Development of PET detector using organic photodiodes

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昨年度まではシンチレータとして有機半導体検出器で実績のあるプラスチックシンチレータを使用してきた。実際のPositron Emission Tomography （PET）用検出器ではエネルギーの高い消滅放射線を検出するため無機シンチレータを使用する必要が有る。そこで本年度はPET検出器の最小構成単位である１つの無機シンチレータ結晶と１つの有機半導体を用いてPET検出器の試作を行った。試作検出器ではシンチレータにPET検出器でよく使用されるLGSOを用いた。LGSOシンチレータは光の読出し面を除き反射材(ESRフィルム+テフロンテープ)でカバーされている。シンチレータからの光の読出しには有機半導体の１種であるP3HT:BCBMからなるフォトダイオードを用いた。有機半導体の有感領域上にLGSOシンチレータを置き、反対側にある電極を読み出し基板上にカーボンペーストを用いて取り付けた。最終的にはフォトダイオードに発生した電流量を測定することで入射放射線量の計測を行った。実験ではX線発生装置を用いて試作PET検出器に対してX線照射を行った。検出器部分にのみX線が照射されるよう配置を行い、金属製の読出しケーブルや電流計などはX線照射範囲外に設置した。20秒間照射を行い、その出力電流を測定した。その結果、立ち上がりや立下りの部分で若干の遅延が見られたもののX線の出力信号を得ることに成功した。過去に使用していたプラスチックシンチレータと比較しても高い信号が得られており、消滅放射線計測でも十分に働くであろうことが期待できる。上記の研究成果により本研究は次のステージに進むことが可能となる。今後はPETでの計測対象である消滅放射線への適用や多チャンネル化を行うことにより、有機半導体を用いたPET検出器の実現を目指す。