放射線のエネルギーと ADCcount の線形性

　²²Naは陽電子を放出し、さらにその陽電子が電子と対消滅して0.511 MeVのガンマ線を放出する。

137Cs_{は崩壊により}0.6617 MeVのガンマ線を放出する。これらを、シンチレーターLYSO_と1600_ピ

クセルMPPCを用いて測定したときの、放射線のエネルギーとADCcount_{の線形性を調べた。}

　図1と同じように測定機器を接続し、青い点線の囲いの中に図2_{のパターン}E_{を作った。ただし、}

MPPC_はSerial No.:9027を使用し、バイアス電圧、スレッショルド電圧は、付録1_{の実験とは異な}

る。

　ここで、図5_はMPPC_（Serial No.:9027）のゲインを測定した際の、ADC_{分布である。バイアス}

電圧を変化させてペデスタルと1 p.e_のADCcount_{を測定すると、図}6a_、図6b_{のようになった。こ}

れによりバイアス電圧の大きさが1.0 Vのときは、ペデスタルは119 ADCcount_、1p.e_は43.2 ADCcountである。よって、次の式によってADCcountから光子数を求めることができる。

A[p.e]=(B[ADCcount]-119)/43.2 _（MPPC9027_{、バイアス電圧}1.0V_）(※)

なお、MPPCには個体差があるため、素子ごとに測定する必要がある。

図5MPPC_（Serial No.:9027） のゲイン測定の際のADC_分布

　　図6a　バイアス電圧とペデスタルの関係　　　　図6b_{バイアス電圧と}1p.e_の関係

　図7a_と図7b_{は、バイアス電圧}1.0 V_での、²²Na_と¹³⁷Cs_のADC分布である。これにより、0.511 MeVガンマ線の光電効果ピークは1545±3 ADCcount_、0.6617 MeVガンマ線の光電効果のピークは

1842±5 ADCcountとなった。また、ペデスタル（つまりエネルギー0 MeV_）は119±1 ADCcount

なので、ガンマ線のエネルギーとADCcount_{の関係は図}8_{のようになる。}

図7a 22Na_のADC分布 　 図7b 137Csの分布

　図8　放射線のエネルギーとADCcount_の関係

0 1 2 3 4 5 6

85 90 95 100 105 110 115 120 125

バイアス電圧[V]

ペデスタル[ADCcount]

0 1 2 3 4 5 6

0 50 100 150 200 250

f(x) = 43.2x + 0.1

バイアス電圧[V]

1p.eの大きさ[ADCcount]

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

f(x) = 2652x + 132

放射線のエネルギー[MeV]

ADCcount

　次に、式（※）を用いて、0.511 MeV_{のガンマ線が}LYSOに入射し光電効果を起こしたときに生じ る光子数を求める。ゲインの測定の際にはゲート用信号はクロックジェネレーターからとったので、

MPPCの信号を分岐していないが、今回の実験ではMPPCからの信号をシグナル用信号とゲート用信号 に分岐したため、式（1）を使うためには、得られたADCcount_を2倍してやる必要がある。そのよう にして求めると、0.511 MeV_{のガンマ線が}LYSOに入射し光電効果を起こしたときに生じる光子数は

69_{程度となる。}

　同様の設定でLYSOの自己放射線を測定し、図8_{の結果によって}ADCcountをエネルギーに変換する と図9のようになる。なお、ペデスタルは取り除いてある。¹⁷⁶Lu_{はベータ崩壊によって}¹⁷⁶Hu_に崩壊

する。β_崩壊は3体崩壊なので、ベータ粒子のエネルギーは連続スペクトルになる。¹⁷⁶Lu_の崩壊エ

ネルギーは1.193 MeVなので、ベータ粒子の最大エネルギーは1.193 MeVとなるはずであるが、今 回の実験では最大エネルギーは1.0 MeV程度と測定された。ベータ線のスペクトルの形は核種によっ て多少異なるが、その平均エネルギーは最大値のおよそ1/3_になる^{[大塚、西谷 2007 63項]}_{という。最大}

エネルギー1.193 MeV_の1/3_は0.4MeVであり、実験で平均エネルギーは0.42MeV_{となったので、}

確かにおよそ1/3_{になっている。}

　　　　　　　 ^{エネルギー[MeV]}

　図9LYSOの自己放射のエネルギー　

付録

の

分布で

ガンマ線の光電効果のピークが確認できな