RAMSES-4-CE
2020年4月 - 2024年3月
統合型センサーにおけるラマン吸収・発光分光法と循環型経済
大成功を収めたInSPECtorプロジェクトの続編として、Freiberg Instrumentsは本プロジェクトにおいてラマンセンサーを開発しています。パートナーであるヘルムホルツ・センター・ロッセンドルフ（HZDR）、フライベルク工科大学（TU Bergakademie Freiberg）、およびフィンランド地質調査所（GTK）と共同で、リサイクルおよび再採掘産業向けの分光法に基づくマルチセンサーシステムにこのセンサーを実装します。 我々は、(1) ラマンセンサーユニットの開発、(2) 既に開発済みのLiF-HSIセンサーシステム（inSPECtor）への統合、および (3) マルチソースデータ融合や機械学習を含む高度なデータ処理に注力しています。
この中核となる革新技術は、リサイクルフローのデジタル化に貢献します。これにより、重要鉱物資源の特定に加え、プラスチックに蓄積されたエネルギーの特定が可能となり、循環型経済への移行に必要なエネルギー・物質循環のシミュレーションにおける重要な入力データとなります。
自動リチウムフッ素OSL低線量測定（ALFON）
2020年12月1日 - 2021年11月30日
医療分野（CT／X線、治療）や現代社会のその他の側面（放射線施設、発電所）における電離放射線の利用増加に伴い、放射線の能動的および受動的な測定が必要とされています。これに伴い、放射線被ばくおよび線量のモニタリングに関する規制もますます厳格化しています。 受動型線量計は、多数の人の電離放射線被ばくを監視するための最も普及しており、かつ安価な手段です。しかし、広く使用されていたフィルム線量測定法は熱刺激ルミネッセンス（TL）に取って代わられ、現在ではTLも個人線量測定において段階的に廃止されつつあり、徐々に光刺激ルミネッセンス（OSL）に置き換えられています。 新しい技術には、myOSLraserのような新しい自動測定装置の開発が必要となる。特に、毎日数千個の線量計を扱う線量測定サービス事業者は、法規制や技術の進展に対応するために求められるこうした新技術への移行に伴う多大なコストに直面している。 ALFONプロジェクトでは、この課題に対応するため、広く普及しているパナソニック製4素子TLDと同様の形状を持つ4素子OSL線量計を開発しています。これにより、既存の施設において、UDリーダーを用いたパナソニック製TL線量測定用の周辺機器を引き続き使用することが可能となります。
人工蛍光体であるBeOおよびLiFは、人体組織に近い放射線応答を示すため、個人線量測定において最適な材料とされています。本プロジェクトは、特に極微量の放射線線量の検出において、EN/IEC 62387の要件を上回る線量計および測定機器を提供することを目的としています。 これは、LiFを基盤とする新しいOSL材料（Sadel et al., 2019）の初の商用利用となり、その優れた特性と、単一の線量計内で4つの測定位置を設定できる可能性が相まって、Hp0.07およびHp10の測定を超えた多くの可能性を切り開くものです。
新素材の最適測定条件を開発することに加え、OSL測定能力を、my OSLraser 2素子BeOリーダー（200個の線量計）から、500個および4000個の線量計に対応する自動化システムへと拡張します。 これには、3軸の供給機構と、ユーザーや規制の仕様を満たさない線量計用の並行ラインが必要となります。これらの線量計は、検査または再測定のために選別されなければなりません。同じ線量計を再度測定できるというオプションは、OSL線量測定において特筆すべき点であり、TL線量測定では不可能なため、一部の国における法的要件を満たすことができます。
BeO用2素子OSLリーダー「myOSLraser」は、より大型の4素子装置の開発の基礎として使用されています。
参考文献：
Sądel M, Bilski P & Kłosowski M (2019) 異なるドーパント濃度を有するLiF:Mg,Cu,Pの光刺激ルミネッセンス。Radiation Measurements 123, 58-62.
SISor - インテリジェントソーティング用センサー
2018年5月1日～2020年4月30日
廃棄物の分別、特に電気電子機器（WEEE）からの分別は、世界的に急速に関心を集めているテーマである。希土類元素（REE）や貴金属などの原材料の供給減少や生産コストの上昇に伴い、廃棄物からの二次資源の回収は極めて重要性を増している。 2016年には、世界全体で4,440万トンの電子廃棄物が発生しており、この量は今後数十年にわたり着実に増加すると予想されています。
SISor（Sensors for Intelligent Sorting）プロジェクトの中心的な目的は、WEEE中の原材料を自動検出するための統合センサーシステムの開発である。金（Au）、銅（Cu）、希土類元素などの有価物の検出精度を向上させることで、電子廃棄物の選別プロセスが強化され、分離の成功率が飛躍的に向上する。 ヘルムホルツ研究所HZDR-HIF、カナダのTelops Inc.、およびFreiberg Instrumentsからなるコンソーシアムは、ハイパースペクトル中波長赤外（HS-MWIR）吸収分光法とレーザー誘起蛍光（LIF）発光分光法に基づくセンサーを組み込んだモジュール式システムを開発する予定である。 これら両方の技術は高感度かつ非侵襲的であり、高速イメージング向けに最適化することが可能です。これにより、より大量の再生資源を、より短時間でより正確に処理できるようになります。
本プロジェクトは、ドイツ連邦経済エネルギー省（BMWi）の資金提供を受けています。
BeOを用いたOSLドシメトリー用測定装置の開発
2016年3月15日 - 2018年9月14日
CTやX線装置を備えた病院、原子力発電所、放射線施設など、人工的または高レベルの放射線に被ばくする可能性がある環境で働く職員は、放射線被ばくのモニタリングが義務付けられています。このような個人線量測定において最も重要な材料の一つであるフィルム材料の長期的な供給は保証されていません。そのため、代替材料として他の材料が模索されてきました。 焼結BeOの放射線エネルギーに対する依存性は、生体組織に近い。この有利な特性により、BeOは個人線量測定において最適な蛍光体の一つとなっている。読み出しに光刺激ルミネッセンス（OSL）技術と組み合わせることで、BeO-OSL線量測定はフィルム線量測定に取って代わり、少なくともある程度は熱ルミネッセンス（TL）線量測定に取って代わると考えられている。
本プロジェクトは、新しい2要素BeO-OSL線量計（Hp07およびHp10）を効率的に読み出すためのOSL測定装置（EN/IEC 62387）の開発を目的としている。このモジュール式装置は、単体のBeO線量計の手動読み出しを可能にする。また、自動化アタッチメントを使用することで、マガジンに収納された20個の線量計をバッチ処理で測定することが可能となる。 合計10個のこのようなマガジンはホイールに配置されており、ソフトウェア制御により、ユーザーの定義に従って線量計の測定が行われる。OSL線量測定では、線量決定のために信号の一部を測定するだけで十分であり、これにより再読み取りが可能となる。通常、線量計を再使用する前にゼロ調整が必要となる。別個の装置を使用する代わりに、OSLリーダー内部でゼロへのブリーチングを行うことで、プロセスを高速化する。 校正用に、線量計への照射を行うための専用のベータ線源が製作される。一部の用途（例えばファントム内など）では、現場での即時分析および線量測定が必要となる。これには、単一素子のBeO-OSL装置が用いられる。この装置はハンドヘルド型であり、バッテリー駆動で独立して動作するため、即時の線量評価が可能である。
参考
Bos AJJ (2001) 高感度熱ルミネセンス線量測定. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 184, 3-28.
読む
2016年6月1日 - 2019年5月31日
READ - 3D光学読み出し用希土類セラミック蛍光体
医療機器の滅菌手順などで使用される放射線処理用途における線量測定は、品質保証の制約や必要な規格（ISO 11137、ISO/ASTM 51204、51608、51649など）の遵守により、しばしば煩雑なものとなります。さらに、これには時間がかかります。 産業用途においては、照射済み製品を可能な限り迅速にリリースすることが求められています。
本プロジェクトは、製品や製品パレットに取り付けられた、ユーザーが指定した数の線量計について即座に線量情報を提供するハンドヘルド測定装置の開発を目的としています。これにより、所定の要件が満たされれば、直ちに製品をリリースすることが可能になります。これにより、選択した測定スポットに基づいた 3 次元線量情報を得ることができますが、形状が非常に複雑な製品の場合、線量計を取り付けることができない位置の線量を確認することが不可欠となるため、より詳細な情報が必要になる場合があります。 この目的のために、表面に噴霧可能であり、3D線量スキャナーで測定可能な線量計材料を開発する。
ドープNaYF4の線量測定特性を活用し、ラベルおよびスプレー型の線量計を開発する。このセラミック蛍光体はアップコンバージョン効果を示し、長波長（赤外線または近赤外線）の光を、より高い光子エネルギーを持つ短波長の放射（発光）に変換する。 ここで、発光寿命の線量依存性（図1）が示されている（Härtling et al., 2012; Reitzig et al, 2013; 2016）。 これにより、数kGyから150kGyという幅広い線量範囲での使用が可能となる（図2）。常温条件下での高い安定性は、線量情報が保持され、非接触で読み取りが行われる産業用線量測定への本材料の適用を裏付けている。これらの特性により、本材料は5kGy未満の光学式線量測定における有望な候補となっており、この線量範囲はこれまで、より複雑な非光学式システムでしか対応されていなかった。
出版
Christiane Schuster、Florent Kuntz、Alain Strasser、Thomas Härtling、Kay Dornich、Daniel Richter
「μm厚の線量測定層を用いた3次元相対線量測定」、Radiation Physics and Chemistry、2020、109238、ISSN 0969-806X
キーワード：
高線量線量測定、光学線量測定、ガンマ線照射、電子線照射、X線照射、セラミック蛍光体、発光減衰時間、産業用放射線処理。
Fig 1: Luminescence lifetime reduction after a 300 kGy electron irradiation (from Reitzig et al., 2016).
Fig 2: Dose dependency of the luminescence lifetime of NaYF4 (from Reitzig et al., 2016).
参考文献
Härtling, T., Reitzig, M., Mayer, A., Wetzel, C., Röder, O., Schreiber, J., および Opitz, J. (2012). 光学活性マーカー材料を用いた電子線滅菌の非破壊検査．『Optical Components and Materials IX』所収．pp. 825713-825713-6．Proceedings SPIE 8257．
Reitzig, M., Goodband Rachel, J., Schuster, C., および Härtling, T. (2016). 広範囲の線量に対応する受動型センサー材料としてのセラミック蛍光体を用いた光学式電子ビーム線量測定。tm - Technisches Messen 83, 171-179.
Reitzig, M., Härtling, T., Winkler, M., Powers, P., Derenko, S., Toro, C., Röder, O., and Opitz, J. (2013). 電子ビーム滅菌モニタリング用アップコンバージョン蛍光体の時間分解発光測定．『Smart Sensor Phenomena, Technology, Networks, and Systems Integration』（K. J. Peters, W. Ecke, T. E. Matikas 編）, pp. 86930R-86930R-7.