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渡辺 賢一*; 須貝 優介*; 長谷川 創大*; 田中 清志朗*; 人見 啓太朗*; 野上 光博*; 篠原 武尚; Su, Y. H.; Parker, J. D.*; Kockelmann, W.*
Scientific Reports (Internet), 14, p.25224_1 - 25224_13, 2024/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)Thallium bromide (TlBr) semiconductor detectors are being developed as promising candidates for high-detection-efficiency, high-energy-resolution, and room-temperature gamma-ray spectrometers. This study presents methods for evaluating TlBr crystal quality and carrier transport characteristics using neutron Bragg-dip imaging and the time-of-flight method for pulsed-laser-induced carriers, respectively. In this study, two samples obtained from both the upstream and downstream region in the crystal ingot were evaluated.
gamma-ray imager using detector response patterns北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
Japanese Journal of Applied Physics, 63(7), p.076502_1 - 076502_8, 2024/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Applied)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。
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：1 パーセンタイル：27.39(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。
渡辺 賢一*; 須貝 優介*; 長谷川 創大*; 人見 啓太朗*; 野上 光博*; 篠原 武尚; Su, Y. H.; Parker, J. D.*; Kockelmann, W.*
Sensors and Materials, 36(1), p.149 - 154, 2024/01
被引用回数：2 パーセンタイル：53.92(Instruments & Instrumentation)Thallium bromide (TlBr) semiconductor detectors are promising candidates for high-detection-efficiency, high-energy-resolution, and room-temperature gamma-ray spectrometers. In this study, we conducted neutron Bragg dip and electron backscatter diffraction (EBSD) imaging of TlBr crystals to measure the crystal orientation distribution. We confirmed that crystal grains were continuous over a certain distance along the solidification direction for samples fabricated with the current growth procedure.
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333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。
北山 佳治
人見 啓太朗*; 野上 光博*
特願 2023-007015 
公開特許公報
【課題】視野が広く、放射線エネルギーの適用範囲が広く、且つ、小型軽量化を図ることが可能な新しい放射線検出装置を提供することを目的とする。 【解決手段】放射線検出装置1は、放射線を検出する複数の検出素子12が3次元的に配置された検出素子群11を備える放射線検出装置である。検出素子群11の構造は、任意の仮想面S上に検出素子12が敷き詰められた仮想検出素子群から任意の位置の検出素子12を取り除いて形成された空乏13を有する構造である。空乏13は、任意の方向に沿って配置された一の検出素子12A及び他の検出素子12Bの各検出値の差分が、当該方向を入射方向とする放射線が入射する場合と当該方向の逆方向を入射方向とする放射線が入射する場合とにおいて、異なる値を示す位置に設けられる。
北山 佳治
人見 啓太朗*; 野上 光博*
特願 18/410450 公開特許公報
A radiation detection device is provided that is wide in visual field, wide in application range of radiation energy, and which is smaller and lighter in weight as compared to other devices. The device includes a detecting element group has a plurality of detecting elements that detect radiation are three-dimensionally arranged. The detecting element group has a structure with a depletion formed by removing the detecting element at any position from a virtual detecting element group in which the detecting elements are laid out on any virtual surface. The depletion is provided at a position at which a difference of detected values between one detecting element and another detecting element arranged along any direction exhibits different values in a case where the radiation having the direction as an incident direction enters and a case where the radiation having an opposite direction of the direction as an incident direction enters.
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。
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.
渡辺 賢一*; 人見 啓太朗*; 野上 光博*; 前田 茂貴; 伊藤 主税; 丹野 敬嗣; 尾鍋 秀明*
no journal, ,
TlBrは高い原子番号・密度、広いバンドギャップを有する化合物半導体で、室温動作可能かつ高い検出効率を有するガンマ線検出器材料として開発が進められている。デバイス作製における歩留まりの向上のために結晶の品質評価手法を確立するため、中性子回折があるが、実施可能な施設がJ-PARC等の大型施設に限られている。電子線回折の一つである電子後方散乱回折(Electron Backscatter Diffraction: EBSD)像は電子顕微鏡で取得可能であるが、結晶表面の情報しか取得できない。今回、TlBr結晶に対し、中性子回折の一つである中性子ブラッグディップイメージングとEBSDにより結晶方位像を取得し、その両者を比較することで、簡便なEBSDによる結晶の品質評価手法への適用可能性を検討した。
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, ,
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。
林 寛子*; 城戸 寛子*; 黒澤 亮平*; 曽根 浩一郎*; 野上 光博*; 北山 佳治; 人見 啓太朗*; 鳥居 建男*
no journal, ,
福島第一原子力発電所の建屋内作業環境には、空間線量率が高い場所が多数存在し、廃炉の円滑な推進に影響を与えている。そこで、線源分布の全体像を俯瞰するために、床付近だけでなく、天井側も含めた縦方向も測ることができる小型軽量の指向性検出器の開発を行っている。指向性検出器の多地点観測データを用いた3次元空間内での線源位置探査手法の検討について報告する。
渡辺 賢一*; 人見 啓太朗*; 野上 光博*; 前田 茂貴; 尾鍋 秀明*
no journal, ,
臭化タリウム(TlBr)は、ガンマ線スペクトロメータとして魅力的な化合物半導体である。TlBr検出器は優れたエネルギー分解能を示しているが、これらの結果は比較的小さな結晶検出器から得られたものである。TlBr開発の次の段階は、検出器のサイズを大きくし、検出器生産の歩留まりを改善することである。これまで、中性子回折法の一つである中性子ブラッグディップイメージングを用いてTlBrの結晶性を評価してきた。本研究では、直径50mm、厚さ12mmの大きなTlBr結晶ウェーハを用意し、中性子ブラッグディップイメージングにより、この大型結晶の品質を評価した。大きなTlBr結晶の中心領域は、均一でよく結晶方位が整列していることが確認された。今後の課題として、この大きな結晶のさまざまな位置で、検出器特定である移動度・寿命積などの電気的特性を評価する必要がある。
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。
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。
北山 佳治; 野上 光博*; 人見 啓太朗*
no journal, ,
24検出器構成の全方位ガンマ線イメージャー(C3G)の開発を進め、複数線源の同時イメージング能力をGEANT4シミュレーションで評価した。結果として、20度間隔で配置した6つのCs線源を分離して可視化できることを確認し、特に仰角方向で高い分離能を示した。今後は実験的検証と応用設計を進めていく予定である。
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。
