2016 Fiscal Year Research-status Report
放射線物理と分子化学を融合した液体シンチレータの発光・消光シミュレータ開発
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26610065
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
阿蘇 司 富山高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (30290737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 正憲 富山大学, 研究推進機構 水素同位体科学研究センター, 准教授 (00334714)
高田 英治 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 教授 (00270885)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Geant4 / シミュレーション / シンチレータ / 液体シンチレータ / 消光効果 / ケミカルクエンチング / TDCR / モンテカルロ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線物理シミュレーションツールキットGeant4を基盤とする液体シンチレーションカウンタ(LSC)のシミュレーションを用いて、H27年度までにH-3とC-14のシンチレータ発生光子数と計数効率の関係を明らかにした。H28年度は、この結果を検証するために、外部標準線源チャネル比(ESCR)法によって測定されたESCR値を、シミュレーションと比較した。ESCR値は測定波高分布測定に基づいて、信号波形の最小閾値（Lowest Level: LL)と変換係数Kを用いて計算される。シミュレーションでは、LLとKをフリーパラメタとし、ESCR測定値と比較することによって値を推定した。求めた値は、LSC装置で用いられている値と一致することが確認できた。これらにより、シンチレータ発生光子数、計数効率、クエンチ効果の指標ESCR値を全てシミュレーションで関連付けすることが可能となった。
更に、シミュレーションソフトウェアの高度化として、昨年度に引き続きTDCR(Triple to Double Coincidence Ratio)法に対応するソフトウェア開発を進めた。ソフトウェアの変更なしにパラメタ設定が実行時に可能となっており、これまでの２本の光電子増倍管を用いたLSC装置のシミュレーションの他に、３本の光電子増倍管を用いるTDCR法のLSC装置をシミュレーション可能な基盤が整った。このシミュレーションに、H27年度までの研究で得られているH-3とC-14の発生光子数の範囲を適用し、TDCR値と計数効率の関係を求めた。求めたTDCR値を解析することにより、ベータ線のエネルギー分布との関係や、装置の計測条件の違いが計数効率等に与える影響を評価することが可能となった。
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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
本研究では、液体シンチレーションカウンタ装置(LSC)の高精度・高度化へのシミュレーション展開を目指して、シンチレーション発光・消光モデルを検証可能なシミュレーションを開発することを目標としている。
本研究課題の進捗状況は、当初の研究計画に照らし合わせて概ね順調に進展していることに加え、ソフトウェアの再構築を行うことにより、近年のLSC装置で導入されているTDCR(Triple Double Coincidence Ratio)法への対応が可能となっている。
これらの開発成果として、(1)化学的要因による消光効果をシンチレーション光の発生光子数でモデル化できることを示した、(2)クエンチング指標の外部標準線源比(ESCR)法によるESCR値をシミュレーションで確認した、(3)C-14, H-3, I-125等の核種についての評価方法を確立した、(4)TDCR値と計数効率との関係を解析するためのシミュレーション開発とその展開計画の立案が得られている。
これらの成果および展開状況から、シンチレーション発生光子数、計数効率、クエンチ指標(ESCR)の関係が明らかになっており、当初の目的を順調に進めることができたと自己点検している。更に、TDCR法に関するシミュレーション開発および解析においても新たな知見が得られており、成果をまとめて論文等で発表を行う予定としている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度までの研究により、基盤となる開発は終えている。今年度は、(1)これまでに得られた結果について総合的な観点でまとめること、(2)TDCR法のシミュレーションを用いて、各種の放射性同位体における計数効率とTDCR値との相関を解析すること、(3)それらの結果をまとめて国際会議や学術論文への投稿を行うこと、を計画している。
これまでに当初計画していた結果が得られており、研究遂行上の問題はないと考えている。また、新たな知見が得られれば、積極的に学会等で報告をする予定である。
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| Causes of Carryover |
H28年度までの研究において、概ね計画していた成果が得られている。加えて、ソフトウェアの改良により新たな知見が得られ始めている。これらの得られた新たな知見を活かしつつ、既存の成果をまとめ論文投稿を行う準備を進めている。これらの成果を論文投稿ならびに学会報告等を行い、本研究課題の成果に含めるために、投稿経費や学会参加費、およびその旅費として次年度使用額として計上が必要であると判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究の成果を学術論文ならびに学会等で発表するための論文投稿費(30,000円)、国際学会IEEE Nuclear Science Symposium/Medical Imaging Conference参加費(50,000円)とその出張旅費(184,026円）に当てる予定である。
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