An Experimental feasibility study of a 4 gamma-ray imager using detector response patterns

検出器応答パターンを用いた4ガンマ線イメージャーの実験的実現可能性検討

北山 佳治  ; 野上 光博*; 人見 啓太朗*

Kitayama, Yoshiharu; Nogami, Mitsuhiro*; Hitomi, Keitaro*

三次元空間に無作為に配置した複数のガンマ線検出器の応答強度パターンから、ガンマ線源の入射方向を推定する新しいガンマ線イメージング技術の開発を行っている。本論文では、8個のGAGG (Ce)シンチレータキューブと18個の鉛キューブで構成されるガンマ線イメージャー、Coded Cube Camera for Gamma-ray (C3G)を製作し、Cs線源の4イメージング実験を実施した。実験の結果、3m先にある10MBqのCs線源を10分間の測定で、angle uncertainty5度の精度でイメージングできることを確認した。一般にガンマ線イメージャーは数百から数千の読み出しチャンネル数が必要となるが、C3Gは僅か8チャンネルの読み出し回路で構成される。そのため回路や再構成アルゴリズムはシンプルにすることができ、安価かつ信頼性の高いイメージャーが実現する。C3Gは大きさ86mm 86mm 86mmのハウジングに格納されており、重量は約600gである。小型軽量で4視野を持ち、高角度分解能を持つ本技術は、天文学や医療、核セキュリティ、原子力発電所の廃止措置など広範な応用が期待される。

We constructed a gamma-ray imager that estimates the distribution of gamma-ray sources based on the response patterns of multiple gamma-ray detectors randomly positioned in three-dimensional space. The Coded Cube Camera for Gamma-ray (C3G), comprising eight GAGG (Ce) scintillator and eighteen lead cubes is housed in a cubical casing with an 86 mm edge length and weighs approximately 600 g. Results of the 4 imaging experiment confirmed the feasibility of imaging a 10 MBq Cs source located 3 m away with an angular uncertainty of 5 within a 10 min measurement. C3G operates with only eight channels, instead of the hundreds needed by a typical imager, offering a simplified circuit and reconstruction algorithm, thereby achieving a cost-effective and reliable system. With its compact and lightweight design, 4 field of view, and high angular uncertainty, this technology is expected to find extensive applications in astronomy, medicine, nuclear security, and decommissioning projects.