逆コンプトンγ線を用いた原子核共鳴蛍光散乱同位体イメージングに関する基礎的研究

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21360467
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大垣 英明 京都大学, エネルギー理工学研究科, 教授 (10335226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊川 弘之 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (80357582) ; 羽島 良一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 主任研究員グループリーダー (30218432) ; 早川 岳人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (70343944)
• Keywords: 同位体イメージング / レーザー逆コンプトンガンマ線 / LaBr3(Ce)検出器 / HP-Ge検出器 / NRF / GEANT4シミュレーション / 核物質

Research Abstract

本研究は税関や核廃棄物処理において要求されている、隠蔽された任意の物質を測定する手段として、原子核共鳴蛍光散乱を利用した非破壊同位体イメージングについて研究を行う。
当該年度においては
NRFイメージング実験に関しては、前年度整備したLaBr3(Ce)検出器について、産総研の準単色のLCSγ線を用いて、性能評価を行うとともに、既存のGe検出器と組み合わせた検出器体系を構築し、核物質からのエネルギーに近い2.1MeVのNRFガンマ線を放出する11Bを用いて、NRF測定を試みた。この結果、1.5"x3"のLaBr3(Ce)検出器が1.2%FWHMのエネルギー分解能を有するのに対し、3.5"x4"のLaBr3(Ce)検出器は2%FWHMのエネルギー分解能を示す事が分かった。更に、Ge検出器との比較の結果、SN比の面でLaBr3(Ce)検出器の方が有利な点を有する事が判明した。これは、産総研のLCSガンマ線が20kHzのパルス構造を有するため、反応速度の遅いGe検出では、バックグラウンドの影響が大きくなると理由である。
一方シミュレーションによるイメージング手法の研究に関しては、NRFの計算が可能な計算コードGEANT4の改良コードを用いて、NRFγ線を計算可能な環境整備を行った。
〔連携研究者〕
京都大学・エネルギー理工学研究所・准教授紀井俊輝原子核共鳴蛍光散乱イメージングを利用した危険物検知
京都大学・エネルギー理工学研究所・准教授増田開シミュレーションによるイメージング手法比較

Research Products

• [Journal Article] Two-dimensional Imaging of Heavily Shielded Materials by NRF with Laser-Compton photon Beam (2011)
  • Author(s): H.Toyokawa, H.Ohgaki, T.Hayakawa, T.Kii, T.Shizuma, R.Hajima, N.Kikuzawa, K.Masuda, F.Kitatani, H.Harada
  • Journal Title: Conference Record of the IEEE Nuclear Science Symposium 2010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conceptual Design of a Nuclear Material Detection System Based on the Neutron/Gamma-ray Hybrid Approach (2010)
  • Author(s): Hideaki Ohgaki, Toshiteru Kii, Kai Masuda, Tsuyoshi Misawa, Cheol-Ho PYEON, Ryoichi Hajima, Takehito Hayakawa, Toshiyuki Shizuma, Keigo Kawase, Masaki Kando, Hiroyuki Toyokawa
  • Journal Title: Proceedings of IEEE International Conference on Technologies for Homeland Security 2010 Pages: 525-529
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 中性子/γ線複合型核検知システム開発の現状;(1)全体システムの概念設計 (2011)
  • Author(s): 大垣英明, 紀井俊輝, 増田開, 三澤毅, 卞哲浩, Mohamed Omer, 羽島良一, 早川岳人, 菊澤信弘, 静間俊行, 神門正城, 豊川弘之, 藤本信也
  • Organizer: 原子力学会年会
  • Place of Presentation: Fukui, Japan
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] Response of LaBr3 : Ce detector using GEANT4 simulation code for Nuclear Fluorescence Resonance Application (2011)
  • Author(s): Mohamed Omer, Mahmoud Bakr, Kyouhei Youshida, Satoshi Ueda, Masato Takasaki, Keiichi Ishida, Naoki Kimura, Ryota Kinjo, Yong-Woon Choi, Taro Sonobe, Toshiteru Kii, Kai Masuda, Hideaki Ohgaki
  • Organizer: 原子力学会年会
  • Place of Presentation: Fukui, Japan
  • Year and Date: 2011-03-29
• [Presentation] 核蛍光共鳴散乱の非破壊測定法における核データ (2011)
  • Author(s): 早川岳人, 静間俊行, 菊澤信宏, 羽島良一, 瀬谷道夫, 大垣英明, 藤原守
  • Organizer: 原子力学会年会
  • Place of Presentation: Fukui, Japan
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] Isotope Detection by nuclear resonance fluorescence with laser Compton Gamma-rays (2010)
  • Author(s): Hideaki Ohgaki
  • Organizer: China-Korea-Japan Joint Workshop on electron/photon sources and applications
  • Place of Presentation: Shanghai, China(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-02
• [Presentation] Proposal of a Non-Destructive Detection System for Hidden Nuclear Materials Based on a Neutron/Gamma-ray Hybrid Approach (2010)
  • Author(s): H.Ohgaki, T.Kii, K.Masuda, Tsuyoshi Misawa, Cheol-ho PYE ON, Ryoichi Hajima, Takehito Hayakawa, Toshiyuki Shizuma, Masaki Kando, Izuru Daito, Hiroyuki Toyokawa
  • Organizer: The 17th International Symposium on Laser Spectroscopy
  • Place of Presentation: Daejon, Korea(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-05
• [Presentation] レーザー逆コンプトンガンマ線を用いた核共鳴蛍光散乱実験とその同位体検出法への応用 (2010)
  • Author(s): 大垣英明, 紀井俊輝, 羽島良一, 早川岳人, 静間俊行
  • Organizer: 第11回光量子科学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: Kizu, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 2010-06-25