Development of laser plasma X-ray micro beam in radiation biology

放射線生物影響研究のためのレーザープラズマX線マイクロビームの開発

錦野 将元; 佐藤 克俊; 長谷川 登; 石野 雅彦; 河内 哲哉; 沼崎 穂高*; 手島 昭樹*; 西村 博明*

Nishikino, Masaharu; Sato, Katsutoshi; Hasegawa, Noboru; Ishino, Masahiko; Kawachi, Tetsuya; Numasaki, Hodaka*; Teshima, Teruki*; Nishimura, Hiroaki*

X線マイクロビームの細胞照射によるバイスタンダー効果の研究をはじめとする生物学の分野や、光子活性化療法や線血管造影等の医療,医学分野において単色線パルスの有用性が認識されはじめており、レーザー駆動による単色X線源を実現することができれば、従来の大型放射光施設よりも格段に小型,安価で高輝度な光源として、生物学,医学分野をはじめとする諸分野へ大きな貢献をすることができる。本研究では、高強度レーザーを用いた高輝度単色X線パルス発生として、軟X線レーザーとレーザプラズマKa線の2種類のX線光源を開発し、その単色X線源を用いた放射線生物学への応用研究としてマイクロビーム照射装置の開発を行った。マイクロビーム照射装置は、それぞれ軟X線集光素子を用いて培養細胞集団程度の大きさに集光を行い、マイクロメーターレベルの制御可能なステージを組合せてあり、大気中の培養細胞にX線照射可能である。大阪大学大学院医学研究科・医用物理学講座及び大阪大学レーザーエネルギー学研究センターと共同で軟X線マイクロビーム照射装置の開発及び、がん細胞への放射線生物影響に関する応用研究を行った。

Techniques for generating high energy bright short-pulse Ka X-rays have been rapidly developed in recent progress made in utilizing intense ultrashort laser pulses. The soft X-ray laser (XRL) is also generated from the Laser-Produced Plasma (LPP). A highly spatial coherent XRL is generated by the oscillator-amplifier configuration with two targets. Use of X-ray focusing optics has resulted in focused X-ray beams of submicron spot size being achieved in soft and hard X-ray regions. The short duration of laser produced plasma source could be used as a new source in contrast to conventional X-ray sources in investigating the mechanism of the affect of radiation on biological cells.