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Measurement of 100 MeV/u carbon incident neutron production cross sections on a carbon target

炭素ターゲットへの100MeV/u炭素入射による中性子生成断面積の測定

執行 信寛*; 魚住 裕介*; 上原 春彦*; 西澤 知也*; 水野 貴文*; 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*; Mizuno, Takafumi*; Satoh, Daiki; Sanami, Toshiya*; Koba, Yusuke*; Takada, Masashi*; Matsufuji, Naruhiro*

重粒子線がん治療では、患者の体内に入射した重イオンによる核反応で中性子や$$gamma$$線等の二次放射線が発生する。これら二次放射線による患部外臓器への線量付与とそれに伴う二次発がんリスクを評価するためには、核反応で生成する放射線の生成断面積データが不可欠となる。平成23年度までに、治療に用いる290MeV/u炭素イオンと生体構成元素である炭素,窒素及び酸素との核反応による中性子生成断面積データを、広い生成エネルギーと角度領域において取得し、粒子・重イオン輸送コードシステムPHITSの核反応模型の精度検証を行った。平成24年度は、人体内で減速した炭素イオンが起こす核反応を調べるため、100MeV/u炭素イオンを炭素ターゲットに入射した際の断面積を測定した。実験は、放射線医学総合研究所HIMAC加速器にて実施した。6台のNE213液体有機シンチレータを、ビーム軸から15$$^{circ}$$, 30$$^{circ}$$, 45$$^{circ}$$, 60$$^{circ}$$, 75$$^{circ}$$及び90$$^{circ}$$方向に配置し、広い角度領域での測定を可能にした。中性子の運動エネルギーは飛行時間法によって決定し、入射エネルギーから約1MeVまでのエネルギー領域におけるデータ取得に成功した。NE213シンチレータの中性子検出効率は、機構が開発したSCINFUL-QMDコードにより求めている。取得した実験データはPHITSの計算値と比較し、核反応模型では再現の難しい低ネルギー重イオン入射反応の精度を検証した。

Heavy ion cancer therapy has been increased by reason of its clinical advantages. During the treatment, the secondary particles such as neutron and $$gamma$$-ray are produced by nuclear reactions of a heavy ion incidence on a nucleus in a patient body. Estimation of double differential cross sections of secondary neutron is important to risk assessment of extra dose to organs in the vicinity of the irradiated tumor. Accurate data in neutron energy around 1 MeV is required because neutron in the energy region has large relative biological effectiveness. Neutron double differential cross sections by inducing 290 MeV/u carbon ion to bio-elements have been obtained experimentally. In order to have knowledge of neutron production by deceleration carbon in a human body, we measured the neutron yields from carbon ion incidence on a carbon target of neutron energy below 1 MeV in wide angular range from 15$$^{circ}$$ to 90$$^{circ}$$ with 100 MeV/u.

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