大気取出し陽子線を用いた2次元元素マッピングSPECT-PIXE分析法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380254
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 遠藤 暁 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90243609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 正純 東京大学, 原子力総合研究センター, 助手 (80314772) ; 星 正治 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (50099090) ; 静間 清 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10127657)
• Keywords: PIXE / 元素マッピング / CdTe検出器 / ピンホールコリメータ / X線カメラ

Research Abstract

マイクロビームラインを有しないビームラインにおいてマイクロビームPIXEと同程度以上の位置分解能のPIXE2次元元素マッピングができる可能性を有する新しいPIXE分析技術(SPECT手法を併用したPIXE分析法:SPECT-PIXE分析法)の開発と確立を目指す。
本研究年度においては、昨年作成したX線カメラの改良を行った。このX線カメラは、CdTe検出器アレイを模擬した検出器の測定シミュレーションに利用するとともに、実際のPIXE測定が実現した際にモニターとして用いる予定である。画像積算器を追加することにより、昨年のおよそ500倍の感度の向上が得られた。分解能は検出器表面において140μmの位置分解能が確認された。この値は、10:1の拡大率を持つピンホールコリメータを用いたときには、X線の位置分解能として14μmを与えることに相当する。
また、実測によるCdTe検出器の性能評価を行った。1mmφの鉛ピンホールコリメータを作成し、^<241>Amからの59.5keVγ線を用いて、線源像が得られることを確めた。しかしながら、検出器のエネルギーの分解能は2keV程度で期待していた分解能より悪く、ショットキー型のCdTe検出器に変更する必要があることが示唆された。モンテカルロシミュレーションを用いたピンホールコリメータ設計を行い現検出器で実現可能の条件を調べた。その結果、0.5mmφ、許容角53度のピンホールコリメータを用いた場合、広大原医研PIXE分析装置と同程度の収量を170μmの位置分解能の画像として得られると見積もられた。現在の検出素子サイズは1mm角であるが、特性X線の測定では、更に素子サイズを小さくでき、この大きさは直接画像の位置分解能に反映される。今後、更に位置分解能を向上させる条件を探求して行く。