重元素ナノ粒子添加ピコ秒シンチレータによる放射光X線時間分解イメージング

使用掺杂重元素纳米粒子的皮秒闪烁体的同步辐射X射线时间分辨成像

• 批准号: 21H03743
• 负责人: 岸本 俊二
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03743/
• 关键词: プラスチックシンチレータ; シリコン・アバランシェフォトダイオード; 高エネルギーX線; ピコ秒分解能; 時間分解測定; ビスマス酸化物ナノ粒子; 重元素含有プラスチックシンチレータ; 時間分解能; 高速特性; Si-APDアレイ

A-1.ビスマス酸化物の他、ハフニウムおよびジルコニウム酸化物ナノ粒子を添加したプラスチックシンチレータ(PLS。溶媒：スチレンまたはビニルトルエン)製作に適したサブナノ秒オーダー発光の蛍光体を合成し、KEK PFビームラインBL-14AにてX線入射時の発光量・出力波高分布、時間特性（時間分解能 、発光寿命）の測定を行い、発光量が最大となる蛍光体選定やmol濃度などの最適なPLS組成の探索を継続した。サブナノ秒発光寿命で実用的な発光量を示す蛍光体の作製はかなわなかったが、既存の比較的大型の光電子増倍管を有するシンチレーション検出器に適した25mm径かつ検出効率を高めるため5mm厚のプラスチックシンチレータ作製に成功した。今後の製品普及が期待できる。A-2.シンチレ ーション光のピクセル分離のためのレーザーによる「仕切り」加工を、照射条件の最適化の上でリニアアレイ装着に適した形状で再度試みた(委託)。市販MPPCアレイ（3mm角素子の4x4アレイ）を使って隣接したMPPCピクセルでの「仕切り」によるシンチレーション光収集の強度分布の変化、半値幅100μm程度の仕切り部周辺の収集された光強度分布について60keV、幅30μmビームを使って評価することに成功した。B.広帯域（GHzまで）・高S/N比（>10）の実現のため、CMOSフロントエンド回路チップ（FGATI）の再設計（シミュレーションによる）・再製作を行った。C.新型コロナ禍による半導体素子等の入手困難により128chマルチチャンネルスケーリング（MCS）ボードの新規製作は断念した。APDリニアアレイにAのPLS（20wt%Hf-PLS）を装着して真空下で冷却、APDゲインを確保して高エネルギーX線用シンチレーション検出器として作動させる試みを進めた。より大きなゲインを得るために冷却能力を改良中である。

A - 1. ビ ス マ ス acidification の he, ハ フ ニ ウ ム お よ び ジ ル コ ニ ウ ム acidification content ナ ノ particle を add し た プ ラ ス チ ッ ク シ ン チ レ ー タ (PLS. Solvent ス チ レ ン ま た は ビ ニ ル ト ル エ ン) making に optimum し た サ ブ ナ ノ seconds オ ー ダ ー 発 light の 蛍 light body を synthetic し, KEK PF ビ ー ム ラ イ ン BL - 14 a に て in X-ray incidence の 発 light output wave height distribution and time characteristics (time decomposition Line, determination of life の 発 light を い, 発 light が biggest と な る 蛍 light body selected や mol concentration な ど の optimum な PLS component の explore を 継 続 し た. サ ブ ナ ノ seconds 発 で light life be used な 発 light を shown す 蛍 は the light body の cropping か な わ な か っ た が, existing の is large tube を の photoelectron raised times have す る シ ン チ レ ー シ ョ ン 検 extractor に optimum し た 25 mm diameter か つ 検 out working rate high を め る た め 5 mm thick の プ ラ ス チ ッ ク シ ン チ レ ー タ cropping に successful し た. In the future, we look forward to the popularization of が and で る る る. A - 2. シ ン チ レ ー シ ョ ン light の ピ ク セ ル separation の た め の レ ー ザ ー に よ る "shi り cutting processing を" で on optimal, irradiation condition の の リ ニ ア ア レ イ containing に optimum し た shape で again try み た (delegate). City dealers MPPC ア レ イ (3 mm keratin son の 4 x4 ア レ イ) を make っ て 隣 meet し た MPPC ピ ク セ ル で の cut "shi り に よ る シ ン チ レ ー シ ョ の ン 収 set の light intensity distribution variations, cut half a degree of nt 100 microns の shi り department weekly 辺 の 収 set さ れ た light intensity distribution に つ い て kev, 30 mu of 60 m ビ ー ム を make っ て Review 価する とに とに success た. B. hiroo 帯 domain (GHz ま で), high S/N ratio (> 10) の be presently の た め, CMOS フ ロ ン ト エ ン ド loop チ ッ プ (FGATI) の redesign (シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る), make line を っ た. C. new コ ロ ナ disaster に よ る semiconductor element child の of difficulties such as に よ り 128 ch マ ル チ チ ャ ン ネ ル ス ケ ー リ ン グ (MCS) ボ ー ド の new regulation は desist し た. APD リ ニ ア ア レ イ に A の PLS (20 wt % of Hf - PLS) を containing し で て vacuum cooling, APD ゲ イ ン を ensure し て high エ ネ ル ギ ー X-ray with シ ン チ レ ー シ ョ ン 検 extractor と し て actuation さ せ る try み を into め た. Youdaoplaceholder0 large なゲ なゲ なゲ を を るために cooling capacity を improvement である.

项目成果

高エネルギーX線応答重元素充填プラスチックシンチレータの開発

高能X射线响应重元素填充塑料闪烁体的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Onoda Daichi;Akatsuka Masaki;Kawano Naoki;Nakauchi Daisuke;Kato Takumi;Kawaguchi Noriaki;Yanagida Takayuki;戸田 明宏
• 通讯作者: 戸田 明宏

Bi2O3 nanoparticle-loaded plastic scintillator for high energy X-ray detection

用于高能 X 射线检测的 Bi2O3 纳米颗粒塑料闪烁体

• 发表时间: 2021
• 作者: AkehiroToda;1Shunji Kishimoto
• 通讯作者: 1Shunji Kishimoto

X-ray detector using HfO2 or Bi2O3 nanoparticle-loaded plastic scintillator up to 40 wt% loading with Si-PM for high energy X-rays

X射线％20探测器％20使用％20HfO2％20或％20Bi2O3％20纳米粒子装载％20塑料％20闪烁体％20up％20to％2040％20wt％％20loading％20with％20Si-PM％20for％20high％20energy％20X射线

• 发表时间: 2021
• 作者: 南出泰亜;縄田耕二;瀧田佑馬;野竹孝志;Shunji Kishimoto and Akehiro Toda
• 通讯作者: Shunji Kishimoto and Akehiro Toda

プラスチックシンチレータおよびその製造方法

塑料闪烁体及其制造方法

• 发表时间: 2021

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