放射線検出器の応答メカニズムの解明に向けたPHITSの飛跡構造計算の開発とその応用

Development and application of PHITS track structure calculations to elucidate the response mechanisms of radiation detectors

平田 悠歩   ; 甲斐 健師   ; 小川 達彦   ; 松谷 悠佑  ; 佐藤 達彦   

Hirata, Yuho; Kai, Takeshi; Ogawa, Tatsuhiko; Matsuya, Yusuke; Sato, Tatsuhiko

放射線の安全な使用には放射線検出器による線量の正確な評価が必須である。しかし、放射線の種類によっては検出器の出力が線量に対して非線形となり、線量を正しく評価できない問題がある。このような検出器の課題を解決するためには検出器の出力が変化するメカニズムを理論的に解析することが重要である。放射線輸送計算コードPHITSには放射線の挙動を高い精度で追跡する飛跡構造解析モードが実装されており、このモードを用いれば放射線が検出されるまでの挙動を精密に模擬することが可能である。本解説論文では、検出器物質中の電子線の挙動を追跡するために開発された任意物質用電子線飛跡構造解析モード(ETSART)について紹介した。さらに、PHITSの飛跡構造解析モードを用いてイオン線を照射した際の蛍光体の消光現象を再現した応用例も紹介した。

Accurate dose evaluation by radiation detectors is crucial for the safe use of radiation. However, with certain types of radiation, the output from detectors can be nonlinear relative to the dose, thereby hindering correct dose assessments. To address these issues, it is vital to theoretically analyze the mechanisms affecting detector outputs. The radiation transport code PHITS includes a track structure analysis mode that precisely tracks radiation behavior. This review paper introduces the newly developed Electron Trajectory Structure Analysis Mode for Arbitrary Materials (ETSART), which facilitates the tracking of electron beams in various detector materials. Additionally, we present an example of phosphor quenching under ion beam irradiation, as analyzed using the PHITS track structure mode.