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本研究の目的はPET装置のための高感度、低コストの臭化タリウム半導体センサーを実用化することである。平成22年度はセンサーに使用する臭化タリウム結晶の育成装置の開発に重点を置いて研究を行った。ガンマ線センサー材料としての半導体結晶には非常に高い純度が求められる。本研究では真空蒸留装置、帯域精製装置を製作し臭化タリウム素材の純化を行った。さらに水平帯溶融電気炉を製作し、純化した素材から臭化タリウム単結晶の育成を行った。育成した臭化タリウム結晶を切り出し、表面を研磨し、電極を形成することで、ガンマ線センサーを製作した。製作したガンマ線センサーは室温で動作し、PETで使用される511keVのガンマ線に対して3.4%という高いエネルギー分解能を示した。これは結晶の育成装置、純化装置が機能し高純度、高品質の臭化タリウム結晶が育成できたことを示している。PETへ応用されるガンマ線センサーには高い時間分解能が求められる。製作したセンサーはシンチレーション検出器と共に評価した場合、室温で1mm厚のセンサーが24ns、0.5mm厚のセンサーが14ns、0℃で1mm厚のセンサーが12nsの時間分解能を示した。製作した臭化タリウムセンサーは世界最高のエネルギー分解能及び時間分解能を示した。本研究により臭化タリウムセンサーはPET装置への応用に大変有望であるということを示すことが出来た。また、臭化タリウムセンサーは室温で動作し、高感度、高エネルギー分解能を持つためPET以外の放射線計測応用へも適用できるという可能性を見出すことができた。
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