全身用ＰＥＴ装置のための臭化タリウム半導体センサーの実用化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 22360035
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 人見 啓太朗 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60382660)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2011年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2010年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: PET / 半導体検出器 / 化合物半導体 / ガンマ線検出器 / 臭化タリウム / 化合物半導体検出器 / 陽電子断層撮影法 / 位置検出器 / 高純度化合物半導体結晶 / 帯域精製法 / ガンマ線センサー / 高抵抗半導体結晶 / 高時間分解能 / 結晶成長 / 放射線計測

研究成果の概要

全身用PET装置のための臭化タリウム(TlBr)半導体センサーの開発を行った。大型のTlBr結晶の育成に成功し、5 mm × 5 mm × 5 mmのTlBrセンサーを安定的に製作できる技術を確立した。開発したセンサーは6.5 nsと高い時間分解能を示した。センサーは室温において連続48時間安定に動作し、PET用センサーとして実用に耐える安定性を有していることが分かった。また、開発したセンサーは室温で662 keVのガンマ線に対して1.1%と世界最高のエネルギー分解能を示した。開発したTlBrセンサーはPET装置への応用だけではなく、その他のガンマ線高度利用分野への応用に大変有望である。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of pixelated TlBr detectors with Tl electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Toshiyuki Onodera, Seong-Yun Kim, Tadayoshi Shoji, Keizo Ishii
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 747 ページ: 7-12
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.02.020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Timing Performance of TlBr Detectors (2013)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Tsutomu Tada, Toshiyuki Onodera, Tadayoshi Shoji, Seong-Yun Kim, Yuanlai Xu, Keizo Ishii
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 60 号: 4 ページ: 2883-2887
  • DOI: 10.1109/tns.2013.2268855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advances in TlBr detector development (2013)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Tadayoshi Shoji, Keizo Ishii
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 379 ページ: 93-98
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.03.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] TlBr Capacitive Frisch Grid Detectors (2013)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 60 号: 2 ページ: 1156-1161
  • DOI: 10.1109/tns.2012.2217155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semiconductor Detectors Fabricated from TlBr Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1341
  • DOI: 10.1557/opl.2011.1112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Digital pulse processing and electronic noise analysis for improving energy resolutions in planar TlBr detectors (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Tada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 638 号: 1 ページ: 92-95
  • DOI: 10.1016/j.nima.2011.02.070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Development of TlBr Gamma-Ray Detectors (2011)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Nuclear Science 巻: 58 号: 4 ページ: 1987-1991
  • DOI: 10.1109/tns.2011.2123115
  • 査読あり
• [雑誌論文] K-mean clustering algorithm for processing signals from compound semiconductor detectors (2001)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Tada
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: 659 号: 1 ページ: 242-246
  • DOI: 10.1016/j.nima.2011.09.007
  • 査読あり
• [学会発表] TlBr検出器の電子正孔対生成エネルギーの測定Ⅱ (2015)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、金聖潤、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Characterization of TlBr Gamma-Ray Detectors (2014)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Toshiyuki Onodera, Seong-Yun Kim, Tadayoshi Shoji, Keizo Ishii
  • 学会等名: 2014 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and 21st Symposium on Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors
  • 発表場所: Seattle, Washington (USA)
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-15
  • 招待講演
• [学会発表] TlBr検出器の電子正孔対生成エネルギーの測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、金聖潤、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 臭化タリウム半導体検出器の再処理施設への適用に関する検討(Ⅲ) (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村乃久、人見啓太朗、金聖潤、石井慶造
  • 学会等名: 日本原子力学会「2014年秋の大会」
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス(京都府京都市)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] コンプトンカメラ用ピクセル型 TlBr 検出器の開発 II (2014)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、木村乃久、金聖潤、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 日本原子力学会「2014年秋の大会」
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス(京都府京都市)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
• [学会発表] ピクセル型TlBr検出器の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、金聖潤、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 第51回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂(東京都文京区)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-09
• [学会発表] Noise and detector performance studies of TlBr and (Cd, Zn)Te at room temperature with various digital pulse shapers (2014)
  • 著者名/発表者名: Markus Dambacher, Keitaro Hitomi, Christian Disch, Alex Fauler, Michael Fiederle
  • 学会等名: 2014 Symposium on Radiation Measurements and Applications (SORMA XV)
  • 発表場所: Ann Arbor, Michigan (USA)
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-12
• [学会発表] ピクセル型TlBr検出器に於ける2ピクセルイベントの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、金聖潤、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
• [学会発表] 臭化タリウム半導体検出器の再処理施設への適用に関する検討II (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村乃久、人見啓太朗、金聖潤、石井慶造
  • 学会等名: 日本原子力学会「2014年春の年会」
  • 発表場所: 東京都市大学世田谷キャンパス(東京都世田谷区)
• [学会発表] Fabrication and Characterization of Pixelated TlBr Detectors (2013)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Toshiyuki Onodera, Seong-Yun Kim, Yuanlai Xu, Tadayoshi Shoji, Keizo Ishii
  • 学会等名: 15th International Workshop on Radiation Imaging Detectors
  • 発表場所: Paris, France
• [学会発表] 臭化タリウム半導体検出器の再処理施設への適用に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村乃久、人見啓太朗、金聖潤、徐源来、石井慶造
  • 学会等名: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • 発表場所: 八戸工業大学(青森県八戸市)
• [学会発表] コンプトンカメラ用ピクセル型TlBr検出器の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、木村乃久、金聖潤、徐源来、石井慶造、小野寺敏幸
  • 学会等名: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • 発表場所: 八戸工業大学(青森県八戸市)
• [学会発表] コンプトンカメラへの応用を目指したTlBr半導体検出器の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗、小野寺敏幸、金聖潤、徐源来、庄司忠良、石井慶造
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
• [学会発表] Development of Pixelated TlBr Detectors (2013)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi, Toshiyuki Onodera, Seong-Yun Kim, Yuanlai Xu, Tadayoshi Shoji, Keizo Ishii
  • 学会等名: 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, and Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors workshop
  • 発表場所: COEX, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] TlBr結晶の電荷輸送特性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 日本原子力学会「2012年春の年会」
  • 発表場所: 福井大学文京キャンパス
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 化合物半導体を用いた放射線検出器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 第30回法政大学イオンビーム工学研究所シンポジウム
  • 発表場所: 法政大学小金井キャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] Capacitive Frisch Grid型TlBrカンマ線検出器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] デジタル信号処理技術を用いたTlBr検出器出力波形の処理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 放射線検出器用TlBr結晶の真空蒸留法による純化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒石香苗
  • 学会等名: 日本原子力学会「2011年秋の大会」
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] K平均クラスタリング法によるTlBr検出器のエネルギー分解能向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 真空蒸留法及び帯域精製法による放射線検出器用TlBr結晶の純化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒石香苗
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 真空蒸留法による臭化タリウム結晶の精製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野寺敏幸
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 臭化タリウム(TlBr)放射線検出器の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中知将
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 単極性電荷有感型TlBrカンマ線検出器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Semiconductor Detectors Fabricated from TlBr Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: 2011 MRS Spring Meeting and Exhibit, Symposium U : Nuclear Radiation Detection Materials
  • 発表場所: サンフランシスコ、アメリカ(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-28
• [学会発表] Recent development of TlBr gamma-ray detectors (2010)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: 2010 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference, and 17th International Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-ray and Gamma-ray Detectors
  • 発表場所: Knoxville Convention Center, Knoxville ; Tennessee, U.S.A.
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 臭化タリウム(TlBr)検出器に使用される結晶のPL評価II (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中知将
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス,長崎県
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 放射線検出器に用いるTlBr結晶中の不純物濃度の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス,長崎県
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Evaluation of TlBr strip detectors for medical imaging applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, Conference 7805, Hard X-ray, gamma-ray, and neutron detector physics XII
  • 発表場所: San Diego Convention Center, San Diego, California, U.S.A.
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] TlBr Capacitive Frisch Grid Detectors
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: 2012 IEEE Symposium on Radiation Measurements and Applications
  • 発表場所: Oakland, CA, USA
• [学会発表] Thick TlBr detectors for gamma-ray spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, Conference 8507, Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XIV
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
• [学会発表] Timing Performance of TlBr Detectors
  • 著者名/発表者名: Keitaro Hitomi
  • 学会等名: IEEE 2012 Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conferenc & Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Capacitive Frisch Grid型TlBr検出器のエネルギー分解能評価
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 招待講演
• [学会発表] K平均クラスタリング法によるCapacitive Frisch Grid型TlBr検出器のエネルギー分解能向上
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] Capacitive Frisch grid型TlBr検出器の評価
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 日本原子力学会2012年秋の大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] Capacitive Frisch grid型TlBr検出器出力波形のデジタル信号処理
  • 著者名/発表者名: 多田勉
  • 学会等名: 日本原子力学会2012年秋の大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] 臭化タリウム半導体検出器を用いた線量計の開発
  • 著者名/発表者名: 高見準
  • 学会等名: 日本原子力学会2012年秋の大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] 化合物半導体TlBrを用いたガンマ線検出器の開発
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 第49回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
• [学会発表] 電子冷却型TlBr検出器の開発
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 日本原子力学会2013年春の年会
  • 発表場所: 近畿大学 東大阪キャンパス
• [学会発表] Coplanar grid型TlBr検出器の製作
  • 著者名/発表者名: 人見啓太朗
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学