研究課題
基盤研究(A)
GSO : Ce結晶製造において、φ105mm×290mmの大型単結晶の育成に成功した。この大型単結晶は蛍光出力の均一性が良好で、そのバラツキはφ90結晶と同様に標準偏差で14%であった。エネルギー分解能は結晶全体にわたって10%以下であり、その値、均一性ともに良好であった。大面積光電子増倍管(52mm角256チャンネル)に光学結合する16×16×4結晶素子すべてを光学的に接続して1つの検出器ブロックとした新たな工夫の結果、結晶の判別能力が2倍以上向上していることを実証した。また、すべてに表面状態が鏡面の結晶を用いることにより、結晶素子全体においてより均一なエネルギー分布も得られるようになった。さらに、各結晶素子の感度校正をする新たな方法を提案した。MOSFETによる高速低雑音前置増幅器の出力波形情報を直接ディジタル化し、CMOSプロセスを使用したディジタル信号処理において、高速のAD変換器を組み合わせてフロントエンド信号処理を行うチップを開発した。このチップは、従来調整の必要だった波形弁別などの処理回路についてもディジタル回路として容易に実現することができる点に特徴がある。最初の試作チップでは、8チャンネルの入力回路に対応しており、個々の入力チャンネルにAPDを直接接続し、その信号を詳細に分析することを可能とした。AD変換部は、50MHzのクロックで動作し、積分非直線性は1.4LSB(Least Significant Bit)、微分非直線性は0.7LSBであった。2.9mm×2.9mm×7.5mmのBGO結晶素子を用いて、12×12の2次元配列を4層にした結晶ブロックを作成した。この結晶ブロックを256ch FP-PMTの中央に光学結合して性能評価実験を行った結果、良好な結晶判別性能を確認した。4層BGO-DOI検出器め開発により、検出器リシグ径が小さく体軸方向に長いシステムデザインが可能となるため、安価な全身用PET装置の実現が期待できる。8層DOI検出器が実現可能であることを、GSOを用いた3次元結晶配列ブロックと256ch FP-PMTを用いて試作し実験室の段階で実証した。120個の4層GSO-DOI検出器を用いて5検出器リングを構成し、ファントム実験およびボランティア測定を試行した。その結果、同時計数回路の高計数率性能が10Mcps以上であることを確認し、感度110kcps/MBqが得られた。さらに全視野で解像度が3mm以下であることを実証した
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