2022 Fiscal Year Final Research Report

Omni-directional three-dimensional optical and quantitative gamma-ray imaging

Research Project

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Project/Area Number	19H00881
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Shimazoe Kenji 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 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	ガンマ線 / コンプトンカメラ / ガンマカメラ
Outline of Final Research Achievements	The purpose of this research project is the development of omni-directional optical and quantitative gamma-ray imaging. Compton imaging is one of the promising gamma-ray imaging methods with high sensitivity compared with pin-hole gamma camera, however, the use of Compton camera is limited to the detection of Hotspot with relatively less quantitativeness. Also the unknown interaction order in Compton scattering degrades the image quality. In this research we have successfully confirmed the capability of radioactivity estimation with three-dimensional 4 pi Compton camera by utilizing the information with different position. The precise measurement of interaction time also enables the reconstruction of interaction order in Compton scattering. In addition, TOF-Compton camera prototype was fabricated, the field experiment was conducted and RI finding algorithm based on image was developed.
Free Research Field	ガンマ線イメージング
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では全方向探索可能な3次元TOF(Time Of Flight)型のコンプトンカメラの製作と定量化試験を実施した。コンプトンカメラにおいては線源の定量化が課題であった。複数の検出器位置からの情報を用いることで、高い精度で線源強度を推定可能であることを確認した。また高速応答を行うASIC (~50ps)の開発を行い、高速シンチレータ(GFAG)と組み合わせることで200ps台のコンプトン散乱検出を可能にし、反応順序の特定に成功した。これにより定量性のあるガンマ線イメージングとしてのコンプトンカメラの改良の道筋をつけ、環境や宇宙、医療のガンマ線イメージングへの展開が見込まれる。