NEDO 官民による若手研究者発掘支援事業 「若サポ」
若手研究者産学連携プラットフォーム
研究の成熟度
TRL1
基本原理・
現象の確認
基礎研究
TRL2
原理・現象の
定式化
基礎研究
TRL3
実験による
概念実証
応用研究
TRL4
実験室での
技術検証
応用研究
TRL5
使用環境に
応じた技術検証
実証
TRL6
実環境での
技術検証
実証
TRL7以上
実環境での
技術検証
※TRL（TRL（Technology Readiness Level）：特定技術の成熟度を表す指標で、異なったタイプの技術の成熟度を比較することができる定量尺度
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ビジョン
私の研究している「SOIピクセル検出器」は、センサー部と回路部が一体となったユニークな放射線イメージセンサーです。この特徴により微細画素が可能で低コスト化が期待できます。また、放射線を光に変換せずに直接電気信号で読み出すため、ボケが少なく鮮明な画像が得られます。X線だけではなく、電子・中性子・重粒子・赤外線など、様々な放射線の検出ができ、従来の放射線イメージセンサーでは捉えることができなかった微細な異物、構造を撮像できます。多くの共同研究の実績があり、このセンサーを社会実装することで産業や医療、学術の発展に貢献します。
最終用途例
APPLICATION
X線回折により半価幅や応力マップを取得し、結晶状態や内部応力の変化を可視化。損傷や塑性変形の進展を非破壊で評価し、品質保証や予兆保全に活用します。
MARKET
自動車・鉄鋼・重工・インフラ分野では、溶接・成形・熱処理後の残留応力や結晶状態の変化が品質や寿命に直結するため、非破壊で材料内部状態を評価する技術が求められています。
IMPLEMENTATION
製造ラインや保全現場で材料状態マップを取得し、異常傾向を早期に把握。応力や結晶状態の変化を指標に、計画保全や品質保証の高度化を目指します。
APPLICATION
電子線を直接検出することで、信号変換段階での損失を抑え、低線量条件でも安定したS/Nで画像取得が可能です。高速読み出しにより、連続観察や動的現象の撮像にも対応します。
MARKET
cryo-EMや半導体微細構造解析では、試料損傷を抑えつつ短時間で十分なデータを取得できる検出器が求められています。低線量と高速取得の両立が重要な技術課題です。
IMPLEMENTATION
既存TEM/SEMとの接続を想定し、データ取得系と解析系の連携を前提とした構成としています。観察フローに組み込むことで取得効率の向上が期待されます。
強み
微小な欠陥や内部構造の変化を高精細・高コントラストで可視化。従来見逃されがちだった異常の早期発見に貢献します。
高速読み出しにより撮像時間を短縮。インライン検査や多数サンプル評価に対応し、生産性向上を実現します。
用途に応じて性能・コストの最適化が可能。企業様の要件に合わせた共同設計・共同開発に発展できます。
テクノロジー
SOI（Silicon-on-Insulator）構造を用い、放射線検出部と読み出し回路を絶縁層を介して同一基板上に集積しています。検出信号を画素内で直接処理することで、配線長を短縮し、寄生容量や外来ノイズの影響を抑制します。画素サイズ、電極構造、ゲイン設計を用途に応じて最適化可能であり、X線をはじめとする各種放射線計測に対応する設計自由度を有しています。
画素内で取得した信号を効率的に読み出す高速データ取得系を構成し、多点・連続計測に対応しています。出力データは画素ごとの強度情報やイベント情報として扱える形式で設計されており、時間情報や空間分布を保持したまま取得可能です。これにより、エネルギー分布解析や飛跡解析など用途に応じたデータ処理に接続できます。検出から解析までを見据えた拡張性のあるアーキテクチャを採用しています。
共同研究仮説
SOIピクセル検出器で微小異物・欠陥を低線量・高速に可視化。企業の実サンプルやライン条件でPoC評価を行い、検出精度と検査時間の両立を図ります。
マンモトーム生検試料を高精細に撮像し、微小石灰化や構造差を明瞭化。医療機器企業と撮像条件・線量・再現性を検証し、診断に活用できる画質・撮像条件を明確化します。
レール・継目・溶接部の微小クラックや欠陥を高精細に可視化。鉄道・検査機器企業と実材でPoC評価を行い、検出限界と検査時間のバランスを検証します。
研究設備
INTPIX4NAデモ機を保有。10GbE出力に対応し、Thunderbolt 4搭載の一般的なノートPC上で動作可能です。17µm角・832×512画素のセンサーを搭載し、300Hz以上で撮像可能。基礎評価から応用検証まで実施できます。
オシロスコープ、LCRメータ、パルスジェネレータ、HV/LV電源により、バイアス印加と信号波形の確認、容量・インピーダンス測定などの電気特性評価が可能です。
ズーム式双眼実体顕微鏡を用いて、センサー実装部の観察や試料の位置合わせ、配線・コネクタ部の外観確認を行い、評価作業の再現性を高めます。
研究者
放射線イメージセンサー「SOIピクセル検出器」の開発から、取得データの品質管理・統計解析・機械学習による定量評価までを一貫して推進してきました。
汎用SOIピクセル検出器の応用展開と、電子線・陽子線などの各種放射線に対する解析フロー整備を担いました。X線残留応力測定装置では測定時間1秒以下を達成、インライン全数検査やインフラのその場測定を視野に入れています。金属材料の異常検知・転がり疲労の定量評価、レールの異常検知にも取り組み、現場データに基づく評価指標づくりと実装を進めています。これらの研究開発により、笹川科学研究奨励賞を受賞しています。
機械金属メーカー、放射線を用いた分析装置メーカーなど
本シーズに関連する論文
本シーズ以外の論文
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