2020 Fiscal Year Annual Research Report
超高ピーク対バックグラウンド比を有するBNCT用治療線量モニターの開発
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20H00656
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野上 光博 東北大学, 工学研究科, 助手 (10847304)
渡辺 賢一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30324461)
小野寺 敏幸 東北工業大学, 工学部, 准教授 (10620916)
田中 浩基 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70391274)
石井 慶造 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 研究教授 (00134065)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ホウ素中性子捕捉療法 / 臭化タリウム / 半導体検出器 / ガンマ線 / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではガンマ線ピーク効率が非常に高い臭化タリウム(TlBr)化合物半導体を用いて、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)においてホウ素が中性子と反応する際に放出される478 keVのガンマ線を高いビーク対バックグラウンド比で計測することができる検出器を開発し、BNCT用の治療線量モニターを実現することを目指している。
当該年度は仮想グリッド電極を有するピクセル型TlBr検出器の製作を行った。育成したTlBr結晶の切り出しおよび電極形成面の研磨を行うことにより約5 mm x 5 mm x 10 mmの検出器用結晶を得た。結晶の5 mm x 5 mmの一面に4 mm x 4 mmの平板電極を形成し、対向する面にガード電極に囲まれた2 mm x 2 mmのピクセル電極を１つ形成した。さらに結晶側面にアルミ箔を用いて仮想グリッド電極を形成した。各電極に導線を導電性の接着剤を用いて接続し外部回路と接続した。電荷有感型前置増幅器を検出器に接続し、出力信号をデジタイザにより取得してガンマ線のエネルギースペクトル計測を行った。
製作した検出器の評価を室温において行ったところ、仮想グリッド付きピクセル型TlBr検出器が478 keVと511 keVのガンマ線を弁別できるエネルギー分解能を有していることがわかった。さらに製作した検出器1台とタングステンコリメータを組み合わせて簡易的な測定装置を構成した。マウス型のファントムに熱中性子を照射して測定を行ったところ、ホウ素濃度の簡易的な二次元画像の取得に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は仮想グリッド付きピクセル型TlBr検出器の開発を行った。製作した検出器はBNCT用の治療線量モニターで重要な478 keVと511 keVのガンマ線が弁別できるエネルギー分解能を有しており、研究計画どおりの性能を得ることができた。
さらに当該年度では製作した検出器とタングステンコリメータを用いてホウ素濃度の簡易的な二次元画像の取得に成功した。これは当初の計画以上の成果であるため、現在までの進捗状況は当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では高エネルギー分解能・高ピーク対バックグラウンド比を有するTlBr検出器の開発行い、BNCT用治療線量モニターの実現を目指しており、以下の研究を推進して目的達成を目指す。
・ピクセル型および仮想グリッド付きピクセル型などBNCT用治療線量モニターに最適な検出器構造に関して検討を行い、検出器を製作する。
・検出器から高いピーク対バックグラウンド比を得るための信号処理方法の検討を行う。
・密封線源を用いてガンマ線スペクトルの測定を行い検出器の評価を行う。評価により特にBNCT用治療線量モニターに最適な検出器構造を明らかにする。評価結果を検出器製作、検出器構造検討、信号処理検討の各段階にフィードバックする事により検出器特性の改善を行う。検出器開発と評価を繰り返す事により、高エネルギー分解能・高ピーク対バックグラウンド比を有するTlBr検出器の開発を行う。
・TlBr検出器とコリメータを用いてBNCT用治療線量モニターを構成し特性の評価を行う。
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