2010 Fiscal Year Annual Research Report
半導体光増幅素子を用いた革新的次世代PET技術の開発実証
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22220010
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
片岡 淳 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (90334507)
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| Keywords | 画像診断システム / 検査・診断システム / PET / 光半導体増幅素子 / MPPC |
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| Research Abstract |
平成22年度はPET用検出器ユニットの全体設計と試作を行った。まず3mm角の光半導体増幅素子(MPPC;Multi-Pixel Photon Counter)を購入し、同サイズのAPDと比較したスペクトル特性・時間特性評価を行った。微弱な信号に対してダークカウント低減のためのシステム構築を進めた
(Miura et al. 2011 ; JPSP)。MPPCでは時間応答においてAPDを10倍程度凌駕する優れた性能が期待できることが分かり、TOF-PETに向けた大きな指針が得られた(時間分解能はMPPCで600ps,APDで5,300ps)。続いて、浜松ホトニクスと共同で3mm角のMPPCを4x4に配置した大型モノリシック・アレーを制作し、各種シンチレータ(LYSO,Pr:LuAG,波長変換シフタ付LuAG)と組み合わせた光量比較や、線形性を詳細に評価した(Kato et al. 2011 ; NIM-A)。これをさらに発展し、フレックス薄板(1.5mm厚)に配置した3面バッタブル素子や、8x8の大型撮像アレーの開発を進めている。信号読み出しに関しては、MPPC出力の波形、容量特性をモデル化することで回路シミュレータ(TSPICE)を用いた評価を行い、MPPCに特化した32チャンネル・超高速LSIの設計開発を開始した。MPPCからの入力電荷の大半をリミットアンプに導入し、リーディングエッジ検出により300ps(FWHM)の優れた時間応答が期待できる。木年度はLSIのデザインとシミュレーションによる評価、レイアウトまでを行った。東日本大震災の影響(学会のキャンセル等)による当該年度の繰り越し分については、ガンマ線カメラ・スタンドを購入し、手術中でもリアルタイムで癌の位置をプローブできる小型ピンセットカメラの開発を進めた。
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