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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
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。
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 鳥居 建男
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 7(4), p.042006_1 - 042006_7, 2021/10
Gamma-ray imaging is a technique to visualize the spatial distribution of radioactive materials. Recently, gamma-ray imaging has been applied to research on decommissioning of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) accident and environmental restoration, and active research has been conducted. This study is the elemental technology study of the new gamma-ray imager GISAS (Gamma-ray Imager using Small-Angle Scattering), which is assumed to be applied to the decommissioning site of FDNPS. GISAS consists of a set of directional gamma-ray detectors that do not require a shield. In this study, we investigated the feasibility of the shield free directional gamma-ray detector by simulation. The simulation result suggests that by measuring several keV of scattered electron energy by scatterer detector, gamma rays with ultra-small angle scattering could be selected. By using Compton scattering kinematics, a shield-free detector with directivity of about 10
could be feasible. By arranging the directional gamma-ray detectors in an array, it is expected to realize the GISAS, which is small, light, and capable of quantitative measurement.
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 鳥居 建男
no journal, ,
福島第一原子力発電所(1F)で働く作業員の安全確保のため、作業環境の放射性物質分布を測定できる技術が求められている。本研究では、既存のガンマ線イメージャーの欠点を補える新しいガンマ線イメージャーの開発に向けて、遮蔽体を必要としないガンマ線検出器の実現可能性をシミュレーションにより検討した。広範囲の放射性物質分布をイメージングする技術としてピンホールカメラとコンプトンカメラがある。ピンホールカメラは1イベントで線源方向を識別できるため、画像再構成が容易で今後定量測定に応用できる可能性がある。しかし遮蔽体を必要とするため総重量が重く遠隔測定には適さない。コンプトンカメラは遮蔽体を必要としないため小型軽量で遠隔測定が行える。しかし線源方向の推定に複数イベントが必要で、その際に描かれるコーンがノイズとなり画像のS/N比を下げている。我々は遮蔽体を必要としないピンホールカメラのような新しいガンマ線イメージャーを提案する。本研究では、その実現に必要となる遮蔽体を必要としない指向性ガンマ線検出器について、シミュレーションを用いて原理検証を行った。
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹; 鳥居 建男
no journal, ,
福島第一原子力発電所の作業員の安全確保のため、建屋内に飛散した放射性物質分布を可視化するガンマ線イメージャーの研究が国内外で積極的に行われている。ガンマ線イメージャーの一つであるコンプトンカメラは遮蔽体を用いないため小型軽量で建屋内の遠隔測定に適している。しかし単一イベントで線源の方向を特定できないため画像が不鮮明になるといった課題がある。本研究は、検出が困難であるため今までイメージングに用いられることの無かった小角コンプトン散乱を利用し検出器に指向性を出すことで、既存のガンマ線イメージャーの欠点を克服した新しい技術の開発を目指す。これまでにシミュレーションベースでの原理検証を行い検出器のジオメトリや得られる指向性に関してのデータを取得した。その結果、軟X線用Si検出器を散乱体として用いることで必要な指向性を確保できることがわかった。また、マルチピクセル化についても検討した。
北山 佳治; 寺阪 祐太; 佐藤 優樹
no journal, ,
小角コンプトン散乱を利用しガンマ線検出器に指向性を持たせるというアイデアの実現可能性を、モンテカルロシミュレーションGEANT4を用いて検証した。検出器は散乱体と吸収体で構成され、散乱体で検出したエネルギーからガンマ線の散乱角を推定する。この指向性検出器は軽量かつ放射能の定量評価が可能なガンマ線イメージャーへ応用できる。散乱体にSi、吸収体にBGOシンチレータを用いそれぞれに2.5keV、662keV
32keVのエネルギー閾値を設け662keVのガンマ線を照射した。考慮する物理相互作用としてFTFP_BERT_LIV(標準的な電磁相互作用を網羅)を用いた。その結果、5度以下の散乱事象のみを選択的に検出することができ、約10度の指向性を得ることが可能であるとわかった。
