2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機シンチレータと一体化した生体等価なピクセル型放射線イメージング検出器の開発
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26289366
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
高田 英治 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 教授 (00270885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 浩之 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70216753)
岡田 裕之 富山大学, 大学院理工学研究部, 教授 (80233344)
河原林 順 東京都市大学, 工学部, 教授 (80283414)
飯本 武志 東京大学, 環境安全本部, 准教授 (80302678)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 放射線計測 / X線 / ピクセル化 / パルス計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医療行為において放射線被曝線量を正確に、かつリアルタイムに測定することを目標とし、申請者らは有機半導体を用いる生体等価な放射線検出器について、研究・開発を行っている。これまでに得られた知見をもとに、本研究ではプラスチックシンチレータと有機半導体光検出器を組み合わせた、生体等価なピクセル方検出器の開発を目指している。具体的には立体等の形状のプラスチックシンチレータ上に有機半導体素子を多数分布させた放射線分布測定素子の開発を進めている。
上のような目的を達成するため、本研究ではインクジェット型の製作方法を試みることで素子のピクセル化を検討している。使用する有機溶剤やドットピッチ等の製作条件を最適化することで、医療用途等に適用可能な検出器の開発には概ね成功している。
一方で、従来の有機半導体光検出器は電流出力型の測定方法をとっており、一般的な放射線検出器が採用しているようなパルス計測型の処理は行っていない。そのため、個々の放射線信号の波高値を求めることができず、結果的にエネルギー測定には適用できない状況であった。
そこで本研究では、バルクヘテロ型有機半導体素子からの電流パルスを読み出すことを目指し、電荷増幅型前置増幅器の開発を試みた。しかし、素子の厚さが数100nmと小さいために、前置増幅器が非常に発振しやすい状態となり、種々の構成を検討したものの、これまでに検討してきた検出器構造に適用可能な回路システムの開発には至っていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究ではインクジェット型の製作方法を試みることで素子のピクセル化を検討している。使用する有機溶剤としてトリクロロエチレンを用いることで、スピンコート方によって製作した素子と同程度の性能が得られることを確認した。
一方で、バルクヘテロ型有機半導体素子からの電流パルスの読み出しに関しては、従来の電流読み出し形素子と同様の構造を採用し、読み出し回路のみに変更を加えることで実現を目指した。しかし、素子の厚さが数100nmと小さいために、前置増幅器が非常に発振しやすい状態となり、種々の構成を検討したものの、これまでに検討してきた検出器構造に適用可能な回路システムの開発には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピクセル化に関しては順調に進捗していることから、素子製作時のピッチ等の条件をさらに最適化し、性能向上を目指す。感度向上のために小サイズのピクセルを並列し、いくつかの素子からの電流をまとめて読み出すような形状について今後検討を行う。
一方、パルス読み出し手法については、素子の厚さなど、根本的な部分での改良が必須と考えられる。そこで、スピンコート法、インクジェット法だけでなく、ディップコート法などを用いて素子の厚さをμmオーダーまで大きくし、素子容量を小さくした上で再度、パルス読み出しを試みる。また、学会等では有機半導体単結晶の製作可能性も示されており、本研究においても素子の単結晶化を通じてパルス計測可能性をさらに追求する予定である。
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| Causes of Carryover |
本検出器の信号読み出し部は電流出力型として研究を進めてきているが、パルス計測型の読み出し方法とした方が、放射線に関するエネルギーを測定可能であるなど、より多くの情報を得ることができる。しかし、パルス計測型読み出し方法については、素子が薄すぎる等の理由で現在まで十分な検討が出ていない。また、電流読み出し型の場合でも、複数検出器からの信号を組み合わせることでエネルギー測定が可能であろう、との情報が得られた。そのため、次年度に使用することを念頭に研究を進めた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
パルス計測型に適した厚さの素子を製作し、可能性の検討を行う。また、複数素子を組み合わせてエネルギー測定を行うことを試みる。次年度使用額はそのための試薬類や電子回路部品の購入に充てる予定である。
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