2013 Fiscal Year Annual Research Report
パラメトリックＸ線による元素識別トモグラフィの実現
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25286087
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
早川 恭史 日本大学, 理工学部, 准教授 (40307799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金田 隆 日本大学, 歯学部, 教授 (40185947)
高橋 由美子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 研究員 (70339258)
境 武志 日本大学, 理工学部, 助手 (20409147)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / 単色X線 / PXR / CT / 元素分析 |
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| Research Abstract |
日本大学電子線利用研究施設のPXR線源から得られる単色Ｘ線ビームを利用し、吸収端を跨いだ2つのエネルギーでのCT測定を実行した。吸収端を用いた元素マッピングの実証のため、チタン酸ストロンチウム(STO)を含有したペレットを収めた木製マトリョーシカ人形を撮像試料として用いた。PXRビームのエネルギーとして、SrのK殻吸収端16.1keVを跨いだ15.5keVと16.7keVの2条件で実施した。測定時間は各々1時間程度要するが、試行錯誤の結果、線源、測定系ともに測定中安定に作動させることができるようになった。これにより、十分なコントラストと再現性を持った断層像が得られ、両者の差分により実際にSrの3次元マップを取得するのに成功した。
回折強調イメージングの測定系をそのまま利用し、PXRビームの低エネルギー側の半分だけ結晶で反射して2本の交差ビームをつくってステレオスコピック撮像をすることができた。アナグリフの手法で簡易的に立体視画像を作成したところ、実際に奥行きの情報を持ったX線画像が得られていた。また、PXRビームの中心エネルギーをSrのＫ殻吸収端に合わせ、吸収端を跨いだ2色交差ビーム測定を行ったところ、吸収端の効果によりSrだけ吸収コントラストが変化したX線像の同時取得に実際に成功した。
直径100mmのPXR線源照射野を有効に利用するため、大面積のフラットパネル検出器（FPD）を導入し、その動作確認を行った。照射野よりも十分に大きな有効面積を持ち、CMOSセンサーを用いたタイプとしては熱ノイズおよび読出しノイズが比較的少なく、良い特性を持つことが確認できた。しかしながら、1秒以上の撮像時間を設定するには外部トリガーを設定し、ソフトウェアも開発しなければならないことが判明したため、それに着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
回折強調イメージングの測定系を利用したステレオスコピック測定は予定通り実験に成功し、成果が得られている。
大型フラットパネル検出器を用いた測定は、撮像時間の制御やソフトウェアの開発の必要性のため遅れているが、次年度実施予定であった吸収端を跨いだ2つのエネルギーでのCT測定と差分による3次元元素マップの取得には成功した。
本研究の最も根幹的なところであるX線ビームの制御とイメージ分析に関わるところでは予定通りの成果が得られており、全体としてはおおむね順調に進展しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
大型フラットパネル検出器を用いたCT測定系の整備とソフトウェア開発を最優先で進め、実際に大面積CT測定を実施する。1時間程度の測定時間が必要なため、生きたマウスなどを用いるのは麻酔などの問題で難しいところがあるため、ホルマリン固定などの処理を施したマウスの標本などを用意して行う。
また、吸収端を跨いだ交差ビームを用いた2色CT同時測定を実現するため、2台の検出器と小型回転ステージ類などを追加した実験セットアップの構築を行う。この作業が順調に行けば、実際に吸収端を跨いだ2色CT同時測定を実施し、その断層像の差分から3次元元素マップを取得するのを試みていく。
3次元元素マップの実証実験に用いる試料としては生体組織や生物試料がインパクトがあると考えられるため、SrやAsを人為的に与えて特定の組織に集積した試料の作成を並行して試みていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
小額の消耗品の購入に際して千円以下の残金が生じた。同様の消耗品は次年度以降も購入の必要があるので、効率的に使用するために次年度に使用することにした。
小額の消耗品の購入においても必要度の高い物の購入を優先し、調達を効率的に進めるために次年度使用額を有効に用いる。
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[Presentation] X-ray Imaging Based on Small-angle X-ray Scattering Using Spatial Coherence of Parametric X-ray Radiation2013
Author(s)
Y. Hayakawa, K. Hayakawa, M. Inagaki, T. Kaneda, K. Nakao, K. Nogami, T. Sakae, T. Sakai, I. Sato, Y. Takahashi, T. Tanaka
Organizer
The X International Symposium "Radiation from Relativistic Electrons in Periodic Structures" (RREPS-13)
Place of Presentation
Lake Sevan (アルメニア)
Year and Date
20130923-20130928
Invited
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