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Systematic measurement of lineal energy distributions for proton, He and Si ion beams over a wide energy range using a wall-less tissue equivalent proportional counter

壁なし型組織等価比例計数管を用いた広いエネルギー範囲の陽子,ヘリウム及びシリコンビームに対する系統的な線エネルギー分布測定

津田 修一; 佐藤 達彦; 高橋 史明; 佐藤 大樹; 佐々木 慎一*; 波戸 芳仁*; 岩瀬 広*; 伴 秀一*; 高田 真志*

Tsuda, Shuichi; Sato, Tatsuhiko; Takahashi, Fumiaki; Satoh, Daiki; Sasaki, Shinichi*; Namito, Yoshihito*; Iwase, Hiroshi*; Ban, Shuichi*; Takada, Masashi*

重粒子線に対する生物効果を実験的に評価するうえで、重粒子線の飛跡及びその近傍における詳細なエネルギー付与分布データは重要である。本研究では重粒子の飛跡沿いに生成される高エネルギー電子を含む線エネルギー分布($$y$$分布)計算モデルの精度検証に必要なデータを取得するために、壁なし型の組織等価比例計数管を製作し、放射線医学総合研究所重粒子線がん治療装置HIMACの重粒子線を利用して実験を行った。核子あたり数100MeVの陽子,ヘリウム,シリコンビーム等に対する$$y$$分布データを取得し、機構で開発された計算モデルで得られる$$y$$分布とその線量平均値を比較した。その結果、これまでに報告した炭素ビームに加え、陽子等他のイオン種についても、測定データは計算結果とほぼ一致することがわかった。これより計算モデルは、炭素ビーム以外の阻止能の異なるイオン種についてもエネルギー付与分布を再現できることを示すとともに、$$y$$分布の線量平均値は生物影響評価の指標として有用であることを示した。

Deposit energy distribution in microscopic site is basic information for understanding of biological effects of energetic heavy ion beams. To estimate RBE, lineal energy, $$y$$, can be an appropriate physical index. In this work, a wall-less tissue equivalent proportional counter has been designed and used for the measurement of $$y$$ distributions, $$y$$$$f$$($$y$$), for 160 MeV H, 150 MeV/u He, 290 MeV/u C, 490 MeV/u Si and 500 MeV/u Ar. Data of $$y$$$$f$$($$y$$) were also obtained in the wide range of LET. The dose-means of $$y$$, $$overline{y}$$$$_{D}$$, were compared with those calculated by the microdosimetric function of PHITS. It is found that the calculated $$y$$$$f$$($$y$$) and $$overline{y}$$$$_{D}$$ agree fairly well with those measured. The values of $$overline{y}$$$$_{D}$$ are larger than those of LET less than $$sim$$10 keV/$$mu$$m because of the discrete energy deposition by delta rays, while the relation is reversed above 10 keV/$$mu$$m. The results indicate that care should be taken in the difference between $$overline{y}$$$$_{D}$$ and LET when the values of RBE of energetic heavy ions are estimated.

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分野:Biology

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