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CsI シンチレータと マルチアノード PMT を用いた 硬 X 線撮像装置の性能測定

CsI シンチレータと マルチアノード PMT を用いた 硬 X 線撮像装置の性能測定. P6 シンチ班 小澤碧　坂井道成　内山秀樹. 目次. １．概要・目的　　（坂井） ２．装置・原理　　（坂井）　 ３．実験の方針　　　（坂井） ４．実験と結果 4-1 　抵抗チェーン単体の位置分解能評価　　（坂井） 4-2 　シンチレータ・ PMT 内での光の広がり　　　（内山） 4-3 　抵抗チェーン抵抗値による位置分解能の違い（内山） 4-4 　位置分解能評価　　（小澤） 4-5 　エネルギー分解能評価　　（小澤） ５．まとめ　　（小澤）. 1. 概要・目的.

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CsI シンチレータと マルチアノード PMT を用いた 硬 X 線撮像装置の性能測定

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  1. CsIシンチレータとマルチアノードPMTを用いた硬X線撮像装置の性能測定CsIシンチレータとマルチアノードPMTを用いた硬X線撮像装置の性能測定 P6シンチ班 小澤碧　坂井道成　内山秀樹

  2. 目次 • １．概要・目的　　（坂井） • ２．装置・原理　　（坂井）　 • ３．実験の方針　　　（坂井） • ４．実験と結果 4-1　抵抗チェーン単体の位置分解能評価　　（坂井） 4-2　シンチレータ・PMT内での光の広がり　　　（内山） 4-3　抵抗チェーン抵抗値による位置分解能の違い（内山） 4-4　位置分解能評価　　（小澤） 4-5　エネルギー分解能評価　　（小澤） • ５．まとめ　　（小澤）

  3. 1.概要・目的 ２０１０年打ち上げ予定 次世代X線観測衛星 NeXT

  4. ２．装置・原理

  5. 一枚板CsI（Tl）シンチレーター • 厚さ　２ｍｍsize:50mm×50mm×2mm • 100keVの硬X線～80％の確率で光電効果起こす • 減衰時間　１μsec • ピクセル化は行っていない

  6. 52mm 16ch 52mm 16ch マルチアノード光電子増倍管（PMT） • 浜松ホトニクスH950０ • SIZE:52mm×52mm×３９ｍｍ • 16×16=256ch , 1pixel: 3mm (有感:49mm×49mm) • GAIN: ~ 100万倍 (Max:Min=5.5:1)

  7. 抵抗分割の仕組み ２A ３A １A 5個 10個

  8. 抵抗チェーン 縦比 横比 ０

  9. 抵抗チェーン

  10. ３．実験の方針 • 今回使用するマルチアノードPMTは、16×16のピクセルを持つ。 • 以下では中心の8×8のピクセルの分解能を重視して実験を行う。

  11. その理由

  12. ４．実験と結果 4-1　抵抗チェーン単体の位置分解能評価 4-2　シンチレータ・PMT内での光の広がり 4-3　抵抗チェーン抵抗値による位置分解能の違い 4-4　位置分解能評価 4-5　エネルギー分解能評価

  13. ４-1　抵抗チェーン単体の性能評価 目的 PMT、シンチレータに因らない抵抗チェーン単体での位置分解能に与える影響を調べる。

  14. 方法 • パルスジェネレーターの出力パルス高をチャンネルごとに調節し、電荷一定のパルスを入れた。 横１ｋΩ 縦１３kΩ

  15. 結果 抵抗チェーン単体では誤差は生じない 縦１３ｋΩ横１ｋΩ

  16. ４-2 シンチレータ・PMT内部での光の広がりの評価 目的 シンチレータ・PMT内部での光子、電荷の広がりが 位置分解能に与える影響を調べる。

  17. 3mm×3mm×20mm ＰＭＴ１ピクセル 3.0mm 方法 抵抗チェーンは付けない

  18. 結果 ピクセルシンチでも光が広がっている

  19. 抵抗チェーンをつけて測定した。 ピクセル シンチ 一枚板 シンチ

  20. 位置分解能の定義 結果 断面

  21. ピクセルシンチ 一枚板シンチ 結果

  22. ４-3 抵抗チェーン抵抗値による位置分解能の違い 目的 抵抗チェーンの抵抗値による位置分解能の変化を調べ、最適な抵抗値を決める。

  23. 方法

  24. 結果 • 縦・横の抵抗値が同じ場合（縦１３ｋ横１３ｋ）

  25. 縦分解能が悪い理由 （CH1＋CH４)：（CH２＋CH３)の比で縦方向の位置が決まる。 実際 理想 縦のチェーンに電流が流れる 縦方向の情報が失われる 縦のチェーンの抵抗を横のチェーンより大きくして電流が流れるのを防ぐ

  26. 縦13k横１ｋ 縦13k横13k

  27. 位置分解能

  28. ４-4 位置分解能評価 目的 これまでの実験で分かった中での最適の抵抗値（縦13k横１ｋ）でどこまで位置分解能が出るか調べる

  29. ＰＭＴ１ピクセル 3.0mm 方法

  30. 結果 縦比 横比

  31. 断面 評価 隣接2点は分解できないが1点飛ばしなら分解できる。

  32. 実際に1点飛ばしの2点にコリメートしてX線を当てた実際に1点飛ばしの2点にコリメートしてX線を当てた 確かに分解可能！

  33. ４-5 エネルギー分解能評価 目的 • エネルギー分解能を評価する。 • PMTのピクセルごとのゲインの違いが影響を与えるか？ • ダイノードと４ｃｈの足し上げのどちらが有利か？

  34. 方法

  35. 結果

  36. エネルギー分解能のエネルギー依存性 ゲイン最大のピクセルにコリメートした結果

  37. エネルギー分解能のゲイン依存性 Co57(122keV)をゲインの異なるセルにコリメートして当てた結果

  38. ５．まとめ • 今回作成した硬X線撮像装置の性能 位置分解能：横方向　3.1mm 縦方向　3.4mm (1ピクセル3mm×3mm） エネルギー分解能 :9.5keV (122keV,gain100のセル) いずれもFWHMで評価した

  39. ピクセルシンチ 一枚板シンチ 位置分解能の向上のために ･シンチレータ→一枚板よりはピクセル化したほうが多少は改善されるがPMTによる広がりの方が効いているように思われる。 シンチ・ＰＭＴ無し チェーン単体

  40. ・光電子増倍管→光電面のガラスを薄くし、 光電子が広がらないような内部構造にする。

  41. おしまい

  42. 補足１　隣り合う2点に　　　　　　　　　　コリメート補足１　隣り合う2点に　　　　　　　　　　コリメート 4.4ｍｍ厚みの鉛使用

  43. 補足２　エネルギー分解能 ゲインによるスペクトルの違い （５７Co122kev) エネルギーチャンネル較正

  44. 補足３　抵抗値による比の違い

  45. 位置分解能（端）

  46. 位置分解能 縦の抵抗値＞横の抵抗値の方がY方向分解能は良い 縦１３ｋ横１ｋが良い

  47. 端付近での分解能評価

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