2020 Fiscal Year Research-status Report
Visualization of radioactive substances in an extremely high-dose environment
| Project/Area Number |
19K22924
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
有元 誠 金沢大学, 先端宇宙理工学研究センター, 助教 (40467014)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Keywords | MPPC / シンチレータ / 大規模集積回路 / コリメータ / ピンホール |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高線量下でのガンマ線イメージングを行うために、まず高カウントレートでのイベントを処理できるアナログ・デジタルフロントエンドエレクトロニクス（大規模集積回路）の開発を行った。本システムで想定しているセンサーはマルチピクセルフォトンカウンター（MPPC）であり、この高速信号処理エレクトロニクスは、X線CT用途で開発を進めているものを兼ねた双方のプロジェクトにおいてコアとなる技術である。ここで大規模集積回路は 0.35ミクロンのCMOSプロセスで設計されており、高速アナログ波形処理を実現するため、低入力インピーダンスかつ高出力インピーダンスの高速アンプを有する。開発した集積回路の性能評価を実施したところ、エレクトロニクス単体で、１イベント処理時の不感時間が 10 ns を切ることがわかり、極めて高速な信号処理を達成できることがわかった。さらに、25μm ピッチのマイクロセルサイズを有するMPPCと本プロジェクトで開発したエレクトロニクスシステムをベースとして、さまざまなシンチレータを検討し、本研究で最適なシンチレータを選定および高密度アレー化を実施した。
本システムでは 16 × 16ピクセルの多系統信号処理を行うため、開発した大規模集積回路素子を複数個組み合わせることで、全てのアレイピクセル信号を読み出すシステム構成とした。またガンマ線の分布を２次元イメージとして可視化するために、センサーアレイおよびエレクトロニクスをタングステンコリメータを用いた筐体に納める必要があり、コンパクトなサイズを実現するエレクトロニクス設計を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本来予定していたイメージング性能検証の試験が遅れている。その理由として、①基礎特性試験を行った際に、COVID-19の影響により実験スケジュール全体に大きな遅延が生じたこと、②センサーアレイおよび高速信号処理エレクトロニクスを含む全体のシステム回路設計に大きな技術的課題が判明し、これを解決するために想定以上の時間を要したことが挙げられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究で基礎となるガンマ線イメージングシステムの設計はほぼ完了している。今後このシステムの製作および、アレイセンサーのシステム全体としての性能評価とエネルギー校正試験を実施し、超高線量下を模擬したガンマ線イメージング性能の検証試験も併せて実施していく。
|
| Causes of Carryover |
多系統アレイ信号を高速処理するエレクトロニクスシステムの設計において、当初想定していた以上の技術的課題が判明した。その結果、この課題解決に想定以上の時間がかかり、システムを製作することができなかったことが計画遅延の理由として挙げられる。次年度の計画では、これまで設計してきたシステムの製造費用および製造したシステムのキャリブレーション試験費用として、繰り越した金額を使用する予定である。
|
