Research for gamma-ray real-time imaging method using CPU embedded FPGA

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14742
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: Takeda Ayaki 宮崎大学, 工学部, 准教授 (40736667)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ガンマ線イメージング / コンプトンカメラ / リアルタイム処理 / 電子飛跡 / X線ガンマ線天文学

Outline of Final Research Achievements

This study aims to research a gamma-ray real-time imaging method using a CPU-embedded FPGA. This study obtained three results: 1) We developed a digital circuit for extracting hit-pattern information and embedded it into our image sensor. This circuit contributed to efficient data acquisition of recoil electrons due to Compton scattering by gamma-rays. 2) We generated pseudo-image data of recoiled electrons by simulating Compton scattering events. We also generated a neural network data processing model using the image data. 3) We investigated a method to implement the developed model on the CPU-embedded FPGA.

Free Research Field

半導体検出器・量子イメージング・物理計測システム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ガンマ線リアルタイムイメージングを実現するため，CPU組み込みFPGAを用いて基板上で高度な解析モデルを適用したデータ処理を行うための手法研究を実施した。本研究の遂行により，解析モデルを構築する上での課題の洗い出しとCPU組み込みFPGA上に実装する手法の検討を進めることができた。本研究で得られた成果は，可搬型でコンパクトな物理計測システムを実現するための基盤技術であり，今後，ガンマ線イメージングだけでなく，様々な量子イメージング分野への応用が期待できる。