Micro TPCの開発及びこれを用いたガンマ線イメージング法の研究

Micro TPC的研制及其伽马射线成像方法研究

基本信息

批准号：
03J05002
负责人：
永吉勉
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、Micro TPCを用いたMeV領域ガンマ線イメージング法の基礎を確立し、離れた二つの線源のイメージの再構成にも成功した。今年度は、ガンマ線イメージング性能の定量的研究に加えて、気球実験や医療への応用へ向けた研究を中心に行った。具体的には、Micro TPCの中心部となるMicro Pixel Chamber(μ-PIC)をこれまでの10cm角から30cm角へ拡張し、その基礎特性を測定した。また、三次元電磁場解析プログラムMaxwellによる電場計算に基づいて30cm角へ拡張するMicro TPCのための最適なドリフトケージを開発した。これまでのMicro TPCの基礎実験では、実験室の卓上に置けるフロー型のガスシステムを採用していたが、気球実験などに使用する場合にはガスを封じ切りにする必要がある。この場合、ガスの劣化などによる検出器の特性の変化を正しく評価しなければならない。このための基礎実験として、ガス密封容器を作成し、封じ切りの環境のもとでのμ-PICのガス増幅率の時間変化などを測定し、その結果に基づいて容器内部にゲッターを置くなどの対策にフィードバックした。また、μ-PICのような微細電極構造を持つ検出器の共通の問題点である電極間の放電の研究を行った。これまでは、絶縁基板上への電荷の蓄積が放電の主要な原因と考えられていたが、実験によってこの現象の放電への寄与は少ないことがわかった。さらに、三次元電場計算プログラムMaxwellとガス検出器シミュレーションプログラムGarfieldを組み合わせた計算によって、陰極端での強電場から生じる電界放出電子とそれが受けるガス増幅が放電の原因となることを突き止めた。本年度の研究により、10cm角Micro TPCはほぼ完成の域に達し、その成果は日本物理学会やその他の研究会で発表している。

到上一年，建立了使用微型TPC的MEV区域伽马射线成像的基础，并成功地重建了两个单独来源的图像。今年，除了对γ射线成像性能的定量研究外，我们还专注于针对气球实验和医疗应用的研究。具体而言，将微像素室（μ-PIC）（是微型TPC的中心）从前的10厘米平方扩展到30厘米平方，并测量了其基本特征。我们还开发了一个用于微型TPC的最佳漂移笼，该笼子根据3D电磁场分析程序Maxwell根据电场计算而扩展到30厘米。先前使用微型TPC进行的基本实验已经使用了可以放置在实验室的桌面上的流型气体系统，但是在气球实验中使用时，有必要密封气体。在这种情况下，必须正确评估由于气体恶化而导致的检测器特征的变化。作为此目的的基本实验，创建了气体密封的容器，并在密封环境下测量了μ-PIC的气体扩增速率的时间依赖性变化，并且基于结果，将气体放大速率馈回了对策，例如将Getter放置在容器中。我们还对电极之间的排放进行了研究，这是带有良好电极结构（例如μ-PIC）的检测器的常见问题。到目前为止，人们认为电荷在绝缘底物上的积累是出院的主要原因，但是实验表明，这种现象对放电几乎没有贡献。此外，通过将三维电场计算程序麦克斯韦和气体探测器仿真程序组合结合，我们已经发现，从阴极强的电场产生的现场发射电子以及他们收到的气体放大是造成排放的。今年的研究几乎达到了10厘米平方的微型TPC水平，结果已在日本物理学会和其他研究会议上提出。