NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) γ Photo Multiplier Tube PMT PIN PIN Photo Diode PIN PD Avalanche Photo Diode APD MPPC Multi-Pixel Photon Counter L

19 P6 γ 2 3 27

NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) γ Photo Multiplier Tube PMT PIN PIN Photo Diode PIN PD Avalanche Photo Diode APD MPPC Multi-Pixel Photon Counter LaBr 3 (Ce) PMT 662keV 2.9% CsI(Tl) 7.1% γ 5.2 PMT LaBr 3 (Ce) CsI(Tl) 662keV 3.2% 6.9% APD 4.% 6.4% 5.2 5.3 5.4 7 4 MPPC GSO(Ce) 5.5

1 3 2 4 2.1..................................... 4 2.2.................................... 5 2.3............................................... 6 2.4....................................... 7 3 8 3.1......................................... 8 3.1.1 PIN (PIN Photo Diode PIN PD)................. 8 3.1.2 Avalanche Photo Diode APD......... 9 3.2 PMT...................................... 11 3.3 MPPC Multi-Pixel Photon Counter............................ 13 4 16 4.1..................................... 16 4.2 γ.......................... 17 5 γ 18 5..1.............................. 18 5..2..................................... 18 5.1 PIN PIN PD γ............ 18 5.1.1 PIN PD................................. 18 5.1.2......................... 19 5.1.3....................................... 2 5.2 PMT γ................... 21 5.2.1 PMT................................... 21 5.2.2 PMT γ.................. 23 5.2.3....................................... 38 5.3 (APD) γ.......... 41 5.3.1 APD................................... 41 5.3.2 APD γ................... 42 5.3.3....................................... 46 1

5.4 PMT(BA) APD........................ 48 5.5 MPPC Multi-Pixel Photon Counter.......... 49 5.5.1 MPPC.................................. 49 5.5.2 MPPC................................... 51 5.5.3........................ 51 5.5.4 MPPC.................. 52 5.5.5............................................ 56 5.5.6 :................................... 56 5.5.7 :................... 57 6 58 6.1................................. 58 6.1.1............................................ 58 6.1.2............................................ 58 6.1.3............................................ 59 6.2 APD...................................... 6 6.2.1............................................ 6 6.2.2............................................ 6 6.2.3............................................ 61 7 63 7.1 PIN PD γ 2.............................. 63 7.1.1....................................... 63 7.1.2............................................ 64 7.1.3............................................ 64 7.2 CsI(Tl)+PIN PD............................ 64 7.2.1............................................ 64 7.2.2............................................ 65 7.2.3............................................ 68 7.3 APD γ 2................................ 69 8 72 2

1 γ TeV.1 1MeV MeV MeV γ MeVγ γ MeVγ PIN MPPC Multi-Pixel Photon Counter γ 3

2 γ 2.1 γ 2.1: 1. 4

2. 発生した蛍光の透過度が高いこと 3. 蛍光の減衰時間が短いこと 4. 蛍光の波長が検出器の感度波長に合っていること 2.2 実験に用いるシンチレータ 今回の実験で我々が用いる無機シンチレータは NaI(Tl) 応用光研工業製 CSI(Tl) 浜松中国工場 製 GSO(Ce) 日立化成製 LaBr3 (Ce) サンゴバン製 の 4 種類である (下図 2.2) 形状は CsI(Tl) は 1 1 1mm3 の立方体 GSO(Ce) は 6 6 13mm3 の直方体 NaI(Tl) と LaBr3 (Ce) はともに φ = 13mm h = 13mm の円柱である これらのシンチレータの特性を以下にまとめる 後述する光電子増倍管との相性についても言及する 図 2.2: 今回の γ 線測定で使用する無機シンチレータ NaI(Tl) NaI は従来から使用されてきた最も典型的なシンチレータである 発光量が多いことが特徴である 39photons/MeV 蛍光減衰時間は 23ns と長めなので 高計数率の測定には向かない 強い潮解性を持つため 取り扱いには注意が必要で 我々はアルミニウムのケースに覆われたものを使う 図 2.2 発光波長が 415nm なので 典型的な光電子増倍管の感度波長とよく一致する 5

CsI(Tl) CsI(Tl) NaI(Tl) γ 1ns NaI(Tl) 565nm GSO(Ce) GSO Gd 2 SiO 5 6ns 44nm LaBr 3 (Ce) LaBr 3 (Ce) 63 photons/mev 25ns CsI(Tl) GSO(Ce) NaI(Tl) 38nm 2.1: Light output (g/cm 3 ) (nm) (ns) (/MeV) (cm) NaI(Tl) 3.67 415 23 39 2.59 CsI(Tl) 4.51 565 1 33 1.86 GSO(Ce) 7.13 44 6 9 1.38 LaBr 3 (Ce) 5.29 38 25 63 2.1 511keV γ 1/e 2.3 NaI(Tl) MgO CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 6

2.4 OKEN6262A 7

3 3.1 3.1.1 PIN (PIN Photo Diode PIN PD) PIN P N (B) P N P PN P N V Si 3.8eV V 3.1: PN a b 3.2: PIN PD 8

P N I PIN PIN PIN γ PIN CsI(Tl) PIN Si PIN (S359-1) CsI(Tl) 54nm 85% 3.1 3.3 3.1: Si PIN ( S359-1) (@54nm) (mm) (nm) (nm) (A/W) (na) (pf) 1 1 32 16 92.31 1.5 75 25 3V 3.3: PIN PD 3.1.2 Avalanche Photo Diode APD 9

5 1 3.4: γ S8664-11 PIN PD 3.2 3.5 3.6 3.2: ( S8664-11) (@42nm) (@42nm) (mm) (nm) (nm) (%) (na) (pf) 1 1 32 1 6 7 1 27 5 25 5 1

3.5: APD 3.6: APD 3.2 PMT PMT PMT 1 2 2 2 PMT 3.7 3.7: PMT 3.8 11

3.8: PMT V n PMT G (3.1) G = KV an (K, a : a =.7.8) (3.1) G 1 6 2 3 BA R6231 SBA R6231-1 UBA R76U-2 3.3 3.9 12

表 3.3: 光電子増倍管 浜松ホトニクス社製 の主な特徴 型名 Lot No. R6231 AA59 R6231-1 R76U-2 AA967 AA968 光電面 最大感度波長 (nm) 量子効率 (%) BA 42 SBA UBA 最大感度波長での 35 35 増倍率 暗電流 (na) 3 2.7 15 2 35 43 2.3 1 1. 16 1 2 5 図 3.9: 3 種類の PMT 左図 BA(左側) と SBA(右側) 右図 UBA 3.3 MPPC Multi-Pixel Photon Counter MPPC Multi-Pixel Photon Counter は Si-PM Silicon Photomultiplier と呼ばれる 新しいタイ プの半導体光検出器である MPPC は APD のピクセルが２次元に並列に並んだ構造をしている 各 APD ピクセルはガイガーモード と呼ばれる動作電圧で動作する ガイガーモードとは APD の逆電圧を降伏電圧以上にして動作させるこ とである ガイガーモードではわずかな光の入射に対してもガイガー放電という放電現象が起こるように なる このときひとつの APD ピクセルから出力される電荷量 Q は APD ピクセルに入射した光子の数に よらず 次式 (3.2) で表される Q = C(VR VBR ) (3.2) ここで VR は付加された逆電圧 VBR は降伏電圧 C は APD ピクセルの容量である MPPC の増倍率は Q を素電荷で割った値となり 15 16 である 各 APD ピクセルにはクエンチング抵抗という抵抗が接続され 光子の検出に対して一定のパルスを出力 する回路になる 電荷が流れ出ていく時間は抵抗の値を R とすると C R で決まる MPPC はガイガーモードで動作する APD ピクセルが２次元に並列接続されており 各ピクセルは光子 が入射した場合は光子数によらない一定の出力なので 光子の入射情報だけがわかる MPPC の出力は各 13

APD APD N fired (3.3) Q out = Q N fired = C (V R V BR ) N fired (3.3) APD MPPC 3.1 3.11 3.1: APD 3.11: MPPC MPPC PDE PDE (3.4) = (3.4) ( = ) = MPPC 1V 1 5 1 6 MPPC S1362-33-5C 3.4 MPPC 3.12 3.13 14

3.4: MPPC ( S1362-33-5C) (@4nm) (mm) (nm) (nm) (%) (pf) 3 3 36 27 9 4 53 32 7.5 1 5 25 3.12: MPPC 3.13: MPPC 15

4 4.1 MCA CsI(Tl) 137 Cs 662 kev γ 4.1 Energy-, CsI(Tl)+PMT(BA) 35 Peak 3 25 2 15 fit using 81.-1333keV 1 cs137_662kev 25 2 662keV 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, CsI(Tl)+PMT(BA) 5 15 1 Residual[%] 4 3 2 5 1 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 4.1: CsI(Tl)+PMT(BA) 662keV 137 Cs 662keV γ γ { a exp 1 ( ) } 2 x b + dx + e. (4.1) 2 c 16

b γ b ( 4.1 ) = A γ + B. (4.2) c a σ σ = 2.35c (4.3) = 2.35 c A. (4.4) γ E FWHM = 2.35 c A 1 E [%]. (4.5) 4.1 81.keV( 133 Ba) 2 A 59.5keV 241 Am 32.2keV 137 Cs 59.5keV 59.5keV 81.keV 133 Ba 2 (4.1) 1 4.2 γ γ N p N p η ηn p γ E N p E E ηnp ηn p 1 ηe (4.6) γ.5 (4.6) (4.6) E.5 17

5 γ 5..1 ORTEC 571 CsI(Tl) PIN 1333keV 6 Co MCA MCA6 495ch γ 57 Co 122keV MCA 495ch 5..2 PIN.5 ±.5 ±1 5.1 PIN PIN PD γ PIN PD γ γ PIN PD 7 5.1.1 PIN PD PIN PD CsI(Tl) γ CsI(Tl) PIN PD 5.1 5.2 18

γ PIN PD S359-1 PIN PD 579/CsI 575Z ORTEC 571 MCA MCA6 PIN PD CsI(Tl) PIN PD S359-1 3V 5.2: PIN PD CsI(Tl) 5.1: PIN PD 5.1.2 ORTEC 571.5 1 2 3 6 1µs 6 22 Na 57 Co 6 Co 137 Cs 4 γ 122 511 662 1173 1275 1333keV 5..1 5.3 1µs 2µs 122 1173 1275keV 2µs 5.1 19

Energy resolution(fwhm) [%] 18 16 14 12 1 8 6 4 511keV 662keV 1333keV 2 1 2 3 4 5 6 Shaping time [µs] 5.3: CsI(Tl)+PIN 5.1: CsI(Tl)+PIN 2µs γ (kev) (% FWHM) 57 Co 122 34. 22 Na 511 9.3 137 Cs 662 7.6 6 Co 1173 4.7 22 Na 1275 5.2 6 Co 1333 4.8 5.1.3 CsI(Tl) PIN PD 2µs MCA 5..2 CsI(Tl) PIN PD 7 CsI(Tl)+PIN γ PMT APD 2µs 2

5.2 PMT γ 5.2.1 PMT PMT 5.4 BA SBA UBA 3 PMT BA SBA UBA PMT 5.2 5.3 PMT 1333keV 6 Co 122keV 57 Co MCA 495ch PMT ORTEC571 MCA MCA6 2µs PMT CsI(Tl) 5.5 5.4: PMT 21

図 5.5: CsI(Tl)+PMT の写真 左 CsI(Tl)+BA 右 CsI(Tl)+SBA 下 CsI(Tl)+UBA 表 5.2: 測定時の諸条件 高いエネルギー PMT BA SBA UBA シンチ 高圧電源の電圧 プリアンプの時定数 整形増幅器の 気温 レータ (V) (µ s) ゲイン ( ) NaI(Tl) 9 5.4 4.7 2.5±1. CsI(Tl) GSO(Ce) 9 1 5.4 5.4 6.5 7.7 2.5±1. 21.±1. LaBr3 (Ce) 9 5.4 3 2.5±1. CsI(Tl) GSO(Ce) 9 1 5.4 5.4 13.2 14 2.5±1. 2.±1. LaBr3 (Ce) 9 5.4 4.4 2.±1. CsI(Tl) GSO(Ce) 7 67 5.3 5.3 82 26 2.±1. 2.±1. LaBr3 (Ce) 65 5.3 58 2.±1. 22

5.3: PMT (V) (µ s) ( ) CsI(Tl) 9 5.4 57 21.±1. BA GSO(Ce) 1 5.4 79 21.±1. LaBr 3 (Ce) 9 5.4 28 2.±1. SBA CsI(Tl) 1 5.4 68 2.±1. LaBr 3 (Ce) 9 5.4 44 19.±1. UBA CsI(Tl) 7 5.3 7 2.±1. LaBr 3 (Ce) 65 5.3 47 2.±1. 5.2.2 PMT γ PMT PMT(BA) TDS 224 5.6 PMT CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) PMT(BA) CsI(Tl) 9V LaBr 3 (Ce) 1V oscilloscope, CsI(Tl)+PMT(BA).2 oscilloscope, LaBr3(Ce)+PMT(BA) -.2 7ns -.2 25ns Voltage [V] -.4 -.6 Voltage [V] -.4 -.6 -.8 -.8 -.1-1 -.5.5 1 1.5 Time [s] -6 1-1 -4-2 2 4 6 Time [s] -9 1 5.6: PMT(BA) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) PMT PMT NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 6 Co 1333keV 57 Co 122keV 2 NaI(Tl) PMT(BA) GSO(Ce) 23

PMT(BA) 5.2 5.3 5..1 CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) PMT BA 5.7 5.8 LaBr 3 (Ce) PMT SBA PMT UBA 5.13 5.16 122keV 122keV PMT 5.9 5.12 5.14 5.15 5.17 5.18 3 PMT PMT(BA) 5.4 5.5 PMT(SBA) 5.6 5.7 PMT(UBA) 5.8 5.9 PMT(UBA) PMT 1173keV 5.19 5.4: PMT(BA) % FWHM) (kev) NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 23.3 (1.24) 22.8 (1.63) 19 Cd 22.2 2. (.24) 23. (.24) 34.5 (1.9) 18.7 (.34) 133 Ba 31. 21.3 (.6) 2.8 (.17) 34.8 (1.87) 16.7 (.6) 137 Cs 32.2 18.9 (.2) 19.6 (.16) 34.8 (1.94) 16.2 (.36) 241 Am 59.5 12.6 (.13) 13.1 (.23) 27.3 (.27) 1.8 (.14) 133 Ba 81. 12.9 (.12) 13.9 (.15) 19.9 (.47) 9.3 (.4) 19 Cd 88. 12.7 (.4) 13.7 (.3) 2.5 (.7) 8.8 (.28) 57 Co 122 11.8 (.22) 11.6 (.14) 16.2 (.27) 7.3 (.6) 133 Ba 276 4.8 (.6) 133 Ba 33 4.7 (.3) 133 Ba 356 9.9 (.17) 8.6 (.23) 8.9 (.2) 4.4 (.2) 22 Na 511 8.9 (.9) 7.7 (.2) 8.5 (.5) 3.9 (.1) 137 Cs 662 7.9 (.12) 6.9 (.3) 8. (.6) 3.2 (.1) 6 Co 1173 5.3 (.14) 5. (.5) 5.6 (.9) 2.4 (.1) 22 Na 1275 6.5 (.7) 5. (.3) 6. (.1) 2.5 (.1) 6 Co 1333 6. (.6) 4.9 (.3) 5.5 (.9) 2.3 (.1) 24

5.5: PMT(BA) % FWHM) (kev) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 25.2 (.4) 22.8 (.92) 19 Cd 22.2 22. (.16) 37.8 (.62) 17.8 (.17) 133 Ba 31. 19.9 (.11) 34.2 (.33) 16.1 (.16) 241 Am 59.5 13.3 (.15) 23.9 (.33) 11.1 (.12) 133 Ba 81. 13.3 (.13) 17.6 (.24) 9.4 (.7) 19 Cd 88. 13.3 (.15) 17.7 (.15) 9.2 (.8) 57 Co 122 11.3 (.7) 15.4 (.18) 7.5 (.3) 5.6: PMT(SBA) % FWHM) (kev) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 23.4 (1.31) 19 Cd 22.2 22.3 (.34) 37.8 (2.11) 16.8 (.19) 133 Ba 31. 23.9 (.11) 34.5 (1.85) 14.8 (.9) 137 Cs 32.2 21.5 (.21) 33.5 (1.8) 14.6 (.41) 241 Am 59.5 13.4 (.14) 25. (.44) 9.9 (.6) 133 Ba 81. 13.4 (.13) 17.6 (.43) 8.3 (.1) 19 Cd 88. 8.2 (.17) 57 Co 122 11.6 (.28) 15.2 (.36) 6.6 (.4) 133 Ba 276 4.4 (.6) 133 Ba 33 4.2 (.3) 133 Ba 356 9.3 (.23) 8.5 (.2) 3.9 (.1) 22 Na 511 7.9 (.2) 8.4 (.2) 3.4 (.1) 137 Cs 662 7.1 (.4) 7.4 (.4) 2.9 (.2) 6 Co 1173 5.1 (.5) 5.4 (.8) 2.2 (.2) 22 Na 1275 5.3 (.3) 5.8 (.8) 2.1 (.2) 6 Co 1333 5.2 (.3) 5.6 (.9) 2.1 (.1) 25

5.7: PMT(SBA) % FWHM) (kev) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 27.9 (.39) 19 Cd 22.2 22.4 (.12) 16.6 (.11) 133 Ba 31. 22. (.6) 15.1 (.14) 241 Am 59.5 14.1 (.8) 9.9 (.3) 133 Ba 81. 13.7 (.11) 8.3 (.6) 19 Cd 88. 13.2 (.11) 8. (.7) 57 Co 122 11.6 (.6) 6.7 (.2) 5.8: PMT(UBA) % FWHM) (kev) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 29.7 (1.16) 19 Cd 22.2 25.4 (.17) 4. (.58) 18.6 (.29) 133 Ba 31. 24.5 (.16) 33.9 (.56) 17.5 (.9) 137 Cs 32.2 23.1 (.35) 34.5 (.73) 18.6 (.32) 241 Am 59.5 15.6 (.21) 27.1 (.52) 11.5 (.14) 133 Ba 81. 14.9 (.21) 21.5 (.49) 9.7 (.5) 19 Cd 88. 15.3 (.34) 9.9 (.26) 57 Co 122 13.6 (.15) 16.3 (.29) 7.8 (.6) 133 Ba 276 4.9 (.6) 133 Ba 33 4.7 (.3) 133 Ba 356 9.6 (.27) 1.9 (.3) 4.3 (.3) 22 Na 511 8.6 (.2) 9.1 (.3) 3.7 (.2) 137 Cs 662 7.8 (.4) 8.4 (.4) 3.1 (.2) 6 Co 1173 5.5 (.9) 6.1 (.11) 22 Na 1275 5.8 (.4) 6.2 (.4) 6 Co 1333 5.6 (.5) 5.7 (.9) 26

5.9: PMT(UBA) % FWHM) (kev) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 57 Co 14.4 31.2 (.62) 19 Cd 22.2 26.6 (.14) 18.6 (.16) 133 Ba 31. 24. (.29) 16.8 (.17) 241 Am 59.5 15.5 (.16) 1.8 (.12) 133 Ba 81. 14.6 (.15) 9.4 (.6) 19 Cd 88. 15.2 (.16) 8.9 (.6) 57 Co 122 12.7 (.12) 7.3 (.3) 27

co57_122kev ba133_356kev 25 3 25 122keV 2 356keV 2 15 1 15 1 5 5 1 2 3 4 5 6 2 4 6 8 1 12 14 cs137_662kev na22_511, 1275keV 25 2 662keV 12 1 511keV 15 1 8 6 4 5 2 1275keV 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 5 1 15 2 25 3 35 4 co6_1173, 1333keV 6 5 4 3 2 1173keV 1333keV 1 5 1 15 2 25 3 35 4 5.7: CsI(Tl)+PMT(BA) 28

co57_122, 136keV ba133_276, 33, 356, 384keV 14 12 122keV 25 2 356keV 1 8 6 4 2 136keV 15 1 5 276keV 33keV 384keV 1 2 3 4 5 2 4 6 8 1 12 cs137_662kev na22_511, 1275keV 14 1 12 662keV 9 8 511keV 1 8 6 4 2 7 6 5 4 3 2 1 1275keV 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 5 1 15 2 25 3 35 4 co6_1173, 1333keV 25 2 15 1 1173keV 1333keV 5 5 1 15 2 25 3 35 4 5.8: LaBr 3 (Tl)+PMT(BA) 29

Energy [kev] Energy-, NaI(Tl)+PMT(BA) 4 Energy-, CsI(Tl)+PMT(BA) Peak 35 3 25 2 15 fit using 81.-1333keV Peak 35 3 25 2 15 fit using 81.-1333keV 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy-Rsidual, NaI(Tl)+PMT(BA) 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, CsI(Tl)+PMT(BA) 5 4 4 Residual[%] 3 2 Residual[%] 3 2 1 1 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] Energy-, GSO(Ce)+PMT(BA) Energy-, LaBr3(Ce)+PMT(BA) 4 Peak 35 3 25 2 15 fit using 59.5-1333keV Peak 35 3 25 2 15 fit using 31.-1333keV 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, GSO(Ce)+PMT(BA) 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, LaBr3(Ce)+PMT(BA) 4 2-2 -2 Residual[%] -4-6 Residual[%] -4-6 -8-8 -1-1 -12-14 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 5.9: PMT(BA) 3

am241_59.5kev 4 35 59.5keV ba133_31.-81.kev 12 1 31.keV 3 25 2 15 1 5 8 6 4 2 81.keV 5 1 15 2 25 3 35 4 cd19_22.2-88.kev 5 1 15 2 25 3 35 4 co57_14.4-122kev 6 5 22.2keV 5 4 122keV 4 3 2 1 88.keV 3 2 1 14.4keV 5 1 15 2 25 3 35 4 5 1 15 2 25 3 35 4 5.1: CsI(Tl)+PMT(BA) 31

am241_59.5kev 22 2 59.5keV 18 16 14 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 ba133_31.-81.kev 8 7 6 5 4 3 31.keV 81.keV 2 1 5 1 15 2 25 3 35 4 cd19_22.2-88.kev 16 14 22.2keV co57_122, 136keV 35 3 122keV 12 1 8 6 4 2 88.keV 25 2 15 1 5 136keV 5 1 15 2 25 3 35 4 5 1 15 2 25 3 35 4 5.11: LaBr 3 +PMT(BA) 32

Energy-, CsI(Tl)+PMT(BA) Energy-, GSO(Ce)+PMT(BA) 3 25 3 25 fit using 59.5-122keV Peak 2 15 Peak 2 15 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] Energy-, LaBr3(Ce)+PMT(BA) 3 25 fit using 14.4-122keV Peak 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] 5.12: PMT(BA) 33

co57_122kev ba133_276, 33, 356, 384keV 35 3 122keV 5 45 4 356keV 25 2 15 1 5 136keV 35 3 25 2 15 1 5 33keV 276keV 384keV 5 1 15 2 25 3 35 4 2 4 6 8 1 cs137_662kev na22_511, 1275keV 12 1 32.2keV 662keV 14 12 511keV 8 6 4 2 1 8 6 4 2 1275keV 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 5 1 15 2 25 3 35 4 co6_1173, 1333keV 3 25 2 15 1 1173keV 1333keV 5 5 1 15 2 25 3 35 4 5.13: LaBr 3 (Ce)+PMT(SBA) 34

Energy [kev] Energy-, CsI(Tl)+PMT(SBA) Energy-, GSO(Ce)+PMT(SBA) Peak 35 3 25 2 15 fit using 122-1333keV Peak 35 3 25 2 15 fit using 59.5-1333keV 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy-Rsidual, CsI(Tl)+PMT(SBA) 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, GSO(Ce)+PMT(SBA) 6 6 5 5 4 4 Residual[%] 3 2 Residual[%] 3 2 1 1 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] Energy-, LaBr3(Ce)+PMT(SBA) Peak 35 3 25 2 15 fit using 22.2-1333keV 1 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, LaBr3(Ce)+PMT(SBA) 3 Residual[%] 2 1-1 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 5.14: PMT(SBA) Energy-, CsI(Tl)+PMT(SBA) Energy-, LaBr3(Ce)+PMT(SBA) Peak 3 25 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] Peak 35 3 25 2 15 1 5 fit using 22.2-122keV 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] 5.15: PMT(SBA) 35

co57_122kev ba133_276, 33, 356, 384keV 4 35 122keV 7 6 356keV 3 25 2 15 1 5 136keV 5 4 3 2 1 33keV 276keV 384keV 1 2 3 4 5 2 4 6 8 1 12 14 cs137_662kev na22_511, 1275keV 2 18 16 14 12 1 8 6 4 662keV 1 8 6 4 2 511keV 1275keV 2 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 5 1 15 2 25 3 35 4 co6_1173, 1333keV 14 12 1 8 6 4 1173keV 1333keV 2 5 1 15 2 25 3 35 4 5.16: LaBr 3 (Ce)+PMT(UBA) 36

Energy [kev] Energy-, CsI(Tl)+PMT(UBA) Energy-, GSO(Ce)+PMT(UBA) 4 Peak 35 3 25 2 15 fit using 122-1333keV Peak 35 3 25 2 15 fit using 59.5-1333keV 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy-Rsidual, CsI(Tl)+PMT(UBA) 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, GSO(Ce)+PMT(UBA) 5 5 4-5 Residual[%] 3 2 Residual[%] -1-15 1-2 -25 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] Energy-, LaBr3+PMT(UBA) Peak 4 35 3 25 2 15 fit using 81.-662keV 1 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Rsidual, LaBr3+PMT(UBA) 25 2 Residual[%] 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 5.17: PMT(UBA) Energy-, CsI(Tl)+PMT(UBA) Energy-, LaBr3(Ce)+PMT(UBA) 4 3 25 35 3 fit using 22.2-136keV Peak 2 15 Peak 25 2 15 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 Energy[keV] 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 5.18: PMT(UBA) 37

Energy-Resolurion (high) 4 3 5 4 Energy-Resolution (low) Resolution (FWHM) [%] 2 1 3 NaI(Tl)+PMT(BA) CsI(Tl)+PMT(BA) GSO(Ce)+PMT(BA) LaBr3(Ce)+PMT(BA) Resolution (FWHM) [%] 3 2 1 CsI(Tl)+PMT(BA) GSO(Ce)+PMT(BA) LaBr3(Ce)+PMT(BA) 2 3 4 5 6 1 2 3 1 2 1 Energy [kev] 5 2 3 4 5 6 7 8 91 Energy [kev] Resolution (FWHM) [%] Energy-Resolution (high) 5 4 3 2 1 CsI(Tl)+PMT(SBA) GSO(Ce)+PMT(SBA) Energy-Resolution (low) Resolution (FWHM) [%] 3 2 1 CsI(Tl)+PMT(SBA) LaBr3(Ce)+PMT(SBA) LaBr3(Ce)+PMT(SBA) 2 2 3 4 5 6 1 2 3 1 2 1 Energy [kev] 5 2 3 4 5 6 7 8 91 Energy [kev] Resolution (FWHM) [%] Energy-Resolution (high) 5 4 3 2 1 CsI(Tl)+PMT(SBA) GSO(Ce)+PMT(SBA) Energy-Resolution (low) Resolution (FWHM) [%] 3 2 1 CsI(Tl)+PMT(SBA) LaBr3(Ce)+PMT(SBA) LaBr3(Ce)+PMT(SBA) 2 2 3 4 5 6 1 2 3 1 2 1 Energy [kev] 5 2 3 4 5 6 7 8 91 Energy [kev] 5.19: 5.2.3 PMT(BA) NaI(Tl)7.9% CsI(Tl)6.9% GSO(Ce)8.% LaBr 3 (Ce)3.2% LaBr 3 (Ce) LaBr 3 (Ce) 133 Ba 276keV 33keV 356keV 384keV 4 38

5.19 5.1 5.11 662keV 5.1: PMT NaI(Tl) Res.[%]= 7.9 (E/662[keV]).32±.2 BA CsI(Tl) Res.[%]= 6.9 (E/662[keV]).36±.1 GSO(Ce) Res.[%]= 8. (E/662[keV]).49±.3 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= 3.2 (E/662[keV]).41±.1 CsI(Tl) Res.[%]= 7.1 (E/662[keV]).37±.1 SBA GSO(Ce) Res.[%]= 7.4 (E/662[keV]).46±.5 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= 2.9 (E/662[keV]).5±.1 CsI(Tl) Res.[%]= 7.8 (E/662[keV]).36±.1 UBA GSO(Ce) Res.[%]= 8.4 (E/662[keV]).46±.3 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= 3.1 (E/662[keV]).55±.2 5.11: PMT CsI(Tl) Res.[%]= (75.7 ± 1.3) (E[keV]).4±.4 BA GSO(Ce) Res.[%]= (246.5 ± 8.5) (E[keV]).59±.8 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= (92.8 ± 1.8) (E[keV]).52±.4 SBA CsI(Tl) Res.[%]= (85.2 ± 1.2) (E[keV]).42±.4 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= (91.8 ± 1.4) (E[keV]).55±.4 UBA CsI(Tl) Res.[%]= (14.9 ± 2.) (E[keV]).44±.5 LaBr 3 (Ce) Res.[%]= (11.1 ± 2.3) (E[keV]).56±.5 NaI(Tl) CsI(Tl) -.5 LaBr 3 (Ce) PMT(BA) -.5 39

3 PMT 3 PMT BA SBA UBA CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 122keV 356keV 662keV 5.12 BA SBA 5.2 5.12: 3 PMT (% FWHM) (kev) BA SBA UBA 122 11.6 (.14) 11.6 (.28) 13.6 (.15) CsI(Tl) 356 8.6 (.23) 9.3 (.23) 9.6 (.27) 662 6.9 (.3) 7.1 (.4) 7.8 (.4) 122 7.3 (.6) 6.6 (.4) 7.8 (.6) LaBr 3 (Ce) 356 4.4 (.2) 3.9 (.1) 4.3 (.3) 662 3.2 (.1) 2.9 (.2) 3.1 (.2) 137 Cs 1 CsI(Tl)+PMT(BA) 137 Cs 1.2 LaBr 3 (Ce)+PMT(BA) Counts (normalized).8.6.4 CsI(Tl)+PMT(SBA) Counts (normalized) 1.8.6.4 LaBr 3 (Ce)+PMT(SBA).2.2 4 45 5 55 6 65 7 75 Energy [kev] 4 45 5 55 6 65 7 Energy [kev] 5.2: PMT(BA) PMT(SBA) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) CsI(Tl) 565nm BA SBA UBA 6% 7% 8% 662keV 6.9% 7.1% 7.8% UBA SBA,UBA BA 6/7 =.9 6/8 =.85 (4.6) 17 6.9%.9 = 6.2% 6.9%.85 = 5.9% SBA BA UBA BA LaBr 3 (Ce) 38nm BA SBA UBA 25% 35% 45% 662keV 3.2% 2.9% 3.1% 4

SBA UBA BA 25/35 =.85 25/45 =.75 3.2.85 = 2.7% 3.2.75 = 2.4% SBA UBA CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) PMT 5.3 (APD) γ 5.3.1 APD APD γ 5.21 APD 5.22 γ APD S8664-11 APD 581 (ORTEC 571) MCA MCA6 APD APD 4V 2µs 5.22: APD CsI(Tl) 5.21: APD 41

5.3.2 APD γ APD NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 5..1 8 3.85 14.8 5 2. ± 1 γ 22 Na 57 Co 6 Co 19 Cd 133 Ba 137 Cs 241 Am 7 CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 5.23 5.24 5.25 5.13 5.26 5.13: APD γ (% FWHM) (kev) NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 19 Cd 22.2 46.8 (.23) 133 Ba 31. 33.6 (.23) 37.5 (.35) 241 Am 59.5 34.4 (.25) 17.5 (.39) 27.4 (.35) 133 Ba 81. 26.1 (.25) 14.9 (.21) 18.6 (.17) 19 Cd 88. 25.4 (.19) 14.3 (.17) 17.3 (.19) 57 Co 122 22.6 (.41) 12.6 (.24) 33.4 (.63) 13.4 (.18) 133 Ba 276 6.9 (.15) 33 6.5 (.6) 356 1.8 (.18) 7.9 (.45) 16.1 (.12) 5.9 (.3) 22 Na 511 1.1 (.3) 7.4 (.2) 11.7 (.3) 4.8 (.1) 137 Cs 662 8.6 (.9) 6.4 (.4) 1. (.4) 4. (.2) 6 Co 1173 5.4 (.13) 4.7 (.5) 6.3 (.9) 2.9 (.2) 22 Na 1275 6.1 (.8) 4.9 (.2) 6.7 (.5) 2.9 (.2) 6 Co 1333 6. (.7) 4.8 (.2) 6. (.7) 2.7 (.2) 2.±1 42

am241_59.5kev 25 2 59.5keV cd19_22.2, 88.keV 12 1 22.2keV 15 1 8 6 4 5 2 88.keV 5 1 15 2 25 3 35 ba133_31., 81.keV 5 1 15 2 25 3 35 co57_122kev 14 12 31.keV 14 12 122keV 1 8 6 4 81.keV 1 8 6 4 2 2 5 1 15 2 25 3 35 1 2 3 4 5 ba133_356kev cs137_662kev 14 12 356keV 25 2 662keV 1 8 6 4 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 na22_511, 1275keV 2 18 16 511keV co6_1173, 1333keV 7 6 14 12 1 8 6 4 2 1275keV 5 4 3 2 1 1173keV 1333keV 5 1 15 2 25 3 35 4 5 1 15 2 25 3 35 4 5.23: CsI(Tl)+APD γ 43

am241_59.5kev cd19_88.kev 2 18 16 59.5keV 12 1 88.keV 14 12 1 8 6 8 6 4 4 2 5 1 15 2 25 3 35 2 5 1 15 2 25 3 35 ba133_31., 81.keV co57_122kev 22 3 2 18 31.keV 25 122keV 16 14 12 1 8 81.keV 2 15 1 6 4 5 2 5 1 15 2 25 3 35 1 2 3 4 5 ba133_276, 33, 356, 384keV cs137_662kev 45 14 4 35 3 25 2 15 1 33keV 276keV 356keV 384keV 12 1 8 6 4 662keV 5 2 2 4 6 8 1 12 na22_511, 1275keV 1 511keV 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 co6_1173, 1333keV 3 25 8 6 4 2 15 1 1173keV 1333keV 2 1275keV 5 5 1 15 2 25 3 35 4 5 1 15 2 25 3 35 4 5.24: LaBr 3 (Ce)+APD γ 44

Energy-, NaI(Tl)+APD 4 Energy-, CsI(Tl)+APD 35 3 fit using 122-1333keV 35 3 fit using 122-1333keV Peak 25 2 15 Peak 25 2 15 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Residual, NaI(Tl)+APD Energy-Residual, CsI(Tl)+APD 1 3 8 25 Residual [%] 6 4 2 Residual [%] 2 15 1 5-2 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-, GSO(Ce)+APD 4 35 3 fit using 122-1333keV Energy-, LaBr3(Ce)+APD 4 35 3 fit using 31.-1333keV Peak 25 2 15 Peak 25 2 15 1 1 5 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Residual, GSO(Ce)+APD 2 1 Energy-Residual, LaBr3(Ce)+APD 6 4 Residual [%] -1-2 Residual [%] 2-3 -2-4 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] -4 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] 5.25: APD γ 45

Energy resolution, APD Energy resolution(fwhm) [%] 7 6 5 4 3 2 1 NaI CsI GSO LaBr3 3 2 1 Energy [kev] 3 1 5.26: APD γ 5.3.3 5.25 NaI(Tl) CsI(Tl) 122keV γ 59.5keV 22.2keV GSO(Ce) 122keV LaBr 3 (Ce) 31.keV 1333keV 59.5keV 662keV NaI CsI GSO LaBr 3 8.6% 6.4% 1.% 4.% LaBr 3 (Ce) 5.13 5.23 5.24 133 Ba 356keV 4 356keV 384keV 57 Co 136keV (122keV ) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 46

5.26 662keV ( ).55±.2 E 8.6 NaI 662keV ( ).42±.3 E 6.4 CsI 662keV (% FWHM) = ( ).69±.6 E 1. GSO 662keV ( ).7±.2 E 4. LaBr 3 662keV CsI(Tl) 22.2keV 31.keV E.5 (5.1) APD PIN PD 7 CsI(Tl)+PIN 59.5keV CsI(Tl)+APD 22.2keV PIN APD APD 5.27 CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) APD CsI(Tl) APD LaBr 3 (Ce) LaBr 3 (Ce)+APD APD Labr 3 (Ce) APD APD 1.3 (4.6) 1/ 1.3 662keV 3.5% NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) 662keV 7.5% 47

5.27: APD 5.4 PMT(BA) APD PMT(BA) APD CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 122keV 356keV 662keV 5.14 5.28 5.14: 3 PMT (% FWHM) (kev) PMT(BA) APD 122 11.6 (.14) 12.6 (.24) CsI(Tl) 662 6.9 (.3) 6.4 (.4) 1333 4.9 (.3) 4.8 (.2) 122 7.3 (.6) 13.4 (.18) LaBr 3 (Ce) 662 3.2 (.1) 4. (.2) 1333 2.3 (.1) 2.7 (.2) 48

137 Cs 137 Cs 1 CsI(Tl)+PMT(BA) 1 LaBr 3 (Ce)+PMT(BA) Counts (normalized).8.6.4 CsI(Tl)+APD Counts (normalized).8.6.4 LaBr 3 (Ce)+APD.2.2 4 45 5 55 6 65 7 75 8 Energy [kev] 5 55 6 65 7 Energy [kev] 5.28: PMT(BA) APD CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) CsI(Tl) 565nm PMT(BA) APD 6% 8% 662keV 6.9% 6.4% APD PMT(BA) 6/8 =.3 6.9%.3 = 2.% APD PMT(BA) LaBr 3 (Ce) 38nm BA APD 25% 65% 662keV 3.2% 4.% APD PMT(BA) 25/65 =.6 3.2%.6 = 2.% APD PMT(BA) 5.3.3 APD 1.3 1.3 APD 2.% 1.3 = 2.3% APD 5.5 MPPC Multi-Pixel Photon Counter 5.5.1 MPPC MPPC γ MPPC GSO(Ce) 49

5.3: GSO(Ce)+MPPC 5.29: MPPC γ γ MPPC S1362-33-5C MPPC ORTEC571 MCA 5.31.5µs 5.31: 5

5.5.2 MPPC MPPC 3mm 3mm 13mm GSO(Ce) 137 Cs 662keV γ TDS 224 5.32 GSO(Ce) PMT(BA) MPPC 7V PMT 1V 5.32: GSO(Ce) MPPC( ) 662keV 137 Cs γ MPPC 5.5.3 MPPC 1 2 N fired = N total [1 exp( a N photon )] (5.2) N fired N total N photon 122keV 1333keV 22.±1. 3.6.5µs 73.[V] 5.33 Ch. = a (exp( b E)) 5.2 51

Energy- 35 3 Peak 25 2 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy[keV] 5.33: 1173keV 662keV 5.5.4 MPPC MPPC GSO(Ce) 3mm 3mm 13mm 241 Am 133 Bq 57 Co 22 Na 137 Cs 22.±1. 6.3.5µs 73.[V] 5.34 5.35 59.5keV 81.keV 4 122keV 356keV 511keV 662keV PMT MPPC 3mm 3mm 13mm GSO(Ce) PMT(BA) 5.2 1[V].5µs 6.9 21.±1. 3mm GSO(Ce) MPPC PMT(BA) 5.15 5.36 122keV 52

5.15: GSO(Ce) MPPC PMT(BA) % FWHM) (kev) MPPC PMT(BA) 241 Am 59.5 28.9 (.47) 133 Ba 81. 2.6 (.24) 19 Cd 88. 2. (.32) 57 Co 122 28.7 (.58) 17.6 (.31) 133 Ba 356 15.9 (.55) 11.4 (.3) 22 Na 511 14.3 (.21) 8.7 (.7) 137 Cs 662 12. (.16) 8.1 (.9) 53

am241_59.5kev co57_122kev 25 2 59.5keV 1 8 122keV 15 1 6 4 5 2 1 2 3 4 5 6 ba133_356kev 3 2 4 6 8 1 na22_511kev 2 25 2 15 1 356keV 18 16 14 12 1 8 6 511keV 5 4 2 5 1 15 2 25 3 5 1 15 2 25 3 35 4 cs137_662kev 18 16 14 12 1 8 6 662keV 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 5.34: GSO(Ce)+MPPC 54

Peak Energy-, GSO(Ce)+MPPC 35 3 25 2 15 1 fit using 122-662keV Resolution (FWHM) [%] 3 2 1 Energy-Resolution gso+mppc gso+pmt 5 1 2 3 4 5 6 7 Energy[keV] 6 7 8 91 2 3 4 5 6 Energy [kev] 5.35: 5.36: GSO(Ce) + MPPC : Resolution[%] = 12. (E/662[keV]) (.51±.1) (5.3) GSO(Ce) + PMT(BA) : Resolution[%] = 8.1 (E/662[keV]) (.48±.1) (5.4) PMT MPPC 662keV 5.37 137 Cs 1 GSO(Ce)+PMT(BA) GSO(Ce)+MPPC Counts (normalized).8.6.4.2 4 5 6 7 8 9 Energy [kev] 5.37: 55

5.5.5 GSO(Ce) 44nm PMT(BA) 23% MPPC 4% MPPC MPPC 662keV 12.% PMT(BA) 8.1% PMT 5.5.6 : MPPC 22 Na 22.±1. 2.5µs 511keV MPPC MCA Q = C (V V BR ) 5.38 voltage-channel 35 3 Peak 25 2 15 1 5 68 68.2 68.4 68.6 68.8 69 69.2 69.4 69.6 Bias Voltage [V] 5.38: = (1688 ± 55) V [V] + ( 1.14 1 5 ± 3.8 1 3 ) (5.5) 56

67.5 ± 3.1[V] 5.5.7 : MPPC 22 Na 5 1 511keV 22.±1. 5.5µs 73.[V] 1 2175 1.2% Time- 22 219 Peak 218 217 216 215 1 2 3 4 5 Time [min] 5.39: 57

6 γ R6231 S8664-11 6.1 6.1.1 R6231 5.2 NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 4 9V 2µs 6 LaBr 3 (Ce) 137 Cs 662keV MCA 495 2. ± 1 γ NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) 57 Co 122keV 133 Ba 356keV 22 Na 511keV 137 Cs 662keV LaBr 3 (Ce) 57 Co 122keV 133 Ba 276 33 356keV 137 Cs 662keV 6.1.2 133 Ba 137 Cs 6.1 356keV 662keV 6.2 GSO 6.1 LaBr 3 (Ce) NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) 6.2 LaBr 3 (Ce) 133 Ba 4 137 Cs 662keV GSO(Ce) 356keV 1.2% 662keV 8.5% 58

133 Ba 5 1 4 1 3 1 2 1 356keV 356keV GSO CsI NaI LaBr3 276,33,356,384keV 356keV 137 Cs 4 1 3 1 2 1 GSO CsI NaI LaBr3 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 5 1 15 2 25 3 35 4 6.1: + 133 Ba 137 Cs 133 Ba Counts (normalized) 1.8.6.4 Energy Resolution @356keV NaI : 9.5% CsI : 8.2% LaBr3 : 4.4% 33keV 276keV NaI CsI LaBr3 356keV Counts (normalized) 137 Cs.8.6.4 1 Energy Resolution @662keV NaI : 7.8% CsI : 6.8% LaBr3 : 3.3% NaI CsI LaBr3.2 384keV.2 22 24 26 28 3 32 34 36 38 4 42 44 Energy [kev] 4 45 5 55 6 65 7 75 8 Energy [kev] 6.2: + 133 Ba 356keV 137 Cs 662keV 6.1.3 6.1 356keV 662keV 6.1 6.1: NaI(Tl) NaI(Tl) CsI(Tl) GSO(Ce) LaBr 3 (Ce) 1.76.3 1.7 1.7.2 1.6 59

6.2 662keV 48keV γ γ 2.1 6 CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) NaI(Tl) γ φ = 13mm h = 13mm NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) 6.2 NaI(Tl) γ CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) CsI(Tl) 1 1 1mm 3 γ 6.2 APD 6.2.1 APD R6231 5.3 NaI(Tl) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 3 APD 4V 2µs 7.2 APD CsI(Ce) 137 Cs 662keV MCA 495 2. ± 1 γ NaI(Tl) CsI(Tl) 57 Co 122keV 133 Ba 356keV 22 Na 511keV 137 Cs 662keV LaBr 3 (Ce) 57 Co 122keV 133 Ba 33 356keV 137 Cs 662keV 6.2.2 133 Ba 137 Cs 6.3 356keV 662keV 6.4 6.1 APD CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) NaI(Tl) 6.2 LaBr 3 (Ce) 356keV 384keV 6

133 Ba 4 1 3 1 2 1 356keV 276,33,356,384keV NaI CsI LaBr3 356keV 137 Cs 4 1 3 1 2 1 NaI CsI LaBr3 5 1 15 2 5 1 15 2 25 3 35 4 6.3: +APD 133 Ba 137 Cs 133 Ba Counts (normalized) 1.8.6.4 Energy Resolution @356keV NaI : 1.9% CsI : 7.7% LaBr3 : 5.9% 33keV 276keV NaI CsI LaBr3 356keV 137 Cs Counts (normalized) 1.8.6.4 Energy Resolution @662keV NaI : 8.9% CsI : 6.4% LaBr3 : 4.3% NaI CsI LaBr3 662keV.2 384keV.2 22 24 26 28 3 32 34 36 38 4 42 44 Energy [kev] 4 45 5 55 6 65 7 75 8 Energy [kev] 6.4: +APD 133 Ba 356keV 137 Cs 662keV 6.2.3 6.3 356keV 662keV 6.2 APD 6.2 NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) 415nm 38nm APD 25% APD 7% CsI(Tl) CsI(Tl) 565nm 1% APD 8% 61

6.2: APD NaI(Tl) NaI(Tl) CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) 1 2.1 1.6 6.4 6.1.3 6.2 CsI(Tl) NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) APD 5.3.3 NaI(Tl) LaBr 3 (Ce) APD 62

7 7.1 PIN PD γ 2 5.1 CsI(Tl) PIN PD 7.1.1 5.1 2 1. CsI(Tl) PIN PD 2. PIN PD 2 APD 7.1: PIN PD 2 63

7.1.2.5 1 2 3 6 1µs 22 Na 57 Co 6 Co 137 Cs 4 γ 5..1 γ 122 511 662 1173 1333keV 2µs 122keV 7.1.3 5.1.2 7.2 122 1173keV 2 µs 662keV 5.1 7.6% 6 1µs 6% TDS 224 18 511keV Energy Resolution(FWHM) [%] 16 14 12 1 8 6 4 662keV 1333keV 2 2 4 6 8 1 Shaping time [µs] 7.2: CsI(Tl)+PIN 7.2 CsI(Tl)+PIN PD 7.2.1 2 6 1µs γ 12 99 95 2µs 22. ± 1 64

6 1µs 21.5 ± 1 7.2.2 7.1 1µs 1µs 7.4 2 1µs 7.3 7.1: CsI(Tl)+PIN γ (% FWHM) (kev) = 2 µs = 6 µs = 1 µs 241 Am 59.5 41.1 (.71) 32.1 (.37) 31.2 (.37) 133 Ba 81. 31.2 (.44) 23.1 (.29) 24. (.41) 19 Cd 88. 3. (.35) 22. (.31) 22.6 (.46) 57 Co 122 27.2 (.24) 18.8 (.28) 18.6 (.33) 133 Ba 356 11. (.26) 8.8 (.13) 7.6 (.26) 22 Na 511 8.8 (.2) 7.1 (.2) 6.8 (.3) 137 Cs 662 7.5 (.3) 6.3 (.3) 5.9 (.4) 6 Co 1173 5.1 (.5) 4.2 (.4) 4. (.4) 22 Na 1275 5.3 (.2) 4.4 (.3) 4.1 (.5) 6 Co 1333 5.1 (.3) 4.3 (.3) 4.1 (.3) 2µs 22. ±.5 6 1µs 21.5 ±.5 65

Energy-, Shaping time = 1 µs 4 35 3 fit using 122-1333keV Peak 25 2 15 Residual [%] 1 5 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] Energy-Residual, Shaping time = 1 µs 14 12 1 8 6 4 2 Energy resolution, CsI(Tl)+PIN Energy resolution(fwhm) [%] 4 3 2 1 4 Shaping time = 2 µs Shaping time = 1 µs -2 2 4 6 8 1 12 14 Energy [kev] 2 1 Energy [kev] 3 1 7.3: CsI(Tl)+PIN γ 1µs 2 1µs 66

am241_59.5kev 2 18 16 14 59.5keV 12 1 8 6 4 2 5 1 15 2 25 3 cd19_88.kev 14 12 1 88.keV 8 6 4 2 5 1 15 2 25 3 35 4 45 co57_122kev 12 1 122keV ba133_81., 356keV 9 8 7 81.keV 8 6 4 6 5 4 3 356keV 2 2 1 1 2 3 4 5 6 cs137_662kev 2 4 6 8 1 12 na22_511, 1275keV 25 2 15 1 5 662keV 9 8 7 6 5 4 3 2 1 511keV 1275keV 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 5 1 15 2 25 3 35 4 co6_1173, 1333keV 6 5 4 3 2 1173keV 1333keV 1 5 1 15 2 25 3 35 4 7.4: 1µs CsI(Tl)+PIN γ 67

7.2.3 CsI(Tl) 122keV 7.3 7.3 2µs 1µs 662keV ( ).65±.3 E 7.5 =2µs 662keV (% FWHM) = ( ).65±.4 E 5.9 =1µs 662keV E.5 (7.1) CsI(Tl)+PIN γ 1µs CsI(Tl) 1ns TDS 224 7.5 1µs 1µs 68

oscilloscope, CsI(Tl)+PIN.4.3 1 µ s.2 Voltage [V].1 -.1 -.2 -.5.5.1.15.2 time [s] 7.5: CsI(Tl)+PIN 662keV γ 7.3 APD γ 2 7.1 CsI(Tl)+PIN γ 5.3 APD 6.4% @662keV 2µs APD PIN PD APD 1ns CsI(Tl) 25ns LaBr 3 (Ce) CsI(Tl)+APD LaBr(Ce)+APD γ CsI(Tl) LaBr 3 (Ce) APD γ 2 1µs APD 4V CsI(Tl) 2µs 4.2 1µs 3.4 LaBr 3 (Ce) 5 2. ± 1 122keV 57 Co 2µs 5.3 APD 5.3 7.2 7.3 69

CsI(Tl)+APD 1µs CsI(Tl)+PIN LaBr 3 (Ce)+APD 1µs 133 Ba 276keV 33keV 7.2: CsI(Tl)+APD γ (% FWHM) (kev) = 2 µs = 1 µs 57 Co 122 13.4 (.25) 16.4 (.23) 133 Ba 356 8.8 (.17) 8.2 (.15) 22 Na 511 7.1 (.7) 137 Cs 662 6.8 (.7) 6.3 (.6) 6 Co 1173 4.9 (.8) 4.6 (.5) 22 Na 1275 4.8 (.6) 6 Co 1333 5.1 (.6) 4.6 (.4) 2.±1 2µs 22 Na 7.3: LaBr 3 (Ce)+APD γ (% FWHM) (kev) = 2 µs = 1 µs 57 Co 122 12.1 (1.97) 23.7 (.57) 133 Ba 276 6.7 (.21) 33 6.6 (.8) 356 5.9 (.3) 8.2 (.41) 22 Na 511 4.7 (.1) 6.8 (.2) 137 Cs 662 4. (.2) 5.4 (.3) 6 Co 1173 2.8 (.2) 3.4 (.3) 22 Na 1275 2.9 (.2) 3.5 (.2) 6 Co 1333 2.7 (.1) 3.3 (.2) 2.±1 CsI(Tl)+APD 1µs 2µs 7.2 CsI(Tl) LaBr 3 (Ce)+APD LaBr 3 (Ce) 25ns 7

TDS 224 7.6 LaBr 3 (Ce) oscilloscope, CsI(Tl)+APD 1.4 1.2 1 1 µs oscilloscope, LaBr3(Ce)+APD 1.8 Voltage [V].8.6.4.2 Voltage [V].6.4.2 -.2 -.5.5.1.15.2 Time [s] -.5.5.1.15.2 Time [s] 7.6: CsI(Tl)+APD LaBr 3 (Ce)+APD 662keV γ 71

8 γ LaBr 3 (Ce) 2.9% @662keV 5.2 APD 4.% @662keV 5.3 APD CsI(Tl) 5.4 APD 7 PIN MPPC 5.5 GSO(Ce) 12.%(@662keV) 8.1% 3.2 3.3 5.2 5.4 5.5 72

γ P6 73

[1] http://jp.hamamatsu.com [2] 26 1994 [3] 1986 [4] γ 26 [5] 22 [6] γ 24 [7] MPPC 28 74