宇宙・素粒子・原子核を撮影する半導体イメージセンサ

学位取得大学

• 京都教育大学　修士（教育学）
• 総合研究大学院大学　博士（理学）

職歴

• 2014年4月 京都大学大学院理学研究科　特定研究員
• 2017年１月 宮崎大学工学部電子物理工学科担当　助教
• 2021年4月 宮崎大学工学部工学科応用物理工学プログラム担当　准教授

受賞歴

• 公益財団法人 コニカミノルタ科学技術振興財団 令和４年度コニカミノルタ画像科学奨励賞（2023.1）

物理現象を可視化し情報を得る方法のひとつに「量子イメージング」があります。「量子」とは、Ｘ線やガンマ線、中性子線、ベータ線などの粒子のことです。量子イメージングは、これらの量子をセンサで信号としてとらえ、得られたデータを解析することで、物理現象の情報を抽出します。例えば、Ｘ線やガンマ線は医療や宇宙観測に、中性子線を使った組成分析は、自動車の車軸やコンクリートなどの非破壊検査に活用されています。

量子イメージングのための計測システムも、量子の性質によって異なります。デジタルカメラやスマートフォンに使われているCMOSイメージセンサは、可視光用の計測システムと言えます。光をとらえて電気信号に変換し、カメラ内のハードウエアで処理してデータ化する装置です。
　デジタルカメラ用のCMOSイメージセンサの厚さは5～10μm程度です。これでＸ線を観測しようとしても、Ｘ線は可視光より透過力が高いため、この厚さでは透過してしまいます。そこで、センサ部分を厚く作ろうとすると、電気抵抗を高くする必要があります。ところが、抵抗値が高いとセンサの回路を作ることができません。この相反する条件をクリアするために、産業界のSilicon-on-Insulator（SOI）という技術を利用し、高いＸ線感度と高度な信号処理を両立する「SOI-CMOSイメージセンサ」を開発しました。

SOI-CMOSイメージセンサは、様々な用途へ応用を計画しています。宇宙Ｘ線観測により、新たなサイエンスが切り拓けるかもしれません。他にも、ガンマ線カメラの医療装置への応用や、ミューオンを使ったリチウム電池の検査など、多彩な研究がなされています。また、計測システムの開発を加速させ、近い将来、１枚のボード上にAIを使った処理搭載することで、可搬型で高度なデータ処理が可能な装置が実現することも期待できます。