液体Xeを用いた新型PETへの試み
【研究分野】応用物理学一般
【研究キーワード】
液体Xe放射線検出器 / PET / 液体希ガス放射線検出器 / ガンマー線検出器 / 低温用PMT / 希ガスの純化 / 液体希ガスのシンチレーション
【研究成果の概要】
液体Xeは、原子番号54、密度約3.0g/cm^3の透明な液体である。ガンマー線用のシンチレータとしては、ほぼNaI(Tl)並みの発光効率を持ちしかも発光の減衰時間はそれよりも遥かに速く、2nsecと22nsecの2つの成分からなっている事が知られている。反射光を使用せず、直接光を複数の光電子増倍管(PMT)で検出することによって,高エネルギー分解能が得られると推定される。また複数のPMTからの出力を比較することでシンチレーション光の発光位置を推定することも出来る。シミュレーションの結果によれば0.5MeVのガンマー線でも、条件によっては、その進行及び垂直両方向に対し数mm程度の位置分解能が得られることが分かった。そこで、我々は、液体Xeを検出媒体としたPETの可能性を考え、その基礎実験として検出器を試作しPET開発に必要な実験データーを得ることとした。今回製作された検出器は2層の円筒形で、外側の層は断熱のために真空に排気されている。内側の層は液体キセノンで満たされており、液体中にPMT44本で構成された検出部が設置されている。ガンマー線は100μmのマイラーウィンドウ、500μmのステンレス製ハニカムウィンドウを通して入射される。検出部は12×12×12cm^3の有感領域を持ち、その周りを1inchと2inchの2種類の大きさのPMTで囲んでいる。今回開発したPMTは浜松ホトニクス社製のR5900-06MOD(1inch、角形)、R6041-06MOD(2inch、円形)の2種類であり、これらは真空紫外光に対して高い透過率を持つよう石英ウィンドウを持ち、低温(-110℃)・高圧(3atm)でも問題無く動作するよう設計されている。また、シンチレーション光の減衰の原因となる不純物の発生も少なくなるよう作られている。今回の実験で位置分解能・時間分解能はそれぞれ7.8mm、0.69nsecとなった。エネルギー分解能は検出器の中央部分で511keVのガンマー線に対して約45%であった。
【研究代表者】