Measurements of neutron- and photon-production cross sections from heavy-ion reactions on tissue equivalent elements

生体元素からの中性子及び線生成断面積の測定

魚住 祐介*; 執行 信寛*; 梶本 剛*; 平林 慶一*; 上原 春彦*; 西澤 知也*; 佐藤 大樹   ; 佐波 俊哉*; 古場 裕介*; 高田 真志*; 松藤 成弘*

Uozumi, Yusuke*; Shigyo, Nobuhiro*; Kajimoto, Tsuyoshi*; Hirabayashi, Keiichi*; Uehara, Haruhiko*; Nishizawa, Tomoya*; Satoh, Daiki; Sanami, Toshiya*; Koba, Yusuke*; Takada, Masashi*; Matsufuji, Naruhiro*

本発表では、平成23年度に放射線医学総合研究所のHIMAC加速器を用いて行った研究の成果について報告する。重粒子線がん治療では、入射重イオンと生体組織を構成する元素との核反応から中性子及び線が患者体内で生成される。これらの放射線による二次発がんリスクの評価には、重イオン核反応における生成断面積のデータが不可欠である。平成22年度までの研究では、炭素+炭素及び酸素+炭素反応における中性子生成二重微分断面積を測定し、そのデータを公表した。平成23年度は290MeV/u炭素ビームを窒素化合物ターゲットに入射し、炭素+窒素反応における二重微分断面積を測定した。その結果、下限エネルギー0.6MeVまでの中性子断面積データを精度よく導出することに成功した。この成果をもって、所期の技術目標であった低エネルギー領域までの高精度中性子測定手法の確立は達せられた。今後は、確立した手法を用いて、生体構成元素に対する系統的な断面積データを整備する。また、前年度までのデータから線生成二重微分断面積の導出を行った。得られた実験データは、粒子・重イオン輸送コードシステムPHITSの計算結果と比較され、線生成模型の検証・改良に応用される。

In the heavy-ion radiotherapy, considerable discussion has been attracted regarding the potential for second cancer induction by secondary neutrons produced from the primary heavy-ion fragmentation. It is important to measure energy-angle double-differential cross sections (DDXs) of neutron- and photon-productions in heavy-ion nuclear reactions. Since it is notoriously hard to measure the spectral cross sections of neutrons in an energy range of around 1 MeV where the RBE value reaches at its maximum. In the project by last year, experiments were carried out at the synchrotron HIMAC of NIRS, Japan. The beams were C and O of 290 MeV/u and bombarded a carbon target. In measurements of neutrons and photons were used liquid scintillator detectors of 5" and 2". We have succeeded to lower the neutron energy threshold down to 0.6 MeV. The present results for neutron productions are in reasonable agreements with PHITS. Since our goal in technical aspects has been fulfilled, measurements will be continued for other reactions.