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北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(3), p.032005_1 - 032005_6, 2024/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Physics, Applied)検出器の応答パターンを利用した新しいガンマ線イメージング技術を紹介する。この方法では、三次元状にランダムに配置された複数の遮蔽体キューブを使用する。これらのキューブで定義された領域内では、ガンマ線の入射方向に基づいて固有のガンマ線フラックスパターンが形成される。このパターンは、複数のシンチレーターキューブの応答パターンとして測定される。ガンマ線の入射方向と対応する検出器応答パターンを事前に測定することで、アンフォールディング法を用いて入射方向を推定することができる。
Cs点線源を用いてシミュレーションを行った。その結果、10MBqのCs線源をイメージャーから3m離れた位置に設置した場合、約10
の角度分解能で撮像できることがわかった。これらの結果は、我々の新しい方法が既存のガンマ線イメージング技術と同等以上の性能を有することを示唆している。この撮像法の応用としては、原子力発電所の廃止措置、核医学、セキュリティ、天文学などが考えられる。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
KEK Proceedings 2022-3, p.46 - 53, 2023/01
街灯の光で夜道に映し出された自分の影の向きや形から街灯の位置を予想することができる。この考えをガンマ線イメージャーに応用したものはCoded apertureとして知られている。今回、立体的な遮蔽とシンチレータ結晶配置を持ったCoded Cube Camera - POrtable (C3PO)を発案した。C3POは鉛、シンチレータ、空乏でできたキューブを3
33のルーリックキューブ状にランダムに配置したもので、各シンチレータの出力は3次元影模様を作り出す。三次元影からアンフォールディングによって線源方向分布にもどる。今回、Geant 4を用いたシミュレーションでその特性や実現可能性を検討した。
冠城 雅晃; 佐藤 優樹; 吉原 有里*; 島添 健次*; 高橋 浩之*; 鳥居 建男
Reactor Dosimetry; 16th International Symposium on Reactor Dosimetry (ISRD-16) (ASTM STP 1608), p.405 - 414, 2018/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.05(Nuclear Science & Technology)On March 11, 2011, a massive earthquake occurred in the Tohoku region of Japan, and a large tsunami hit the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (1F), resulting in a nuclear accident. Despite the years that have passed since the accident, decommissioning remains a concern. Radiation measurement techniques are very important for accelerating the decommissioning and ensuring low radiation exposure to workers. Our gamma-ray imaging system is the detection device for determining the three dimensional radioactive distributions of nuclear fuel debris, measuring high-energy gamma rays (greater than 1 MeV). Silicon semiconductor detectors are among the candidate detectors for radiation measurements in our system because of their radiation-hardness and high counting rate capability. We have been developing a stacked amorphous-silicon (Si)/crystal-Si heterojunction Si strip detector, which has 1-mm-pitch striped electrodes (0.5 mm wide) and 1.2-mm-pitch stacked technology. The detector consists of an Si strip mounted on a thin printed circuit board, front-end readout electronics with a complementary metal oxide semiconductor application specific integrated circuit, and a field programmable gate array. The threshold level of energy deposition of each pulse signal in each channel can be set from the application-specific integrated circuit, and gamma-ray images with energy discrimination can be obtained. The energy threshold level for discrimination of 
Co gamma rays from Cs gamma rays was investigated experimentally and by means of simulation, and it was found to be about 500 keV. Therefore, our Si strip detector has the required position sensitivity and energy discrimination ability for identifying high-energy gamma-ray source distributions.
吉原 有里*; 島添 健次*; 高橋 浩之*; 冠城 雅晃; 鳥居 建男
no journal, ,
2011年3月11日の東京電力福島第一原子力発電所の事故に伴い、同年12月より1-4号機の廃止措置が進められている。原子炉建屋内は汚染により高線量率環境下となっており放射線検出器は遠隔操作ロボットに搭載する必要があるため、軽量な放射線イメージング技術が求められている。しかし、既存の放射線イメージングシステムは、放射線の入射方向を特定するために鉛やタングステン等を用いた機械式コリメータ等を採用しているものが多く、それによりシステムが重量化し建屋内のロボットの可動範囲に大きな制限を掛かる。そのような背景から、我々は機械式コリメータレスで指向性を有するエッジオンの積層型シリコンストリップ検出器検出器の研究を行っている。今回、6層積層型シリコンストリップ検出器の指向性を評価した。1MBqのCs-137線源を検出器から10cmの距離に配置し0, 15, 30, 60, 90度の角度に回転させ、それぞれの
線カウント数を閾値180/360keVを用いて測定した。
-ray imaging system for Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant using silicon strip detector冠城 雅晃; 佐藤 優樹; 吉原 有里*; 島添 健次*; 高橋 浩之*; 鳥居 建男
no journal, ,
Six years have been passed since the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident, the decommissioning remains concern. Radiation measurements are important technique to accelerate the decommissioning and ensure low radiation exposure to workers. Our -ray imaging system is for detecting and obtaining the 3D radioactive distributions of the nuclear fuel debris, measuring high energy -ray (greater than 1 MeV -ray). Silicon semiconductor detector is one of the candidate detectors in our system, because of its radiation hardness and high counting capacity. We have been developed the stacked a-Si/c-Si heterojunction silicon strip detector, which is position sensitive detector with the 1 mm or 1.2 mm sensitivities. The position sensitivity and energy discrimination ability of our detector were evaluated by experiments and Monte Carlo simulation. We also studied the spectra of the detector of 
Cs and 
Co sources.
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹
no journal, ,
車両搭載型のガンマ線イメージングシステムiRIS-Vを開発した。このシステムは車両周囲のガンマ線イメージングだけでなく、モニタリングカーと同様な走行サーベイも可能である。本発表では、iRIS-Vによる帰還困難区域内35号線の走行サーベイと、試験用Cs線源を用いた車両全周囲のガンマ線イメージング試験の結果を報告する。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
街灯によって夜道に映し出された自分の影の数や形,濃淡をよく観察すると、街灯の数と方向を推測することができる。これをガンマ線イメージングに応用した例として、コーデッドマスクがよく知られている。コーデッドマスク方式のガンマ線イメージャーは、コーデッドマスクと呼ばれる複数の穴の開いた金属板によって、位置敏感型検出器上に映し出されたガンマ線の影模様から、光源、すなわちガンマ線源の方向と数を推定するものである。本研究はこの考えを三次元的に拡張し、符号化立体が作る三次元的な影模様を計測することで、4
方向の視野を持ったガンマ線イメージャーの実現を目指すものである。ガンマ線の作る三次元影という新しい概念を導入することで、既存のガンマ線イメージャーの抱えていた多くの欠点を克服でき、将来的に様々な応用可能性を持ったガンマ線イメージング手法が実現できる可能性が示された。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
By observing the shadow, the direction of the light source can be inferred. The coded-mask gamma-ray imager is a well-known example of applying this method to a gamma-ray imager. We have extended the concept of the coded mask to three dimensions to develop a gamma-ray imager that is compact, lightweight, and has a wide field of view. That is, the direction of the gamma-ray source is estimated by measuring the three-dimensional shadow of the gamma-ray. The feasibility of this new idea was verified by simulation. We designed a Coded Cube Camera - POrtable (C3PO) with lead and scintillator cubes of 10 mm 10 mm 10 mm arranged irregularly in a 3 3 3 Rubik's cube shape and evaluated its characteristics by simulation. Result of the simulation of 10 MBq, Cs point source placed 3 m away from the C3PO, it was found that Omni-directional imaging can be done in 10 minutes. We also confirmed that the difference in imaging intensity between the two gamma-ray sources of the same intensity was less than 2%. These results indicate the possibility of quantitative evaluation of gamma-ray sources' radioactivity and Omni-directional gamma-ray imaging. In the future, we will fabricate a prototype and experimentally evaluate its characteristics.
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
鉛等の遮蔽物でできた、全ての軸に対して非対称な構造を持った中空の立体(符号化立体)にガンマ線が照射されると、内部にはフラックスの三次元的な濃淡が生じる。このフラックス強度の勾配はガンマ線の照射方向によって一意に決まる、いわば三次元的な影のようなものである。夜道に映し出された自身の影を観察することで、街灯の位置を推測できるように、このガンマ線の三次元影からガンマ線源の方向を推定しようという手法に対して、シミュレーションによる実現可能性の検討を行った。その結果、10mm四方の鉛18個と10mm四方のシンチレータ8個をルービックキューブ状に配置したイメージャー(Coded Cube Camera-POrtable: C3PO)によって、全方向のガンマ線イメージングが実施可能であることが示された。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
本研究ではガンマ線の三次元影を機械学習を用いてデコードすることで、8chの検出器と簡単な計数回路だけでガンマ線の全方向イメージングが可能となる新手法を提案した。本手法の角度分解能は既存のイメージャーと同等以上であり、定量性も高いことが本研究により示された。本手法は遮蔽体と検出器の材質やサイズを適切に選択することで、広いエネルギー範囲において環境レベルから炉内等の超高線量場まで幅広く適用が可能である。本手法の検出器形状を問わないという特異な性質はイメージャーの設置場所が限られるような状況で有利に働く。本手法は廃炉,医療,宇宙観測等の極めて多くの分野への応用が期待できると考えられる。
野上 光博*; 北山 佳治; 人見 啓太朗*; 高田 英治*; 鳥居 建男*; 石井 慶造*
no journal, ,
先進放射線計測研究グループでは、福島第一原子力発電所建屋内で使用することを念頭において、斜方立方八面体型鉛遮蔽体とシンチレータを組み合わせた指向性検出器の開発に取り組んでいる。本発表では、今まで実施した基礎的な検討内容について報告を行う。
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹
no journal, ,
It is important to continuously grasp the distribution of radioactive materials and air dose rate in the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station site to assist in formulating the decommissioning plan and secure the safety of workers and residents inthe vicinity. On the other hand, continuous measurement of the distribution of radioactive materials within a wide site area using existing technologies requires a significant amount of time and human resources. Therefore, we have developed the iRIS-V (integrated Radiation Imaging System-Vehicle), which can perform a wide area of car-borne survey and gamma-ray imaging in a small number of people in a short time by mounting all systems for gamma-ray imaging on a vehicle. The iRIS-V has a total of 144 Compton cameras placed on the upper six panels of a regular dodecahedron housing with a height of about 1 m. As a result, gamma-ray imaging with a field of view around the entire circumference can be performed with high detection efficiency. In this paper, we report the results of a car-borne survey test and a two-dimensional gamma-ray imaging test.
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
我々は次世代のガンマ線イメージング手法として、イメージャー内部に生じたガンマ線フラックス強度の空間的勾配からガンマ線の入射方向を推定する手法(三次元影法)を提案している。三次元影法は既にシミュレーションによってその実現可能性が示されている。今回新たに8chのGAGG(Ce)シンチレータと18個の鉛キューブを用いた小型ガンマ線イメージャー(C3PO)の試作機を製作し手法の妥当性を実験的に確認した。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
空間に無作為に配置された複数の検出器応答パターンを利用した新しいガンマ線イメージング技術である三次元影法を開発している。既に662keVのガンマ線に対して約10度の角度分解能で全方向ガンマイメージングが可能だと実験で示された。本研究では同一ジオメトリのイメージャーを用いて異なるエネルギーに対する本手法の特性をシミュレーションにより調査した。C3Gから3m離れた位置に置かれた10MBqの
Tcと
F点線源を10分間測定する状況を仮定し141keV及び511keVの全方向ガンマ線イメージングシミュレーションを行った。その結果、それぞれ適切な位置に結像が見られることを確認した。一方で、141keVのイメージング精度は511keVと比較して悪い。これは511keVの散乱成分が141keVの光電ピークに被さる影響だと考えられる。今後は、精度向上のため、検出器ジオメトリや再構成アルゴリズムの最適化を図る。
野上 光博*; 北山 佳治; 人見 啓太朗*; 高田 英治*; 鳥居 建男*; 石井 慶造*
no journal, ,
シンチレータと多面体ガンマ線遮蔽体からなる多面体型指向性検出器の開発に取り組んでいる。現在までに、LYSO(Ce)シンチレータと多面体型鉛アンチモン遮蔽体を組み合わせた多面体型検出器の製作を行い、またその評価を実施している。本発表では、それら詳細について報告を行う。
field of view gamma-ray imaging method北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
In the present study, we devised a new gamma-ray imaging technique (Three-Dimentional Shadow Method: TDSM) that uses three-dimensional shadows of gamma rays. This technique is based on the fact that the three-dimensional shading of gamma-ray flux, which is uniquely determined by the direction of gamma-ray irradiation, is generated by randomly arranging shields in space. In this study, we developed a new prototype gamma-ray imager (Coded Cube Camera for Gamma-ray: C3G) and performed 4 gamma-ray imaging experiments targeting a Cs source. C3G is a gamma-ray imager designed to apply TDSM, consisting of 8 GAGG (Ce) scintillator cubes, 18 lead cubes, and one empty cube randomly arranged in a Rubik's cube configuration. The size of each cube is 10 mm 10 mm 10 mm; the entire C3G is 86 mm 86 mm 86 mm and weighs about 600 g. The experiments were conducted indoors and outdoors under the condition that the 10 MBq Cs source was placed at a 3 m from the C3G. As a result, it was experimentally confirmed that 4 imaging could be performed by the C3G with an angular resolution of approximately 10 degrees. This result suggests that the performance of our proposed method is equivalent to or better than that of the existing imaging methods. Further development of this technique is expected to significantly contribute to decommissioning, decontamination, nuclear medicine, astronomy, etc.
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
空間に無作為に配置した複数の遮蔽体によって、測定環境のガンマ線フラックス場を局所的に変調し、その三次元的なフラックス強度パターンからガンマ線源分布を推定する、新しいガンマ線イメージング手法を開発している。これまで、本手法を利用したガンマカメラであるC3Gを製作し、単一線源を用いたイメージング実験を実施してきた。本研究では、線・面状分布を持ったガンマ線源に対してのイメージングについてシミュレーションによる評価を行った。長さ2m, 4m, 6mの線状線源、また一片の長さが2m, 4m, 6mの正方形線源を3m先に置いた状況を仮定した。Cs (662keV)と
Co (122keV)の二核種をターゲットとした。その結果、分布線源の形状に応じたイメージング結果が得られることを確認した。また、ガンマ線のエネルギーによってイメージング精度に差が出ることも分かった。
野上 光博*; 北山 佳治; 人見 啓太朗*; 田村 雄介*; 金子 慎一郎*; 高田 英治*; 鳥居 建男*
no journal, ,
ガンマ線源分布を調査するための指向性検出器の開発に取り組んでいる。ロボットに搭載することを前提に開発を行っているため、重量やサイズに制限がある中で、シンチレータとガンマ線遮蔽体として鉛アンチモンを採用した多面体型指向性検出器を製作し、その評価を実施している。本発表では、それらの詳細についての報告を行う。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
検出器群の応答強度パターンからガンマ線の照射方向を推定する新しいガンマ線イメージング手法並びにその手法を用いたガンマ線イメージャーであるCoded Cube Camera for Gamma-ray (C3G)の開発を行っている。今回は、本手法の複数線源、また多核種線源の同時イメージングへの適用可能性についてシミュレーションによって検討した。
