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2021 年度 実績報告書

CPU組み込みFPGAを用いたガンマ線リアルタイムイメージング手法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K14742
研究機関宮崎大学

研究代表者

武田 彩希  宮崎大学, 工学部, 准教授 (40736667)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードガンマ線イメージング / コンプトンカメラ / リアルタイム / 電子飛跡 / X線ガンマ線天文学
研究実績の概要

本研究の最終目的は,発展途上の電子飛跡型半導体コンプトンカメラを実現させることである。研究代表者が研究開発を進めてきた「イベント駆動型SOIPIX」を用いることで,少数のガンマ線検出で到来方向を決定することが可能となり,カメラとしての性能が大きく飛躍する。本研究課題では,CPU組み込みFPGAによるオンボードデータ処理を実装することにより,課題であるリアルタイム性を躍進させる手法の研究開発を進める。3年目である最終年度は,下記の成果を得た。
1)パターン情報出力機能を強化した大面積イベント駆動型SOIPIXの開発:昨年度,小型素子にて機能実証した,チップ上でリアルタイムに検出パターン処理が可能な回路を搭載した大面積素子を開発した。これにより,イメージセンサレベルでデータ処理効率を最大限に高めることができた。また,開発した大面積素子は,これまで課題であったアナログ性能を大幅に改善することができた。具体的には,アナログ信号の劣化要因を解析し,問題点を設計へフィードバックした。2)コンプトン散乱による反跳電子の深層学習を用いた飛跡解析モデルの開発:シミュレーションデータを基に学習させることで,イベント駆動型SOIPIXに適したモデルの検討を進めることができた。3)開発した深層学習モデルをFPGAに組み込む手法検討:開発した深層学習モデルをFPGAに組み込み動作させるための手法研究が,本研究課題の目的であった。ツールを組み合わせることで実現可能であると結論づけ,実機を用いた実装検討を進めることができた。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] SOIPIXを用いたsub-MeVガンマ線観測用の電子飛跡検出型コンプトンカメラの開発2022

    • 著者名/発表者名
      加賀谷美佳,武田彩希,鶴剛,田中孝明,他
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] SOI 技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 51 : Double-SOI 構造の大面積X線 SOI ピクセル検出器の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      三枝紀嵐,武田彩希,森浩二,鶴剛,田中孝明,他
    • 学会等名
      日本天文学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] Development of electron-tracking Copton imaging system with SOI pixel sensor and GFAG-SiPM array2021

    • 著者名/発表者名
      L. Zhang, M. Uenomachi, K. Shimazoe, H. Takahashi, A. Takeda
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Detection of recoil electron tracks using an SOI pixel sensor for an advanced Compton camera2021

    • 著者名/発表者名
      M. Kagaya, A. Takeda, T. G. Tsuru, T. Tanaka et al.
    • 学会等名
      IEEE NSS / MIC 2021
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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