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X線自由電子レーザーによる超高速ナノ構造解析用検出器

計画研究

研究領域3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開
研究課題/領域番号 25109007
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

初井 宇記  国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, チームリーダー (40332176)

研究分担者 阿部 利徳  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 研究員 (10570187)
寺西 信一  兵庫県立大学, 付置研究所, 特任教授 (20738893)
工藤 統吾  公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 主幹研究員 (40372148)
桐原 陽一  国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 特別研究員 (30584536)
連携研究者 亀島 敬  公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL推進室, 研究員 (50558046)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
102,050千円 (直接経費: 78,500千円、間接経費: 23,550千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2016年度: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)
2015年度: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2014年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2013年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円)
キーワード検出器 / 検出 / X線 / 半導体 / CMOS / X線検出器 / 集積回路 / 超高速ダイナミクス / 量子ビーム / 物理化学 / X線自由電子レーザー / 放射光 / 半導体センサ / CMOS微細トランジスタの放射線耐性
研究成果の概要

X線自由電子レーザー(XFEL)を利用した構造解析は化学反応、生体分子の反応で重要なフェムト秒スケールの構造変化を追跡できる極めて有力な手法である。しかしながら散乱角の小さな極めて強いX線回折パターンと広角散乱部分の1光子に満たない極めて弱い散乱パターンを同時に、かつXFELの繰り返し周波数と同じフレームレートで高速に撮像する必要がある。これまでは技術的制約からこの目的に合致した検出器は存在しなかった。本計画班では新たに発明した電荷分割方式による高ダイナミックレンジ化を実現した検出器SOPHIASを開発し、この課題の解決に成功した。

報告書

(6件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 13件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] X-ray imaging detectors for synchrotron and XFEL sources2015

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui, and Heinz Graafsma
    • 雑誌名

      IUCrJ

      巻: 2 号: 3 ページ: 371-383

    • DOI

      10.1107/s205225251500010x

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Experimental Methodology for Highly Efficient Wafer-Level Evaluation of X-Ray Radiation Effects on Semiconductor Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Togo Kudo, Kazuo Kobayashi, Shun Ono, Takeo Watanabe, Hiroo Kinoshita, Masao Okihara, and Takaki Hatsui
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Nuclear Science

      巻: 61 号: 3 ページ: 1444-1450

    • DOI

      10.1109/tns.2014.2321766

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of Experimental Methodology for Highly Efficient Wafer-Level Evaluation of X-Ray Radiation Effects on Semiconductor Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Togo Kudo, Kazuo Kobayashi, Shun Ono, Takeo Watanabe, Hiroo Kinoshita, Masao Okihara, and Takaki Hatsui,
    • 雑誌名

      IEEE Transaction of Nuclear Science

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Detector Development Strategy at the SPring-82015

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Three-way Meeting
    • 発表場所
      Harima, Hyogo, Japan
    • 年月日
      2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray Imaging Detectors at SACLA: Current Status and Future Perspectives2015

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      6th Ringberg Meeting on Science with FELs
    • 発表場所
      Schloss Ringberg, Germany
    • 年月日
      2015-02-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray image sensors for SACLA and future Ultimate Storage Ring Light Sources2014

    • 著者名/発表者名
      Nobukazu Teranishi, and Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Workshop on Active CMOS Pixel Sensors for Particle Tracking (CPIX14)
    • 発表場所
      Bonn, Germany
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct-detection Monolithic Active Sensors for X-ray Free-Electron Lasers and ultimate storage ring light sources2014

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Position Sensitive Detectors PSD10
    • 発表場所
      Surrey, UK
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Developments of Detectors for XFEL experiments2014

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Workshop on Crystallography at XFEL Sources, IUCr Congress
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct-detection Monolithic sensors for X-ray Free-Electron Lasers and ultimate storage ring light sources2014

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      International Workshop on Radiation Imaging Detectors iWoRID 2014
    • 発表場所
      Trieste Italy
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SOPHIAS for the X-ray Free-Electron Laser Experiments: Lessons and Outlook of SOI Pixel Process2014

    • 著者名/発表者名
      7.Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Front-end Electronics 2014
    • 発表場所
      Argonne Illinois, USA
    • 年月日
      2014-05-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体デバイスのX線照射耐性に関する迅速評価方法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      工藤統吾、小林和生、小野峻、寺西信一、渡邊健夫、木下博雄、沖原将生、初井宇記
    • 学会等名
      応用物理学会シリコンテクノロジー研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコンX線2次元検出器の課題と解決策2014

    • 著者名/発表者名
      初井宇記、小野峻、亀島敬、工藤統吾、尾崎恭介、小林和生, 桐原陽一、遠茂谷誠彦、矢橋牧名
    • 学会等名
      第27回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] MPCCD検出器システムの現状とアップグレード2014

    • 著者名/発表者名
      亀島 敬、小野 峻、尾崎 恭介、桐原 陽一、工藤 統吾、小林 和生、堀米 利夫、初井 宇記、山鹿 光裕、古川 行人、阿部 利徳、岡田 謙介、杉本 崇、城地 保昌、片山 哲夫、矢橋 牧名、田中 良太郎
    • 学会等名
      第27回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SOI Pixel Process: Lessons Learned from the Development of SOPHIAS, a Sensor for X-ray Free-Electron Laser Experiments2013

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Research Techniques Seminar
    • 発表場所
      Fermil National Accelerator laboratory, Batavia, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SOI Pixel Development at SPring-82013

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Three-way Meeting
    • 発表場所
      Argonne National Laboratory, Argonne, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SPring-8 Overview: From SACLA detector developments to SPring-8 Upgrades2013

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      Three-way Meeting
    • 発表場所
      Argonne National Laboratory, Argonne, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray 2D detectors for SACLA: Current Status and Future Perspective2013

    • 著者名/発表者名
      Takaki Hatsui
    • 学会等名
      X-ray Imaging Optics
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Current status of a 4 Mpixel Multiport CCD Detector with 8 Arrayed sensors for X-ray Free-Electron Laser Facility SACLA2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ono, T. Kameshima, K. Ozaki, K. Kobayashi, T. Kudo, Y. Kirihara, T. Abe, M. Yamaga, T. Horigome, T. Hatsui
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Line-Spread Function and Noise Spectrum Analysis of a Direct-Detection X-ray CMOS Image Sensor with 500 μm Thick High Resistivity Silicon2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hatsui, S. Ono, M. Omodani, T. Kudo, K. Kobayashi, Y. Kirihara
    • 学会等名
      IEEE Medical Imaging Conference
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Total Ionization Damage Effects in Double Silicon-on-Insulator Devices2013

    • 著者名/発表者名
      S. Honda, K. Hara, Y. Arai, T. Miyoshi, M. Ohno, T. Hatsui, T. Tsuru, N. Miura, H. Kasai, M. Okihara, M. Asano, T. Maeda, N. Tobita
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Noise Analysis of a Silicon-on-Insulator (SOI) Pixel Sensor with 500 μm Thick High Resistivity Silicon for X-Ray Free-Electron Laser Experiments2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ono, T. Hatsui, M. Omodani, K. Kobayashi, T. Kudo, T. Imamura, T. Ohmoto, A. Iwata
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Upgrade overview of multi-port CCD detector system2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi kameshima
    • 学会等名
      The 6th International Workshop on FEL Science
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 加速器ハンドブック、X線検出器の章2014

    • 著者名/発表者名
      初井宇記
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開 C02班

    • URL

      https://soipix.jp/c02.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 新学術 C02計画班

    • URL

      http://soipix.jp/c02.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] データ処理系開発チーム

    • URL

      http://rsc.riken.jp/eng/organization/xrdd_blrdg_dat.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 理研データ処理系開発チーム

    • URL

      http://xfel.riken.jp/organization/xrdd_blrdg_dat.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 新学術領域「3次元半導体検出器で切り拓く新たな量子イメージングの展開」 C02班

    • URL

      http://soipix.jp/c02.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-07-10   更新日: 2019-07-29  

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