原子力機構の生物照射用集束式重イオンマイクロビーム装置

Focusing microbeam system of JAEA-Takasaki

舟山 知夫; 坂下 哲哉; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 横田 裕一郎; 和田 成一*; 神谷 富裕; 横田 渉; 小林 泰彦

Funayama, Tomoo; Sakashita, Tetsuya; Oikawa, Masakazu*; Sato, Takahiro; Yokota, Yuichiro; Wada, Seiichi*; Kamiya, Tomihiro; Yokota, Wataru; Kobayashi, Yasuhiko

原子力機構・高崎量子応用研究所・TIARAではAVFサイクロトロンの垂直ビームラインにコリメーション式マイクロビーム装置を設置し、バイスタンダー効果研究などで成果を挙げてきた。しかし、コリメーションによるマイクロビーム形成では、形成できるビームサイズに限界がある。現在のマイクロビーム利用研究では、細胞そのものに加え、細胞内小器官への放射線障害が細胞死に与える影響にも関心が高まっており、より径の小さいビームが求められている。そこで、磁気レンズによる集束式マイクロビーム装置を従来の装置とは異なるビームラインに新規に設置した。集束式ビームはサブミクロンのビームが形成可能でかつコリメーター周辺部による散乱がない。加えて、ビームスキャナでビームの高速なスキャンを行うことで、細胞への高速連続照射が実現可能になる。この集束式マイクロビーム装置を用いて、直径1m以下のビームを真空中で形成することに成功した。形成したビームを大気中に取り出し、CR39を照射してビームの分布を測定したところ、大気中でも、従来のマイクロビーム装置よりも微細な5m径以下のビームを得ることができた。

We installed new focusing microbeam system at a vertical beam line of AVF cyclotron of TIARA, JAEA. New system is equipped with a quadruplet quadrupole lens system for higher spatial resolution and with an X, Y beam scanner for fast hitting of single ion to micron scaled samples like a biological cell. In vacuum, a microbeam generated by the system had spatial resolution of less than 1 m. The beam was extracted into the atmosphere, and its spatial distribution of ion was observed by irradiating ion track detector, CR39, at just beneath a vacuum window made by Kapton film of 8 m thick. The spatial resolution of beam extracted in air was less than 5 m, indicating that finer microbeam was generated by new focusing microbeam system. New cell targeting system for this microbeam system, which is designed to target and irradiate biological materials more precisely, is currently under development.