２次元蛍光放射線測定器の開発 宇宙粒子研究室 氏名 美野 翔太
動機 目的 一昨年、福島原発の事故により多くの放射線が放出された。 そこで、自作の放射線測定器を開発できないか考えた。 目的 137Csからの放射線（β線、γ線）による蛍光を冷却CCDカメラを使い2次元で撮像する。 甲南大学
使用した放射線源 （セシウム137） 137Csはβ崩壊により、最大0.512MeV,1.174MeVのエネルギーのβ線を放出し、また、γ崩壊より0.6617MeVのエネルギーのγ線を放出する。 今回の実験では、これらの放射線による発光を撮像する。
（１）シンチレックス（帝人化成）からの蛍光 放射線による蛍光 （１）シンチレックス（帝人化成）からの蛍光 （２）大気からの蛍光 ×102 1500 蛍光量 カウント数 1000 500 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 蛍光波長（nm） 蛍光波長（nm） 350～580nmで蛍光 蛍光量：10,500 photon/MeV 310～400nmで蛍光 蛍光量：5.5 photon/MeV（337nm）
電子の電荷を電圧に変換して、それらを増幅させ、信号を出力 冷却CCDカメラ CCDの構造 電子の電荷を電圧に変換して、それらを増幅させ、信号を出力 内部光電効果 CCDを冷却して温度を保つことで、低ノイズで質の高い鮮明な画像を撮ることができる。
実験方法 冷却CCDカメラの波長と量子効率の関係を300～600nmの間で求める。 放射線による蛍光 大気蛍光：310～400nm シチレックス：350～600nm 暗箱に光源、CCDカメラ、パワーメーターを設置し、各波長での光をCCDカメラ、パワーメーターに当て測定を行い、その結果より300～600nmでの冷却CCDの量子効率を求める。
冷却CCDの量子効率の測定結果
冷却CCDの量子効率の測定結果 シンチレックスの発光波長は350～580nmにある。 蛍光量 蛍光波長（nm） 350～580nmで蛍光 蛍光量：10,500 photon/MeV シンチレックスの発光波長は350～580nmにある。 よって、今回の実験で使う冷却CCDの量子効率は適切な波長範囲にある。
冷却CCDの量子効率の測定結果 大気の蛍光波長は310～400nmにあるので、今回の実験で使う冷却CCDは不適切である。 大気蛍光 310～400nmで蛍光 蛍光量：5.5 photon/MeV（337nm） 大気の蛍光波長は310～400nmにあるので、今回の実験で使う冷却CCDは不適切である。
放射線による蛍光撮像方法 装置図. 暗箱 シンチレックス 65×162×1mm ＣＣＤチップ 8.9×11.8mm 紫外線透過平凸レンズ 水冷ポンプ 137Cs 0.9μCi ＝3.51×104Bｑ ＣＣＤカメラ －20℃ ＰＣ 200mm 200mm シンチレックスが放射線のエネルギーを吸収し、それにより、内部で励起あるいは、電離が起きる。それらによる蛍光を冷却CCDカメラで撮像する。
シンチレックスの蛍光を撮像した画像結果 露出時間：1時間 セシウム137の線源の大きさ：半径2mmの円形 CCDカメラの画像 7.5mm Y 4mm 4mm X 11.1mm 露出時間：1時間 セシウム137の線源の大きさ：半径2mmの円形 この画像は、backgroundを差し引いた画像となっている。
蛍光画像の測定結果 ImageJ画像処理ソフトを使い、解析を行った ３D画像にしたもの 上から見た図 輝度 X Y Y X 画像解析を行った結果、中心部分の輝度が大きくなっていることがわかり、シンチレックスに入射して発光したことを確認することができた。
まとめ １．1μCi程度の放射線源でも冷却CCDカメラで長時間露光（1時間）すると、2次元で放射線の位置を撮像できることがわかった。 ２．今後、大気蛍光を2次元で測定するためには、300～400nmに感度のあるCCDを用いて撮像する必要がある。