / 光導波 |
Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに有望と確認されたCsI/CsCl/NaCl 共晶体やBaCl2/NaCl/KClについて、大型化の検討を進めた。特に有望なBaCl2/NaCl/KClについて、発光中心となるTbやEuの濃度の最適化を進め、作製した共晶体インゴットからシンチレータプレートを試作した。、試作したシンチレータと光検出器を組合せたイメージング装置の試作を進め、spring-8において、平行度の 高いX線などのビームラインを活用した、イメージング試験を実施した。また、、高分解能放射線イメージング検出器を開発し、放射線の一種であるアルファ線の飛跡を短時間間隔のリアルタイム画像として可視化することに成功した。アルファ線は、物質中では数十マイクロメートル程度と極めて短い距離しか飛ばないことから、アルファ線の物質中の飛跡をリアルタイムで観察することは、これまで不可能と考えられていたが、今回の装置を利用して、シンチレータへのアルファ線の入射角度の違いによる形状の違いを利用して、アルファ線飛跡の三次元分布評価やアルファ線のエネルギーを評価できる可能性がある。 一方で、自己組織化方の共晶体を利用した光導波型シンチレータでは、規則構造の線形性と規則性を確保した上で、大口径の高品質領域を得ることが困難であることが分かってきた。そこで、さらなる検討を進めた結果、バンドル光ファイバーと同様に、コアを低融点・高屈折率のハロゲン化物シンチレータとし、クラッドをガラスとすることで、光導波型シンチレータを製造する技術の開発に成功した。これは、光ファイバーと同様の製造装置を用い、作製条件を最適化、改良することで、数μ~数十μm径程度のコア径を有する光導波型シンチレータを製造するものである。コアのシンチレータ材の選択性が広く、産業技術を利用した量産や大口径化が容易である特徴がある。本物質および製造方法は国際特許出願を行った(WO2023/008101)。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
・光導波型共晶シンチレータの大型化とプレート試作 ・光検出器と組み合わせた各種イメージング装置の試作 ・高強度X線を用いたイメージング試験や粒子線の飛跡検出試験の実施 の研究計画が順調に実施された。さらに、研究の肝となる、光導波シンチレータに関して、光ファイバー製造技術を活用した、生産性の高い新規光導波シンチレータの試作に成功した。本技術はイメージング装置に組み込んだ場合、さらなる波及効果が見込める革新的な材料であり、計画以上に研究が進捗したと判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
今後、共晶体に加えて光ファイバー型の新規光導波シンチレータを用いたシンチレータプレートの試作を進める。シンチレータプレートと光検出器を組み合わせたイメージング装置への搭載を進め、引き続き高分解能なX、γ、粒子線のイメージング試験を進める。飛跡を利用した、入射方向同定、エネルギー同定技術の研究も進める。
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Research Products
(106 results)
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[Presentation] Development of fabrication technique of a novel optical-guiding crystal scintillator plate for radiation imaging applications2022
Author(s)
Ryuga Yajima,Kei Kamada,Naoko Kutsuzawa,Rikito Murakami,Masao Yoshino,Takahiko Horiai,Kyoung Jin Kim,Akihiro Yamaji,Shunsuke Kurosawa,Yuui Yokota,Hiroki Sato,Satoshi Toyoda,Yuji Ohashi,Takashi Hanada, Vladimir.V.Kochurikhin,Seichi Yamamoto,Akira Yoshikawa
Organizer
ECCG7 Paris 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Nd-Doped Y3Al5O12 Oxide-Scintillators for the Decommissioning Monitoring System2022
Author(s)
Daisuke Matsukura,Shunsuke Kurosawa,Vladimir Kochurikhin, Shohei Kodama,Chihaya Fujiwara,Akihiro Yamaji,2,Yuji Ohashi,Yuui Yokota,Kei Kamada,Hiroki Sato,Satoshi Toyoda,Masao Yoshino,Takashi Hanada,Rikito Murakami,Takahiko Horiai,Akira Yoshikawa
Organizer
SCINT 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of new types of multilayered composite scintillators based on the LPE grown epitaxial structures of garnet compounds2022
Author(s)
V. Gorbenko, S. Witkiewicz-Lukaszek, Y. Syrotych, T. Zorenko, J.A. Mares, R. Kucerkova, A. Beitlerova, M. Nikl, K. Kamada, A. Yoshikawa, O. Sidletskiy, Yu. Zorenko
Organizer
SCINT 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Novel Li2HfX6 (X =Cl, Br, I) scintillator for neutron detection2022
Author(s)
Chihaya. Fujiwara, Shunsuke. Kurosawa, Akihiro. Yamaji, Yuji. Ohashi, Yuui. Yokota, Kei. Kamata, Hiroki. Sato, Satoshi. Toyoda, Masao. Yoshino, Takashi. Hanada, Rikito. Murakami, Takahiro. Horiai, Akira. Yoshikawa
Organizer
SCINT 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Growth and evaluation of Tl doped CsI/LiBr eutectic scintillator for thermal neutron detector2022
Author(s)
Ryuga Yajima, Kei Kamada, Yui Takizawa, Rei Sasaki, Masao Yoshino, Takahiko Horiai, Rikito Murakami, Kyoung Jin Kim, Akihiro Yamaji, Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Yuji Ohashi, Takashi Hanada, Vladimir. V. Kochurikhin, Akira Yoshikawa
Organizer
SCINT 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Cr-Doped (Y, Gd)3(Al, Ga)5O12 Red Oxide-Scintillators for the Decommissioning Monitoring System2022
Author(s)
D. Matsukura, S. Kurosawa, A. Yamaji, Y. Ohashi, Y. Yokota, K. Kamada, H. Sato, S. Toyoda, M. Yoshino, T. Hanada, R. Murakami, T. Horiai, A. Yoshikawa
Organizer
2022 IEEE NSS MIC
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Path-planning System for Radioisotope Identification Device using 4π Gamma Imaging based on Random Forest Analysis2022
Author(s)
A. Mukai, S. Hara, H. Tomita, K. Yamagishi, H. Ebi, F. Ishida, E. Takada, K. Shimazoe, Y. Tamura, H. Woo, H. Takahashi, H. Asama, J. Kawarabayashi, K. Tanabe, K. Kamada
Organizer
2022 IEEE NSS MIC
Int'l Joint Research
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[Presentation] Characterization of multi-channel gamma-ray detectors for 4π time-of-flight compton camera2022
Author(s)
A. N. Rachman, D. Kim, M. Uenomachi, K. Shimazoe, H. Takahashi, T. Kishimoto, H. Kogami, T. Orita, A. Mukai, H. Tomita, S. Hara, K. Yamagashi, H. Ebi, Y. Tamura, K. Kamada, H. Woo, F. Ishida, E. Takada, H. Asama, J. Kawarabayashi, K. Tanabe, K. Tsuchiya
Organizer
2022 IEEE NSS MIC
Int'l Joint Research
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[Presentation] Crucible free growth and scintillation properties of β-Ga2O3 single crystals2022
Author(s)
Rei Sasaki,Kei Kamada,Taketoshi Tomida,Isao Takahashi,Vladimir. V. Kochurikhin,Shiori ishikawa,Ryuga Yajima,Rikito Murakami,Masao Yoshino,Takahiko Horiai,Kyoung Jin Kim,Akihiro Yamaji,Shunsuke Kurosawa,Yuui Yokota,Hiroki Sato,Satoshi Toyoda,Yuji Ohashi,Takashi Hanada,Akira Yoshikawa
Organizer
ICOM&IWPPP 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Growth and scintillation properties of a novel K2CeCl5/LiCl eutectic for thermal neutron detection2022
Author(s)
Ryuga Yajima, Kei Kamada, Masao Yoshino , Rikito Murakami, Takahiko Horiai , Naoko Kutsuzawa , Kyoung Jin Kim , Akihiro Yamaji , Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota , Hiroki Sato , Satoshi Toyoda , Yuji Ohashi , Takashi Hanada , Vladimir. Kochurikhin , Akira Yoshikawa
Organizer
ICOM&IWPPP 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Crystal growth and scintillation properties of Mo co-doped Ce:Gd3Al2Ga3O12 single crystal scintillators2022
Author(s)
Kyoung Jin Kim, Kei Kamada, Masao Yoshino, Ishikawa Shiori , Takahiko Horiai, Rikito Murakami, Shunsuke Kurosawa , Yasuhiro Shoji, Vladimir V. Kochurikhin, Yuui Yokota, Akira Yoshikawa
Organizer
ICOM&IWPPP 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Growth of Er-doped La2Hf2O7 Single Crystal by Micro-Pulling-Down Method and Optical Properties2022
Author(s)
Naomoto Hayashi, Yuui Yokota, Takahiko Horiai, Masao Yoshino , Akihiro Yamaji, Rikito Murakami, Takashi Hanada, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Yuji Ohashi, Shunsuke Kurosawa, Kei Kamada, Akira Yoshikawa
Organizer
ICOM&IWPPP 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Resonance charactereistics analysis of double-layered resonator using α-quartz by Finite Element Method2022
Author(s)
Taisei Noguchi, Yuji Ohashi, Masaya Omote, Yuui Yokota, Rikito Murakami, Shunsuke Kurosawa, Kei Kamada, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Takahiko Horiai, Akihiro Yamaji, Masao Yoshino, Takashi Hanada, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Development of optical-guiding crystal scintillator plate for high resolution and sensitivity radiation imaging2022
Author(s)
Ryuga Yajima, Kei Kamada, Naoko Kutsuzawa, Masao Yoshino, Takahiko Horiai, Rikito Murakami, Kyoung Kim, Akihiro Yamaji, Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Ohashi Yuji, Hanada takashi, Vladimir Kochurikhin, Seichi Tamamoto, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Growth and scintillation properties of Ce1%LaCl3/6LiCl and Ce1%LaCl3/6LiCl /SrCl2 eutectic for neutron detection2022
Author(s)
Rei Sasaki, Kei Kamada, Ryuga Yajima, Masao Yoshino, Takahiko Horiai, Rikito Murakami, Kyoung Jin Kim, Akihiro Yamaji, Shunsuke Kurosawa, Yuui Yokota, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Yuji Ohashi, Takashi Hanada, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Scintillation Properties of Nd-Doped Y3Al5O12 Oxide-Scintillators for the Decommissioning Monitoring System in the Nuclear Plant2022
Author(s)
Daisuke Matsukura, Shunsuke Kurosawa, Vladimir Kochurikhin, Shohei Kodama, Chihaya Fujiwara, Akihiro Yamaji, Yuji Ohashi, Yuui Yokota, Kei Kamada, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Masao Yoshino, Takashi Hanada, Rikito Murakami, Takahiko Horiai, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Luminescence Properties of Novel Red-emitting Li2Hf(Br, I)6 Scintillators for Both Neutron and Gamma-ray Detection2022
Author(s)
Chihaya Fujiwara, Shunsuke Kurosawa, Akihiro Yamaji, Yuji Ohashi, Yuui Yokota, Kei Kamada, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Masao Yoshino, Rikito Murakami, Takahiko Horiai, Takashi Hanada, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Development of Gamma Source Identification Using 4π Compton Camera (9) Development of Path Planning System Based on Random Forest Analysis2022
Author(s)
Atsushi Mukai, Shintaro Hara, Hidetake Ebi, Fumihiko Ishida, Koki Sugibayashi, Eiji Takada, Kenji Shimazoe, Yusuke Tamura, Hanwool Woo, Hiroyuki Takahashi, Hajime Asama, Jun Kawarabayashi, Kosuke Tanabe, Ken'ichi Tsuchiya, Kei Kamada, Hideki Tomita
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] B2C Research Accelerated by Future PET Development Unit: Brain to Whole Body2022
Author(s)
Taiga Yamaya, Miwako Takahashi, Hideaki Tashima, Go Akamatsu, Sodai Takyu, Eiji Yoshida, Shunsuke Kurosawa, Kei Kamada, Akira Yoshikawa, Hideaki Haneishi, Mikio Suga, Kazuya Kawamura, Mariko Ishibashi, Yoichi Ima
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Measurement and use of temporal information for imaging in radiotherapy2022
Author(s)
Seiichi Yamamoto, Takuya yabe, Mitsutaka Yamaguchi, Naoki Kawachi, Key Kamada, Akira Yoshikawa, Naoyasu Okudaira, Jura Nagata, Maki Kitano, Katsunori Yogo5, Takashi Akagi, Jun Kataoka
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Crystal Growth and Optical Properties of Er-doped La2Hf2O72022
Author(s)
Naomoto Hayashi, Yuui Yokota, Takahiko Horiai, Kohei Yamanoi, Masao Yoshino, Akihiro Yamaji, Rikito Murakami, Takashi Hanada, Hiroki Sato, Satoshi Toyoda, Yuji Ohashi, Shunsuke Kurosawa, Kei Kamada, Nobuhiko Sarukura, Akira Yoshikawa
Organizer
第83回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] Dependence of growth conditions on b-Ga2O3 crystal quality grown by OCCC method2022
Author(s)
Isao Takahashi, Kochurikhin Vladimir, Tomida Taketoshi, Yao Yongzhao, Sato Koji, Ishikawa Yukari, Sugawara Takamasa, Shoji Yasuhiro, Kamada Kei, Kakimoto Koichi, Yoshikawa Akira
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第83回応用物理学会秋季学術講演会
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