LET and dose rate effect on radiation-induced copolymerization in physical gel

物理ゲル中の放射線誘起共重合反応におけるLETおよび線量率効果

中川 清子*; 田口 光正; 木村 敦; 長澤 尚胤; 廣木 章博

Nakagawa, Seiko*; Taguchi, Mitsumasa; Kimura, Atsushi; Nagasawa, Naotsugu; Hiroki, Akihiro

重粒子線治療に利用可能な3次元ポリマーゲル線量計の開発の一環として、マレイミド-スチレン溶液で膨潤した、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)ゲルへの重イオン照射によるLET効果について調べた。TIARA施設において、透明なHPCゲル試料に20MeV Hイオン(LET=2.2eV/nm)、107MeV Heイオン(7.1eV/nm)、50MeV Heイオン(13eV/nm)、320MeV Cイオン(75eV/nm)を照射したところ、白濁化が観測された。この白濁化の感度(単位線量当りの吸光度の増加率)はLET値の増加に伴い減少した。白濁成分についてGPC(ゲル浸透クロマトグラフ)分析したところ、数平均分子量40,000から45,000の高分子の生成が確認され、分子量は照射イオンのLET値にはほとんど影響を受けなかった。以上の結果から、白濁化のLET依存性は、LETの増加に伴い照射初期に生成した活性種の密度が高くなり、ラジカル再結合により消滅したことが原因と考えられる。また、再結合反応を逃れた活性種は一定回数重合し、白濁成分を生成すると考えられる。

N-saturated 2-propanol solutions containing styrene and maleimide were gelled by the addition of hydroxypropylcellulose and irradiated by proton, He and C-ion beams. The trend in the dose rate and LET effects on the yield and molecular weight distribution of the polymer produced in the gel was almost the same in the solution. On the contrary, the dose rate effect in the gel was higher than that in the solution. This effect was accelerated for irradiations by proton as well as heavier ion with a higher LET value.