2020 Fiscal Year Annual Research Report
全方位3次元測距とガンマイメージングを融合した俯瞰画像下線源可視化・定量法の開発
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19H00881
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高田 英治 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (00270885)
石田 文彦 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20345432)
富田 英生 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432239)
田村 雄介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40515798)
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)
禹 ハンウル 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (80845272)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コンプトンカメラ / ガンマカメラ / ガンマ線 / 定量化 / 4π |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、医用診断、環境モニリング、宇宙ガンマ線、核セキュリティなどの幅広い領域で必要とされるガンマ線定量可視化技術の理論的、実験的な手法 の確立である。本目的達成のため新たな 3次元等方TOF (Time Of Flight)構造を有する球型カメラGRASPを開発し、本手法の実験的理論的検証を行う。3次元全方 向に等方的感度を有する自己位置推定型のTOFガンマ線カメラの開発を行い、線量の定量化イメージングを目指す。具体的には、全方向に感度を有する新高速シン チレータを用いたガンマカメラの開発を行い、カメラの自己位置推定可能なロボット技術を用いて、配置された線源の定量イメージング実証試験を実施する。ま た4π方向からの撮像試験を行うことで理論的な定量手法論を構築し可視光ガンマ線融合画像を作成する。4π方向に等方感度を有するコンプトンガンマ カメラを用いた、移動体ロボットをもちいた線源撮像試験を実施し、線源距離の逆二乗則と複数位置での測定データから点線源にたいして線量定量化を行うことに成功した。また多チャンネル信号処理を実現するための 50psの応答速度を持つASICの開発をおこなう、高速のシンチレーターアレイCeBr3, GFAGなどとの接合により200-300ピコ秒の応答速度を得た。加えて可視光画像およびガンマカメラ画像を融合する 技術開発を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、医用診断、環境モニリング、宇宙ガンマ線、核セキュリティなどの幅広い領域で必要とされるガンマ線定量可視化技術の理論的、実験的な手法 の確立である。本目的達成のため新たな 3次元等方TOF (Time Of Flight)構造を有する球型カメラGRASPを開発し、本手法の実験的理論的検証を行う。3次元全方 向に等方的感度を有する自己位置推定型のTOFガンマ線カメラの開発を行い、線量の定量化イメージングを目指す。具体的には、全方向に感度を有する新高速シン チレータを用いたガンマカメラの開発を行い、カメラの自己位置推定可能なロボット技術を用いて、配置された線源の定量イメージング実証試験を実施する。ま た4π方向からの撮像試験を行うことで理論的な定量手法論を構築し可視光ガンマ線融合画像を作成する。4π方向に等法感度を有するコンプトンガンマ カメラを用いた、移動体ロボットをもちいた複数位置からの線源撮像試験を実施し、逆二乗則を適用することで線量定量化が可能であることを示した。多チャンネル信号処理を実現するための 50psの応答速度を持つASICの開発をおこなうとともに、開発した高速シンチレーターアレイとの接合により所望の時間分解能を得た。加えて可視光画像およびガンマカメラ画像を融合する 手法の検証および画像再構成手法のの実証を実施した。以上により順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後さらに4π等法感度を有するコンプトンカメラを用いた複数線源のイメージングについても検証試験を実施していく予定である。今後は、得られた画像を用いて自律的な行動決定アルゴリズムの選択を行い、最適位置に移動することで、リアルタイム画像再構成を目指す。球型カメラに関しては開発をした高速のエネルギー、時 間分解ASICおよびシンチレーターアレイを複数組み合わせたカメラのプロトタイプ機の性能検証をおこなう。これによりTime Of Flight性能を用いたイメージング試験を実施する。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Gamma-ray spectroscopy with a CeBr3 scintillator under intense γ-ray fields for nuclear decommissioning2021
Author(s)
Masaaki Kaburagi, Kenji Shimazoe, Masahiro Kato, Tadahiro Kurosawa, Kei Kamada, Kyoung Jin Kim, Masao Yoshino, Yasuhiro Shoji, Akira Yoshikawa, Hiroyuki Takahashi, Tatsuo Torii
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 988
Pages: 164900
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A cubic CeBr3 gamma-ray spectrometer suitable for the decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station2020
Author(s)
Masaaki Kaburagi, Kenji Shimazoe, Yutaka Otaka, Mizuki Uenomachi, Kei Kamada, Kyoung Jin Kim, Masao Yoshino, Yasuhiro Shoji, Akira Yoshikawa, Hiroyuki Takahashi, Tatsuo Torii
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
Volume: 971
Pages: 164118
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 全方向コンプトンカメラによる 放射性物質探知手法の開発 (7) 移動中逐次測定によるガンマ線源位置・強度推定の実証2021
Author(s)
向 篤志, 原 真太朗, 山岸 恵大, 寺林 稜平, 島添 健次, 田村 雄介, 禹 ハンウル, 岸本 卓也, 湖上 碩樹, Zhong Zhihong, 上ノ町 水紀, Agus Nurrachman, 高橋 浩之, 淺間 一 , 海老 秀虎, 石田 文彦, 高田 英治, 河原林 順, 田辺 鴻典, 鎌田 圭, 富田英生
Organizer
応用物理学会 春季学術講演会
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[Presentation] Characterization of Time of Flight Compton Camera for Radiation Monitoring2021
Author(s)
Agus Nur Rachman, Zhong Zhihong, Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Takuya Kishimoto, Hanwool Woo, Jun Kawarabayashi, Yusuke Tamura, Kei Kamada, Atsushi Mukai, Shintaro Hara, Keita Yamaishi, Ryohei Terabayashi, Hideki Tomita, et. al.
Organizer
Atomic Energy Society of Japan 2022 Annual Meeting
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[Presentation] 全方向コンプトンイメージングに基づく放射線源可視化・定量法 の開発 (3) 無人ビークル搭載全方向コンプトンカメラを用いた実験的検証2020
Author(s)
向 篤志, 原 真太朗, 山岸 恵大, 寺林 稜平, 島添 健次, 田村 雄介, 禹 ハンウル, 岸本 卓也, Zhong Zhihong, 上ノ町 水紀, Agus Nurrachman, 高橋 浩之, 淺間 一, 富田 英生
Organizer
日本原子力学会秋の大会
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[Presentation] Prototype development of Sphere Compton imaging system with GFAG scintillators (1)2020
Author(s)
Agus Nur Rachman, Zhong Zhihong, Mizuki Uenomachi, Kenji Shimazoe, Hiroyuki Takahashi, Takuya Kishimoto, Hanwool Woo, Jun Kawarabayashi, Yusuke Tamura, Kei Kamada, Atsushi Mukai, Shintaro Hara, Keita Yamaishi, Ryohei Terabayashi, Hideki Tomita, et. al.
Organizer
Atomic Energy Society of Japan 2020 Fall meeting
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