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

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H00881
• Research Institution: The University of Tokyo
• 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)
• 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) ; 武田 彩希 宮崎大学, 工学部, 准教授 (40736667) ; 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 工学院大学, 工学部, 准教授 (80845272)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: コンプトンカメラ / ガンマカメラ / ガンマ線 / 定量化 / 4π

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(ガンマ スフィア(Gamma-Ray Sphere) 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。最終年度はこれまで実証を行ってきた、可視光画像との融合、LIDARによる自己位置推定システム、線源強度の定量的推定手法を統合したシステムを用いてフィールドでの実証実験を屋外において実施した。また定量化については複数位置での線源と検出器の距離の関係から推定する手法を確立した。加えて高速のGFAGシンチレータを用いたスフィア型TOF(Time Of Flight)ガンマカメラ(GRASP)の開発を行い、300ps以下のCTR及びTOF情報を用いた検出器の反応順序の特定、画質の向上を実証した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] ３次元マルチピクセル型検出器の自己遮蔽プロファイルに基づく線源方向推定法の提案 (2023)
  • Author(s): 向 篤志, 海老 英虎, 神田 皆人, 富田 英生
  • Journal Title: 放射線 Volume: 48 ( 2 ) Pages: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative pulse shape discrimination study for Ca(Br, I)<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" id="d1e863" altimg="si81.svg"><mml:msub><mml:mrow /><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math> scintillators using machine learning and conventional methods (2023)
  • Author(s): Yoshino M.、Iida T.、Mizukoshi K.、Miyazaki T.、Kamada K.、Kim K.J.、Yoshikawa A.
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume: 1045 Pages: 167626～167626
  • DOI: 10.1016/j.nima.2022.167626
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Path-Planning System for Radioisotope Identification Devices Using 4π Gamma Imaging Based on Random Forest Analysis (2022)
  • Author(s): Tomita Hideki、Hara Shintaro、Mukai Atsushi、Yamagishi Keita、Ebi Hidetake、Shimazoe Kenji、Tamura Yusuke、Woo Hanwool、Takahashi Hiroyuki、Asama Hajime、Ishida Fumihiko、Takada Eiji、Kawarabayashi Jun、Tanabe Kosuke、Kamada Kei
  • Journal Title: Sensors Volume: 22 Pages: 4325～4325
  • DOI: 10.3390/s22124325
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimization of Detector Movement Algorithm Using Decision Trees Analysis for Radiation Source Identification Based on 4π Gamma Imaging (2022)
  • Author(s): Mukai Atsushi,Hara Shintaro,Yamagishi Keita,Terabayashi Ryohei,Shimazoe Kenji,Tamura Yusuke,Woo Hanwool,Kishimoto Takuya,Kogami Hiroki,Zhihong Zhong,Uenomachi Mizuki,Nurrachman Agus,Takahashi Hiroyuki,Asama Hajime,Ishida Fumihiko,Ebi Hidetake,Takada Eiji,Kawarabayashi Jun,Tanabe Kosuke,Kamada Kei, Tomita Hideki
  • Journal Title: Proceedings of 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII) Volume: - Pages: 1026 - 1029
  • DOI: 10.1109/SII52469.2022.9708756
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Study on SiPM GFAG scintillator for high time resolution Compton camera (2022)
  • Author(s): Rachman, A. N., Zhihong, Z., Donghwan, K., Uenomachi, M., Shimazoe, K., Takahashi, H., Kishimoto, T., Kogami, H., Mukai, A., Hara, S., Yamagishi, K., Tomita, H., Tamura, Y., Woo, H., Kamada, K., Ebi, H., Ishida, F., Takada, E., Asama, H., Kawarabayashi, J., Tanabe, K., Tsuchiya, K.
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 2501 Pages: 020001
  • DOI: 10.1063/5.0095596
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of Compton-PET hybrid imaging system with CeBr₃-SiPM arrays (2022)
  • Author(s): Uenomachi M.、Shimazoe K.、Orita T.、Kamada K.、Takahashi M.、Takahashi H.
  • Journal Title: Journal of Instrumentation Volume: 17 Pages: C10002～C10002
  • DOI: 10.1088/1748-0221/17/10/c10002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Development of SOI-GFAG Compton-PET hybrid imaging system (2022)
  • Author(s): M. Uenomachi, K. Shimazoe, H. Takahashi, K. Magata, R. Kawashima, A. Takeda, K. Mori, T. G. Tsuru
  • Organizer: IEEE NSS MIC RTSD 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of multi-channel gamma-ray detectors for 4π time-of-flight compton camera (2022)
  • Author(s): A. N. Rachman, K. Donghwan, M. Uenomachi, K. Shimazoe, H. Takahashi, T. Kishimoto0, H. Kogami0, T. Orita, A. Mukai, H. Tomita, S. Hara, K. Yamagashi, H. Ebi, Y. Tamura, K. Kamada, H. Woo, F. Ishida, E. Takada, H. Asama0, J. Kawarabayashi, K. Tanabe, K. Tsuchiya
  • Organizer: IEEE NSS MIC RTSD 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Path-planning System for Radioisotope Identification Device using 4π Gamma Imaging based on Random Forest Analysis (2022)
  • 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: IEEE NSS MIC RTSD 2022
  • Int'l Joint Research
• [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 (2022)
  • Author(s): 向 篤志、原 真太朗、海老 英虎、石田 文彦、杉林 亨紀、高田 英治、島添 健次、田村 雄介、禹 ハンウル、高橋 浩之、浅間 一、河原林 順、田辺 鴻典、土屋 兼一、鎌田 圭、富田 英生
  • Organizer: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] 全方向ガンマイメージングによる線源強度・位置推定法とシンチレータ型イメージャの開発状況 (2022)
  • Author(s): 富田英生
  • Organizer: シンチレータ利用技術研究会
  • Invited
• [Presentation] 全方向ガンマイメージングと自己位置推定・環境地図作成を用いた線源可視化・定量法の開発 (2022)
  • Author(s): 富田英生
  • Organizer: 第15回放射線計測フォーラム福島
  • Invited
• [Presentation] Gamma-ray source identification based on fusion of 4π Compton imaging and 3D-LiDAR (2022)
  • Author(s): Atsushi Mukai, 1Shintaro Hara, 1Keita Yamagishi, 1Hidetake Ebi, 2Fumihiko Ishida, 2Eiji Takada, 3Kenji Shimazoe, 4Yusuke Tamura, 5Hanwool Woo, 3Zhong Zhihong, 3Agus Nurrachman, 3 Hiroyuki Takahashi, 5Hajime Asama, 6Mizuki Uenomachi, 7Jun Kawarabayashi, 8Kosuke Tanabe, 9Kei Kamada, and 1Hideki Tomita
  • Organizer: International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research 2022
  • Int'l Joint Research