超伝導転移端センサを用いた生体γ線コンプトンイメージングの開発

使用超导跃迁边缘传感器开发生物伽马射线康普顿成像

• 批准号: 14J10681
• 负责人: 畠山 修一
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10681/
• 关键词: γ線精密測定; γ線TESマイクロカロリメータ

本研究は、生体γ線コンプトンイメージングへの応用を想定して、従来の半導体検出器と比較してエネルギー分解能が二桁以上向上可能な超伝導転移端センサ型マイクロカロリメータ(TES)を用いて、100keV付近のγ線を優れたエネルギー分解能で高感度に検出する要素技術の確立を目的に研究を行った。今年度は、イメージング位置情報の取得と検出効率の向上をめざし、８ピクセルでのTESアレイ検出素子の設計・作製・検出性能の評価を行った。また、非破壊での核分裂生成物試料精密測定結果を、2014年6月にSymposium on Radiation Measurements and Applications(SORMA XV)において発表した。そして、応用物理学会講演奨励賞を受賞し第75回応用物理学会秋季学術講演会において招待講演を行った。本研究で開発した８ピクセルアレイのTESマイクロカロリメータは、放射線入射により錫吸収体で生じたフォノンを高効率に超伝導温度センサに伝達するため、超伝導薄膜上に熱伝導率の極めて高いAuバンプ製ポストを設置している。これにより、従来のエポキシ製ポストと比較してAuバンプ製ポストγ線TESは5倍以上の高い信号波高値と3倍速い減衰時定数を達成し、高 S/N 比と高計数率特性の両立を実現した。また、機械的振動ノイズを低減させたGM分離型希釈冷凍機内に８ピクセルアレイγ線TESマイクロカロリメータ検出システムを構築し、γ線照射実験から59.5 keVのγ線に対して84 eV FWHMを得た。これは、従来γ線コンプトンイメージングに用いられてきたGe半導体検出器の理論的エネルギー分解能と比較して6倍以上優れた分光性能である。これにより、散乱及び全吸収エネルギーの正確な把握につながり、約0.2°の角度分解能が得られ、170 μm程の空間分解能で生体γ線コンプトンイメージングが実現可能となる見込みを得た。

这项研究是对生物伽马射线复合成像的应用，并使用超级式传感器类型的微动仪（TES）可以改善与常规半导体检测器相比，可以改善两个以上的能量分辨率。高敏感性通过γ射线的出色能量分辨率约为100keV。今年，我们评估了具有8像素的TES阵列检测元件的设计，制造和检测性能，以获取成像位置信息并提高检测效率。 2014年6月，在辐射测量和应用研讨会上宣布了非破坏性裂变产品样品精度测量结果（SORMA XV）的结果。他赢得了应用物理社会的演讲奖，并在第75届年度物理社会秋季学术讲座上发表了邀请演讲。在这项研究中开发的8像素alay TES微生物仪是高效率的au凹凸，在超导薄膜上具有极高的导热率，以传递在锡 - 吸收tin中产生的声子，从而高度效率，这是由于安装了柱子的辐射。 。结果，与常规的环氧柱相比，Au bump post-γ -ray tes的信号波更高，速度高3倍，并且具有较高的S/N比和高率的速率特征。此外，在GM分离稀释的冰箱中构建了84个EV FWHM，从而降低了机械振动噪声，并构建了γ射线辐照实验，并从γ射线辐射实验中获得了84 ev fwhm。这是一种光谱性能，比GE半导体检测器的理论分辨率好六倍以上，该探测器已用于常规的γ射线复合成像。结果，它导致了对散射和所有吸收能量的准确掌握，并且已经获得了约0.2°的角度分辨率，并且预计将通过约170μm的空间分辨率来实现生物识别射线组分成像。

项目成果

錫バルク放射線吸収体を用いた高エネルギー分解能TESによる核物質精密測定

使用锡块辐射吸收剂通过高能量分辨率 TES 精确测量核材料

• 发表时间: 2014
• 作者: S. Hatakeyama;T. Irimatsugawa;M. Ohno;R. M. T. Damayanthi;C. Otani;and T. Maekawa;田山 淳・西郷達雄・小川さやか・新川広樹・富家直明;畠山修一
• 通讯作者: 畠山修一

Gamma-ray Spectrometer based on Superconducting Transition Edge Sensor for Nuclear Materials Analysis

用于核材料分析的基于超导跃迁边缘传感器的伽马射线能谱仪

• 发表时间: 2014
• 作者: Tetsunori Morishita;Tomonaga Ueno;Gasidit Panomsuwan;Junko Hieda;Akihito Yoshida;Maria Antoaneta Bratescu and Nagahiro Saito;川田 愛・金城勝大・富山広大・西塚拓海・新川広樹・富家直明;S. Hatakeyama
• 通讯作者: S. Hatakeyama

Development of Hard X-ray and Gamma-ray Detector With Transition Edge Sensor for Nuclear Materials Analysis

• DOI: 10.1109/tasc.2014.2374873
• 发表时间: 2015-06
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: S. Hatakeyama;T. Irimatsugawa;M. Ohno;H. Takahashi;R. Damayanthi;C. Otani;T. Maekawa

超伝導転移端センサによる革新的γ線コンプトンイメージングの開発

使用超导过渡边缘传感器开发创新的伽马射线康普顿成像

• 发表时间: 2014
• 作者: 森下哲典;上野智永;齋藤永宏;西塚拓海・新川広樹・富家直明;畠山修一
• 通讯作者: 畠山修一