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論文

Development of event-type neutron imaging detectors at the energy-resolved neutron imaging system RADEN at J-PARC

Parker, J. D.*; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 中谷 健; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; et al.

Materials Research Proceedings, Vol.15, p.102 - 107, 2020/05

https://doi.org/10.21741/9781644900574-17

At the RADEN instrument, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging using event-type neutron imaging detectors. We are continually working to improve these detectors for better spatial resolution and shorter measurement times and, as a user facility, to improve the ease-of-use of their control and analysis software. In particular, we are actively developing a $$^{3}$$He-based gaseous micropattern detector known as the Micro-pixel chamber based Neutron Imaging Detector ($$mu$$ NID). We have recently redesigned the $$mu$$ NID control software to allow full integration into the automated experiment control system at RADEN, and we are carrying out optimization of the analysis algorithms for improved image quality and rate performance.

論文

Controlled growth of boron-doped epitaxial graphene by thermal decomposition of a B$$_{4}$$C thin film

乗松 航*; 松田 啓太*; 寺澤 知潮; 高田 奈央*; 増森 淳史*; 伊藤 圭太*; 小田 晃司*; 伊藤 孝寛*; 遠藤 彰*; 舟橋 良次*; et al.

Nanotechnology, 31(14), p.145711_1 - 145711_7, 2020/04

https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab62cf
 被引用回数：9 パーセンタイル：43.41(Nanoscience & Nanotechnology)

炭化珪素(SiC)基板上にエピタキシャル成長した炭化ホウ素(B$$_{4}$$C)薄膜の熱分解によって、ホウ素をドープしたエピタキシャルグラフェンが成長することを示した。SiC上のB$$_{4}$$CとB$$_{4}$$C上のグラフェンの界面は、一定の方位関係を持ち、ダングリングボンドのない安定した構造を局所的に持っていた。B$$_{4}$$Cの最初の炭素層はバッファー層として機能し、その上にグラフェンが積層していた。B$$_{4}$$C上のグラフェンは、ホウ素が高濃度にドープされており、正孔濃度は2$$times$$10$$^{13}$$ - 2$$times$$10$$^{15}$$ cm$$^{-2}$$の広い範囲で制御できた。高濃度にホウ素をドープしたグラフェンはスピングラス挙動を示し、これはスピンフラストレーションシステムにおける局所的な反強磁性秩序の存在を示唆している。炭化物の熱分解は、さまざまな用途向けの新しいの機能エピタキシャルグラフェンをウェーハスケールで得るための技術であると期待できる。

論文

Electron-tracking Compton camera imaging of technetium-95m

初川 雄一*; 早川 岳人*; 塚田 和明; 橋本 和幸*; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 豊嶋 厚史; 谷森 達*; 園田 真也*; 株木 重人*; et al.

PLOS ONE (Internet), 13(12), p.e0208909_1 - e0208909_12, 2018/12

AA2018-0639.pdf:2.39MB

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208909
 被引用回数：3 パーセンタイル：25.74(Multidisciplinary Sciences)

電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)を用いて放射性同位元素$$^{95m}$$Tcの画像撮像を実施した。$$^{95m}$$Tcは、204, 582, 835keVの3本の$$gamma$$線を放出し、濃縮同位体$$^{95}$$Moを用いて$$^{95}$$Mo(p,n)$$^{95m}$$Tc反応で合成される。濃縮$$^{95}$$Mo同位体三酸化物の再利用について実験を実施し、再生率70$$sim$$90%を達成した。画像は3本の$$gamma$$線それぞれを用いて解析し取得した。その結果、$$gamma$$線エネルギーが高いほど空間分解能が向上することが判り、$$^{95m}$$Tcのような高エネルギー$$gamma$$線放出核を利用することで、ETCCが人体の深部の組織や器官の医療画像撮像に有効であることを示唆する結果を得た。

口頭

Development of the next-generation micro pixel chamber-based neutron imaging detector ($$mu$$ NID) for energy-resolved neutron imaging with high rate and high spatial resolution at the J-PARC/MLF

Parker, J. D.*; 原田 正英; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 及川 健一; 瀬川 麻里子; 篠原 武尚; Su, Y. H.; 高田 淳史*; et al.

no journal, , 

To carry out energy-resolved neutron imaging at RADEN, we use cutting-edge detector systems employing micro pattern detectors and data acquisition systems based on Field Programmable Gate Arrays to provide the necessary sub-$$mu$$s time resolution, high counting rates, and event-by-event background rejection. One such detector, the Micro Pixel Chamber-based Neutron Imaging Detector ($$mu$$ NID), provides a spatial resolution of 120 $$mu$$ m ($$sigma$$), time resolution of 0.6 $$mu$$s, 18% detection efficiency for thermal neutrons, and effective $$gamma$$ sensitivity of less than 10-12. We have recently increased the rate capacity from 600 kips to more than 4 MPs via an upgrade of the front-end electronics and tested a new gas mixture optimized for better spatial resolution and higher detection efficiency. In this presentation, we will discuss the ongoing development of the $$mu$$ NID and show results of recent on-beam tests performed at RADEN.

口頭

A Micro pixel chamber based neutron imaging detector ($$mu$$ NID) with boron converter for energy-resolved neutron imaging at J-PARC

Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 原田 正英; 林田 洋寿*; 廣井 孝介; 甲斐 哲也; 松本 吉弘*; 及川 健一; 瀬川 麻里子; Su, Y. H.; et al.

no journal, , 

At the Energy-Resolved Neutron Imaging System RADEN of the J-PARC MLF, we take advantage of the accurate measurement of neutron energy by time-of-flight to perform energy-resolved neutron imaging. To carry out measurements at RADEN, we have been developing and testing cutting-edge detector systems employing micro-pattern detectors and high-speed, all-digital data acquisition systems. One such detector, the Micro Pixel Chamber based Neutron Imaging Detector ($$mu$$NID), provides a spatial resolution of less than 250 $$mu$$m FWHM, 26% detection efficiency for thermal neutrons with $$^3$$He for conversion, and count rate capacity of 8 Mcps. By replacing the $$^3$$He gas with a boron-based converter, we aim to increase the count rate capacity three-fold while maintaining good spatial resolution. This is made possible by the significantly reduced event size for the alpha from the $$^10$$B-neutron interaction as compared to the lighter proton and triton in the $$^3$$He case.

口頭

電子飛跡検出型コンプトカメラを用いたKUR炉建屋内の3次元ガンマ線分布イメージング試験

園田 真也*; 高田 淳史*; 谷森 達*; 津田 雅弥*; 田原 圭祐*; 小林 滉一郎*; 谷垣 実*; 谷口 秋洋*; 永井 晴康; 中山 浩成; et al.

no journal, , 

京都大学が開発中の電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)は、ガンマ線の到来方向を一意に決定し定量性のあるガンマ線画像を取得できる唯一の検出器である。ETCCは2方向からの同時測定で定量的な3次元分布が得られることを見込んでいる。この新しい検出器の実証を行うため、京都大学複合原子力科学研究所にある原子炉炉室のキャットウォークから炉心を見下ろす方向にETCCを設置して炉室内のガンマ線分布を測定した。本講演ではイメージング分析結果を報告する。

口頭

福島県住民を対象としたホールボディカウンタ測定

中川 貴博; 高田 千恵; 金井 克太; 村山 卓; 宮内 英明; 鈴木 武彦; 佐藤 義高; 永崎 博子; 今橋 淳史; 磯崎 航平; et al.

no journal, , 

福島県からの委託により、平成23年7月11日からホールボディーカウンタによる福島県住民の内部被ばく測定を実施している。評価対象核種は、$$^{134}$$Cs及び$$^{137}$$Csである。測定対象年齢は4歳以上とし、4歳未満の場合は、事故時に避難行動が同じであった家族等を測定した。平成23年7月11日$$sim$$平成24年1月31日の期間(フェーズ1)は、最初に放射性物質の放出があった平成23年3月12日に吸入摂取をしたと仮定し、預託実効線量を評価した。フェーズ1における測定者数は9,927人で、線量は最大で3mSvであった。成人の$$^{134}$$Csと$$^{137}$$Csの全身残留量の相関関係には、強い相関が見られ、この分布の平均的な比は1.31であった。この比は、環境中への放出量と半減期から推定される値とよく一致した。なお、$$^{131}$$Iが検出された例はなかった。なお、平成24年2月1日から実施している日常的な摂取での線量評価(フェーズ2)の実績については、発表当日に報告する。

口頭

宇宙$$gamma$$線望遠鏡の社会応用 電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の医療応用

園田 真也*; 奈部谷 章*; 木村 博之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 窪 秀利*; 古村 翔太郎*; 谷森 達*; 松岡 佳大*; 水村 好貴*; et al.

no journal, , 

SPECTやPETのような既存の核医学イメージング装置では測定可能な$$gamma$$線のエネルギーが限られているため使用できる薬剤に制限がある。電子飛跡検出型コンプトカメラ(ETCC)にはこのような制限は無いため新しい薬剤開発の促進が期待できる。本研究では医療用$$gamma$$線カメラを開発し医療機能イメージングの可能性を広げ、医療に貢献すること目指している。

口頭

Application of Electron Tracking Compton Camera (ETCC) in medical imaging

園田 真也*; 鍋谷 明*; 木村 寛之*; 株木 重人*; 高田 淳史*; 久保 英俊*; 古村 翔太郎*; 澤野 達哉*; 谷森 達*; 松岡 義弘*; et al.

no journal, , 

F-18による点線源および棒状ファントムをもちいた新しく開発したETCCカメラによる撮像および原子力機構において生成したTc-95mから発せられる204, 583, and 835keVの$$gamma$$線による多重エネルギー撮像を行った。この開発により位置分解能を10度から8度に改善することができた。さらにシンチレーターの厚みを1radから2radに増加させ、ガス圧を1気圧から3気圧に増すことにより検出効率を5倍程度改善することにより新たなETCCの開発を行い、数時間要していたマウスのイメージングを0.1-2.0MeVの多種類のRIから発せられる多種の$$gamma$$線に対して20分以内での撮像が期待できる。

口頭

排気モニタ検出器の計数率特性試験

今橋 淳史; 細見 健二; 藤澤 真; 高田 千恵

no journal, , 

原子力機構(JAEA)核燃料サイクル工学研究所内の再処理施設及び核燃料物質使用施設には、施設から放出される放射性気体廃棄物の管理を行う目的で排気モニタが設置されている。このうち、原子力災害対策特別措置法の対象となる施設の排気モニタには、法令で定められた敷地境界での線量に相当する異常放出があった際に通報を行うための値(以下、「通報レベル」という。)が設定されている。排気モニタに用いられている検出器は、測定対象線種や製造メーカの違いから仕様が異なるものが複数あり、現在の運用では各排気モニタの測定上限値は検出器の機器仕様(カタログ値)が採用されている。しかしながら、計算上の通報レベルが検出器の測定上限値より最大250倍程度高いものがあり、測定上限値を超える異常放出をどう検知するかが課題となっていた。そこで、排気モニタの計数率特性試験を実施し、実際に観測可能な測定上限値(実力値)とカタログ値との比較を行ったので、その結果について報告する。以下に示す3種類の検出器について、外部照射により対象検出器への放射線入力を低計数率から高計数率に渡って変化させて、計数率特性を取得し、その直線応答への適合性を確認した。$$beta$$線用検出器への外部照射は、JAEA核燃料サイクル工学研究所計測機器校正施設のコリメート形$$gamma$$線照射装置による$$^{137}$$Cs標準線源の$$gamma$$線照射(数$$mu$$Sv/hから149mSv/h)を用いて行った。$$alpha$$線用検出器への外部照射は、$$^{241}$$Am標準線源(公称放射能3MBq: 有効寸法9.6mm$$times$$9.6mm)を用い、マイラ膜(厚み: 4$$mu$$m)及びラミネートシートを用いた直径約1$$sim$$9mmの開口部をもつアパチャにて、透過物質の厚み及び線源の開口部面積を調整することにより線源強度を変化させて行った。照射により観測された計数率特性を基に、数え落とし10%以内(JIS Z4316: 2013の要求)となる最大計数値を実力値として評価した結果、試験を行った全ての検出器について、実力値がカタログ値を上回っていることを確認した。

口頭

電子飛跡検出型コンプトンカメラによる原子炉炉室内のガンマ線イメージング試験

園田 真也*; 高田 淳史*; 谷森 達*; 津田 雅弥*; 田原 圭祐*; 小林 滉一郎*; 谷垣 実*; 永井 晴康; 中山 浩成; 佐藤 大樹

no journal, , 

京都大学が開発中の電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)は、ガンマ線の到来方向を一意に決定し定量性のあるガンマ線画像を取得できる唯一の検出器である。ETCCは2方向からの同時測定で定量的な3次元分布が得られることを見込んでいる。この新しい検出器の実証を行うため、京都大学複合原子力科学研究所にある原子炉炉室のキャットウォークから炉心を見下ろす方向にETCCを設置して炉室内のガンマ線分布を測定した。本講演ではイメージング分析結果を報告する。

口頭

$$beta$$線3mm線量当量の測定方法と水晶体の防護策の検討,1; サーベイメータによる測定

滝本 美咲; 山崎 巧; 今橋 淳史; 星 勝也; 川崎 位; 吉田 忠義; 高田 千恵; 辻村 憲雄; 岡田 和彦; 石川 久

no journal, , 

原子力機構核燃料サイクル工学研究所では、セル内での機器点検・補修作業などにおいて$$beta$$線による被ばくがある。これまでの経験から、この被ばく線量レベルは、(1)体幹部の70$$mu$$m線量当量で数mSv程度であり、眼の水晶体の等価線量限度に比べて十分に小さいこと、(2)こうした作業では内部被ばく防止のための顔全体を覆う呼吸保護具(全面マスク)によって眼が防護される。このため、水晶体の等価線量は、胸部(又は頚部)に取り付けた個人線量計の指示値をもとに、マスクによる遮へい効果等を考慮することなく評価されてきた。しかしながら、この方法は、線量を過大に記録することになり、線量限度に近づくような高線量の被ばくが想定される状況下では適切とは言えない。そこで、$$^{90}$$Sr-$$^{90}$$Y$$beta$$線による高線量被ばくの想定のもと、水晶体の等価線量に対応する3mm線量当量の適切な測定方法について検討するともに、呼吸保護具の$$beta$$線遮へい効果を実験的に検証する。

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