High-resolution Compton cameras based on Si/CdTe double-sided strip detectors

Si/CdTe両面ストリップ検出器に基づいた高分解能コンプトンカメラ

小高 裕和*; 一戸 悠人*; 武田 伸一郎*; 福山 太郎*; 萩野 浩一*; 齋藤 新也*; 佐藤 有*; 佐藤 悟朗*; 渡辺 伸*; 国分 紀秀*; 高橋 忠幸*; 山口 充孝; 田中 孝明*; 田島 宏康*; 中澤 知洋*; 深澤 泰司*

Odaka, Hirokazu*; Ichinohe, Yuto*; Takeda, Shinichiro*; Fukuyama, Taro*; Hagino, Koichi*; Saito, Shinya*; Sato, Tamotsu*; Sato, Goro*; Watanabe, Shin*; Kokubun, Motohide*; Takahashi, Tadayuki*; Yamaguchi, Mitsutaka; Tanaka, Takaaki*; Tajima, Hiroyasu*; Nakazawa, Kazuhiro*; Fukazawa, Yasushi*

Si/CdTe半導体両面ストリップ検出器(DSD)を用いた新しいコンプトンカメラの開発を行った。このカメラは、各面において電極が128ストリップ(250mピッチ)で分割されている、厚さ500mのSi-DSDと4層の厚さ750mのCdTe-DSDから成り、ファインピッチのDSDを4mm間隔で積層配置することで、高角度分解能(356keVで4.5度、662keVで3.5度)を有しかつ小型な装置を実現している。許容できる検出効率を保ちつつこのような高解像度を得るために、コンプトン散乱連続スペクトルを用いたエネルギー較正法と、CdTe-DSD内の深度計測を用いたデータ処理法を新たに試みた。さらに、同時マルチエネルギーイメージングの結果を用いて、カメラの撮像能力について詳細な検討を行った。

We have developed a new Si/CdTe semiconductor double-sided strip detector (DSD) Compton camera. The camera consists of a 500-m-thick Si-DSD and four layers of 750-m-thick CdTe-DSDs all of which have common electrode configuration segmented into 128 strips on each side with pitches of 250m. In order to realize high angular resolution and to reduce size of the detector system, a stack of DSDs with short stack pitches of 4 mm is utilized to make the camera. Taking advantage of the excellent energy and position resolutions of the semiconductor devices, the camera achieves high angular resolutions of 4.5 degrees at 356 keV and 3.5 degrees at 662 keV. To obtain such high resolutions together with an acceptable detection efficiency, we demonstrate data reduction methods including energy calibration using Compton scattering continuum and depth sensing in the CdTe-DSD. We also discuss imaging capability of the camera and show simultaneous multi-energy imaging.