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新しい高解像度ガンマ線撮像方式の確立―将来の月惑星科学フロンティアを目指して―

建立新的高分辨率伽马射线成像方法 - 瞄准月球和行星科学的未来前沿 -

基本信息

批准号：
09J10122
负责人：
小林進悟
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute of Radiological Sciences (2011)Japan Aerospace Exploration Agency (2009-2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

固体惑星探査において天体表面の元素分析に用いる従来のガンマ線検出器のセンサ部分はモノリシックであり、単にガンマ線のエネルギーを受け止める機能しかない。このセンサ部分を多素子化し、センサ内のガンマ線の散乱過程の情報を得ることでガンマ線検出器の性能向上を目指す。粒子輸送計算コードを用いて、LaBr3シンチレータ(約220cc)を(a)モノリシックで使用した場合と(b)半分の体積のシンチレータを1cmの間隔をあけ2つ並べ独立にデータを読み出した場合(約110cc×2)とでその性能の違いを計算した。センサの有効断面積はカリウムの1461keVに対し、前者が12cm^2、後者が8.8cm^2となり分割することによる有効断面積の減少は約30%であった。また、分割した2つのシンチレータをアナログ信号上で和をとると9.4cm^2となり、その劣化が抑えられる。分割すると反同時計数が行なえる利点があるが、計算では分割したシンチレータ同士の間隔が広すぎたため反同時計数によるバックグランド減少は少なかった。今回の計算では容易に実現可能なセンサ形状を前提にしたが、センサを分割して機能を付加する際にはそれぞれの素子を出来るだけ近接させれば反同時計数が有効になるといえる。また、以上の検討から自己遮蔽によるガンマ線到来方向の高精度化の着想を得た。ガンマ線入射方向に対して1つめの素子が2つめの影になる場合は遮蔽が起こることでセンサに異方性が生じ、この自己遮蔽を活用することで空間分解能の向上が望める。また、高解像度コンプトン型検出器の散乱部の総容積の検討では、Th,Uの239keVの検出を目標とすると有効体積内でコンプトン散乱を1回する確率30%を目標とすると、プラスチックシンチレータでは5cm角の立方体が必要であり、またLaBr3で1インチ厚の吸収部を併せることでコンプトン型検出器が構成できる。従来のガンマ線検出器を多素子化することで空間分解能の向上や反同時計数によるバックグランド低下の恩恵がある。

For element analysis on the surface of celestial bodies in solid state satellite exploration, the function of the detector is to detect and detect the elements of the celestial bodies. The information of the scattering process of the line in the network is obtained. The performance of the line detector is pointed upward. Particle transport calculation: (a) Use of LaBr3 in the case of LaBr3 in the case of LaBr3 The effective cross-sectional area of the film was reduced by 1461keV to 12 cm^2 and 8.8 cm^2 respectively, and the effective cross-sectional area decreased by about 30%. The signal quality is not high, and the signal quality is low. The count of the number of points is divided into two parts. The calculation is easy to realize. The above discussion is aimed at improving the accuracy of the arrival direction of the line. The direction of incidence of the line is opposite to the direction of incidence of the line. The element is opposite to the shadow. The space decomposition energy is upward. The total capacity of the scattered part of the high-resolution C-type detector is estimated to be 239keV. The accuracy rate of the scattered part in the volume is 30%. The composition of the high-resolution C-type detector is estimated to be 5 cm. The spatial decomposition energy of the incoming line detector is increased by increasing the number of pixels.