Development of high spatial resolution imaging optics to seal fluorescence of a scintillator

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12640
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: 亀島 敬 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (50558046)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: X線 / シンチレーター

Outline of Annual Research Achievements

20～100 keVの高エネルギーX線領域のイメージングは医療・産業においてニーズが高いことに加え、その検出効率の改善・高解像度化・広視野化を同時に求められている。しかし、高エネルギーX線像を高い解像度でイメージングする場合、X線の検出部を薄くしなければならないため、X線の検出効率が低下する。本研究は、X線の検出効率を保持しつつ高い解像度を得ることが出来るX線の検出素子の開発することでこの課題を解決することを目的とする。目標はその実用性の証明となる。現在最適な技術を調査中で、下記の選択肢を検討した。
(i) ファイバー形状のシンチレーター：　ファイバー間のクロストークの抑制、密度の向上が課題となる。
(ii) シンチレータースクリーンのレーザー加工：　有感面積の減少を減らしつつ、厚み方向の深い溝加工を行い、ピクセル形状に加工する。そのアスペクト比の大きさをどこまで大きくできるかが課題で、この値に応じて量子効率が決まる。
(i)、(ii)それぞれのシンチレーター材料に関して、潮解性の有無・X線素子能・透明性の観点からLuAG:Ceを候補とした。シンチレーターを細線状にし、その中で蛍光を封止する機構が必要なことに加えて、十分高いSN比を得るために伝搬できる光の量を大きくする工夫が必要となる。これを実現するためのファイバー構造、および放射モードを伝搬モードに変換する構造を検討した。2020年度は実際に試作を行い、その性能評価を行う予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

高アスペクト比シンチレータースクリーンを達成する技術の選定に時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

候補となる高アスペクト比シンチレータースクリーンの試作をそれぞれ行い、その性能評価を実施する。材料はLuAGではなく透明化を行いやすいYAGで検討する。

Causes of Carryover

シンチレーター封止の技術選定に遅延が生じ、2019年度に試作を行えなかったため。