Measurement of neutron yields from a water phantom bombarded by 290 MeV/u carbon ions

290MeV/u炭素イオン入射における水ファントムからの中性子生成量の測定

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

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

重粒子線治療では、患者体内に入射した重イオンビームによる核反応により、中性子をはじめとする2次放射線が生成される。重粒子線施設における治療室の遮へい設計のためには、患者を線源とした2次中性子の放出エネルギー及び角度分布を精度よく知る必要がある。これまでに測定された実験データは、独国GSIグループによる前方角度領域におけるもののみである。そこでわれわれは、放射線医学総合研究所HIMACにおいて、患者を模擬した水ファントムに治療に用いる290MeV/uの炭素ビームを入射し、15度から90度の広い角度領域で中性子生成量を測定した。水ファントムは厚さ20cmであり、入射炭素イオンはファントム内で完全に停止する。中性子検出器には、液体有機シンチレータNE213を採用し、その検出効率はSCINFUL-QMDコードを用いて求めた。中性子エネルギーは、飛行時間(TOF)法にて決定した。床散乱の寄与を評価するため、水ファントムとシンチレータの間に鉄製のシャドウバーを挿入した測定も行った。データ解析において、荷電粒子及び線によるイベントを除去することにより、広い放出エネルギー、放出角度における中性子エネルギースペクトルの導出に成功した。また、取得した実験データとPHITSコードによる計算結果との比較を通して、PHITSコードの重粒子線治療施設の遮へい設計への応用についても議論した。

Heavy ion cancer therapy has been increased by reason of its clinical advantages. During the treatment, the secondary particles such as neutron and -ray are produced by nuclear reactions of a heavy ion incidence on a nucleus in a patient body. Estimation of the secondary neutrons yields data is essential for assessment of radiation safety on both of workers and public in treatment facilities. Neutron energy spectra from a water phantom simulating the patient body were obtained at GSI only for forward directions. We measured the neutron yields from carbon ion incident on a water phantom in wide angular range from 15 to 90 with the therapeutic ion energy.