2.2 検出器
2.2.3 検出器 Geant4 ン
Geant4 (Geant4.10.00.p01) 検出器 ン
実行 Geant4 CERN 開発 ン ン
あ [2.37] 検出器 測定条件 応 基
ン 作成 以降 出力 評価
APD樹脂 影響 ン 形状 APD形状 影響 い
基 ン
使用 主 物理 表2.1 示 100 keV以 X線
起 因 相 互 作 用 模 擬 電 磁 相 互 作 用 (Livermore model) 使用 G4AtomicDeexicitation G4PhotoElectricEffect
G4LowEnergylonisation 情報 元 特性X線 電子 生成
あ え ン ン 輸送 用い
粒子生成閾値 10μm 設定
47 表2.1： ン 使用 主 物理
象 粒子 物理 応 物理相互作用
X線 G4PhotoElectricEffect 電吸
G4ComptonScattering ン ン散乱
G4RayeighScattering ―散乱
電子 G4elonisation 電
G4eMultipleScattering 多 散乱
G4eBramesstrahlung 制動放射
X線 電子 G4AtomicDeexicitation 特性X線放出
電子放出
ン
ン 子
G4Scintillation ン ン
G4OpAbsorption 学的吸
G4OpBoundaryProcess G4OpRayleigh
屈 全 射
2.11 (a) 基 ン ン体系 示
空気中 APD 面(φ3 mm) 接着 EJ-256 ン (φ3搬
t2 mm) 配
置 ン ン (厚 0.2 mm) 覆わ い 使用
物質 特性 表 2.2 示 え 表 2.3 う 学的表面 設定
Ground back painted 粗 い 面 あ 外 側 射 塗 い 境 界 面
Polished 完全 滑 境界面 模擬 EJ-256 ン 特性 密度
値 設定 発 5200 photons/MeV 発 425
nm ン ン 子 放出 仮定
表2.2： ン 使用 物質 特性 物質 学的組成 密度(g/cm3) 屈 率
空気 ン 樹脂 EJ-256
ン(APD)
N0.76O0.23Ar0.01C0.00
C2F4
C1H1O1
C9H10 (Pb:5wt%) Si
1.20×10-3 2.2 1.0 1.11 2.33
1.0 1.0 1.52 1.58 1.92
48 表2.3： ン 定義 表面状態
学的表面 物質 種類 表面状態 ン/EJ-256
樹脂/ EJ-256 樹脂/APD EJ-256/APD *
Dielectric-Dielectric Dielectric-Dielectric
Dielectric-Metal Dielectric-Metal
Ground back painted Polished Polished Polished
* APD 用い 場合
(a) (b)
(c ) (d)
2.11：基 ン APD 面 垂直 断面 (a)
面 (b) 樹脂 あ ン APD 面 垂直 断面 (c) 面 (d) 寸法 応関係 表 い い
49 出力
2.12 視 (DAWN) 画像 基 ン
あ う 画像 出力 検出器 幾何学的 配置 想定通
あ 確 以降 ン 側面 中央 X線 67.4
keV φ0.1 mm 垂直 入射 初期条件 検出器出力 調査 行う
X線 青 ン ン 緑 表 ン X線励
起 発生 ン ン 模擬 成
2.12：基 ン ン体系
ン 中 損失 評価 感検出器 集
方法 行 ン体系 物質 感検出器 設定
感検出器 中 物理 損失 集
ン 感検出器 定義 各 粒
子 相互作用 起 付 格納
書 出 行 2.13 入射X線 子数106 photons 場合
損失 あ 全吸 ン 含 鉛 LX線
確 14 keV 付近 ン ン
示 ン ン連 部 現
様 APD 感検出器 定義 APD 面 到遉 ン
ン 子数 計算 入射 X 線 子数 2搬105 photons 場合 子数
2.14 示 全吸 置 348
photons 計算 値 発 X線 子数 決 ン ン
子数(5200 photons/MeV ×67.4 keV = 351 photons) 近 発生 ン ン 子 完全 集 状況 再現
テフ ン 線ビーム
Φ プラスチック シンチ ータ
受光面 空気中
50
2.13：67.4 keV X線入射 EJ-256中 損失
ン結果
2.14：APD 面 到遉 ン ン 子数
ン結果
APD 面 到遉 ン ン 子数 検出効率�
式 定義
� =
ン ン 子数 積 値 子数入射X線 子数
(2.33)
51
式 子 決 積 領域 領域 い 子数領域
設定 検出効率ε _ � ε _ _ ℎ 々 求 ε _ �
2.14 形状 200 photons以 計数領域 算出 全領域 検出
効率 10.4% ε _ � =5.3% ε _ _ ℎ=5.1% ε _ � 値
2.1.1 計算 電効果 寄 固 検出効率 予想
検出効率 表
APD樹脂 影響
般的 浜 社製 APD 面 保護 面
樹脂製 存 樹脂 無 影響 2.11 (c) 2.11
(d) 示 樹脂 あ ン 作成 調査
基 ン APD 面 直 樹脂 (9.1
搬7.6 mm2搬
t0.4 mm[2.6]) 配置 場合 子数 置 基
ン 60% 減少 樹脂 子数 損失 及 影響 極 大 い 明 樹脂 いAPD 用い 検出器 効
率的 集 確
APD形状 ン 形状 影響
APD 高速特性 維持 検出効率 高 APD 面 寸
法 大 い ン 載 検出器 考え 場合 ン
裏面 ン ン 子 多 散逸 予想
方 四角形 面 方 都合 い状況 考え
以 状況 再現 基 ン 元 APD形状
ン 形状 変更 複数 作成 APD φ3
mm 5搬5 mm2 2 種類 用い ン ン 子数 (
2.14 応) 置 関数 求 1
ン ン 象 放 出 全 子 数 場 合 351 photons
67.4 keV搬5200 photons/MeV = 351 photons ン ン 子数
置 351 photons 割合 集 効率� 式 う
定義
� % =
ン ン 子数 置 子数ン ン 象 放出 全 子数
(2.34)
表2.4 φ3 mm APD ４種類 異 形状 ン
52 々 載 場合 集 効率� あ 5搬5 mm2搬t2 mm ン 場
合 得 集 効率33% φ3搬t2 mm 場合( 2.15 (a) ) 60% 比 減少
APD ン 大 い配置 ン
裏面 多 ン ン 子 逃散 状況 再現 考え ( 2.15 (b) ) 方 φ2搬t2 mm ン 場合( 2.15 (c) ) 75%
φ3搬t2 mm 場合 比 増大 ン 断面 APD
い配置 相 的 ン APD 面 立体角
広 漏 抑え 考え 配置 X線
通過 ン 距 最良 配置 い X線
通過距 集 効率� 過 足 い配置 APD 面 断面 ン
載 場合 表2.5 面 5×5 mm2 APD
3種類 異 形状 ン 々 載 場合 集 効率�
示 表2.4 場合 様 結果 得
検出器 模擬 ン ン 作成
損失 ン ン 子数 計算 検出効率
計算値 妥当 値 得 般的 APD 備え 影響 着目 樹脂 無 集 効率 定 的 予測 え APD 面
ン 寸法 集 効率 関 係 調 X 線通過距 集 効率
� 両立 配置 APD 面 断面 ン 組 合わ
提案 2.2.1 明 検出器 条件 満 う製
作
表2.4： 3 mm APD 4種類 異 形状 ン 々 載 場合 集 効率�
ン 形状(mm) 5×5×t2 φ3×t2 φ3×t6 φ2×t2
集 効率��� (%) 33 60 68 75
表2.5：5×5 mm2 APD 3種類 異 形状 ン 々
載 場合 集 効率�
ン 形状(mm) 5×5×t5 5×5×t2 φ3×t2
集 効率��� (%) 79 78 85
53
2.15： ン APD 3 mm 構成
ン ン検出器 発生 漏 模式 ン 形状
(a) φ3搬t2 mm
(b) 5搬5 mm2搬t2 mm (c) φ2搬t2 mm
場合 示