Development of PET detector using organic photodiodes

开发使用有机光电二极管的 PET 检测器

• 批准号: 21K12720
• 负责人: 錦戸 文彦
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12720/
• 关键词: 陽電子放出断層撮影; 有機半導体; 放射線検出器; PET; PET検出器

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。

Yesterday's annual ま で は シ ン チ レ ー タ と し て organic semiconductor 検 extractor で be performance の あ る プ ラ ス チ ッ ク シ ン チ レ ー タ を use し て き た. Be interstate の Positron Emission Tomography (PET) with 検 extractor で は エ ネ ル ギ ー の high い annihilation radiation を 検 out す る た め inorganic シ ン チ レ ー タ を use す る necessary が る. そ こ で this year は PET 検 extractor の smallest 単 a で あ る 1 つ の inorganic シ ン チ レ ー タ crystallization と 1 つ の organic semiconductor を with い て PET 検 extractor の attempt を line っ た. Attempt 検 extractor で は シ ン チ レ ー タ に PET 検 extractor で よ く use さ れ る LGSO を with い た. LGSO シ ン チ レ ー タ は light の 読 out し surface を except き reflective material (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 light の 読 out し に は organic semiconductor の one で あ る P3HT: BCBM か ら な る フ ォ ト ダ イ オ ー ド を with い た. Organic semiconductor の inductive field に LGSO シ ン チ レ ー タ を buy き, reverse side seaborne に あ る electrode を 読 み out し substrate に カ ー ボ ン ペ ー ス ト を with い て take り pay け た. Final に は フ ォ ト ダ イ オ ー ド に 発 raw し を た electricity flow measurement す る こ と で の incident radiation quantity measuring line を っ た. The laboratory used a で で X-ray generation device を to make a PET検 output に to irradiate を and った on <s:1> て X-rays. 検 extractor part に の み X-ray が irradiation さ れ る よ う configuration を い, metallic の 読 out し ケ ー ブ ル や galvanometer な ど は X-ray irradiation van outside 囲 に set し た. Irradiate を for 20 seconds and conduct を and そ <s:1> output current を measurements of <s:1> た. そ の result, vertical ち が り や set り の part で several の 遅 delay が see ら れ た も の の X-ray の output signal を very る こ と に successful し た. The past に use し て い た プ ラ ス チ ッ ク シ ン チ レ ー タ と compare し て も high い signal が ら れ て お り, annihilation radiation measuring で も very に 働 く で あ ろ う こ と が expect で き る. The research results of the previous study によ ステ ジに ジに ジに ジに enter む となる とが とが possibly となる. Future は PET で の measuring like で seaborne あ る annihilation radiation へ や の apply more チ ャ ン ネ ル change line を う こ と に よ り, organic semiconductor を い た PET 検 extractor の be presently を refers す.

项目成果

有機半導体4HCBの炭素線照射に対する応答特性評価

有机半导体4HCB对碳离子辐照响应特性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 錦戸 文彦; 高田 英治; 山岸 正和; 佐竹 大樹; 田久 創大; Kang Han Gyu; 山谷 泰賀
• 通讯作者: 山谷 泰賀

Characterization of a 4-hydroxycyanobenzene radiation detector for dose monitoring in carbon therapy

用于碳治疗剂量监测的 4-羟基氰基苯辐射探测器的表征

• 发表时间: 2021
• 作者: Nishikido Fumihiko; Takada Eiji; Masakazu Yamagishi; Satake Daiki;Takyu Sodai; Hangyu Kang; Yamaya Taiga
• 通讯作者: Yamaya Taiga