Review of the microdosimetric studies for high-energy charged particle beams using a tissue-equivalent proportional counter

津田 修一; 佐藤 達彦; 小川 達彦; 佐々木 慎一*

JPS Conference Proceedings (Internet), 11, p.060004_1 - 060004_6, 2016/11

https://doi.org/10.7566/JPSCP.11.060004

高エネルギー荷電粒子に対する生物学的効果を評価するうえで、細胞内の微小な領域中のビーム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に関する情報は重要である。本研究では機構で開発した生物学的線量評価モデルに組み込まれているエネルギー付与分布計算モデルの精度検証を行うために、種々の高エネルギー荷電粒子ビームに対する線エネルギー()分布測定を実施してきた。放射線計測器に関する国際会議において、原子力機構で開発した高エネルギー荷電粒子に対する分布測定用の壁なし型組織等価比例計数管について紹介するとともに、これまでに行った一連の研究成果を報告する。

Wall-less型組織等価比例計数管を用いた重荷電粒子線のエネルギー付与分布測定

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*

KEK Proceedings 2011-8, p.100 - 108, 2011/12

http://www-lib.kek.jp/cgi-bin/kiss_prepri.v8?KN=201125008exit=8.

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。本研究では重イオン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(分布)の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(Wall-less TEPC)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,炭素ビーム等に対する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以外に、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り、機構で開発された計算モデルは、炭素線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が示された。

Analysis of the effect of structural materials in a wall-less tissue-equivalent proportional counter irradiated by 290 MeV u carbon beam

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

Radiation Protection Dosimetry, 143(2-4), p.450 - 454, 2011/02

https://doi.org/10.1093/rpd/ncq536

重粒子線に対する生物効果を評価するうえで、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に関する知見は重要である。本研究では重イオンの飛跡沿いに生成される高エネルギー電子(線)を含んだ線エネルギー分布(y分布)を精密に測定するために、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HIMACにおいて核子あたり500MeVのアルゴンビームを用いた直径0.72mの細胞サイズを模擬した領域に対する照射実験を行った。本実験で得た測定データを粒子・重イオン汎用モンテカルロコードPHITSに組み込まれた生物線量計算モデルによる計算と比較し、線量平均したyを算出した結果、アルゴンビームによるエネルギー付与割合はLETに基づく推定値の約5060%となり、4050%のエネルギーは飛跡から離れた位置に付与されることがわかった。講演では実験の詳細を述べるとともに、線の生成に関する検討結果等について発表する。

Measurement of deposit energy distribution of heavy ions using a wall-less tissue equivalent proportional counter

津田 修一; 佐藤 達彦; 佐藤 大樹; 高橋 史明; 遠藤 章; 佐々木 慎一*; 波戸 芳仁*; 佐波 俊哉*; 齋藤 究*; 高田 真志*

HIMAC-134 (CD-ROM), p.227 - 228, 2010/06

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。本研究では重イオン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)の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た実験を行っている。2年目の本年度には測定感度を向上させた信号検出部を用いて核子あたり290MeV炭素ビーム及び150MeVヘリウムビームに対するy分布データを取得し、計算モデルの精度を検証した。その結果、機構で開発された計算モデルは炭素ビームに対する実験値をよく再現することがわかった。

Evaluation of delta-rays production in a wall-less tissue equivalent proportional counter irradiated by energetic heavy ion beams

津田 修一; 佐藤 達彦; 岩瀬 広*; 波戸 芳仁*; 佐々木 慎一*

KEK Proceedings 2009-6, p.90 - 95, 2009/11

重粒子線による生物効果を細胞・生物照射実験データに基づいて評価するためには、重粒子線の飛跡及びその近傍の精密なエネルギー付与分布情報が必要である。本研究では重粒子線照射によって人体代替物質内に生成される飛跡沿いの線エネルギー分布(y分布)を取得するために、高エネルギー二次電子(線)を測定可能な壁なし型の組織等価比例計数管(壁なしTEPC)を製作し、種々の重粒子線を用いた照射実験を行っている。今回、電子・光子輸送計算コードEGSを用いたモンテカルロ計算手法によって、壁あり/なしの各TEPC中に生成される線のエネルギー分布を計算によって評価し、重イオンビーム照射によるTEPCの特性について考察を行った。その結果、線の厳密なエネルギー付与測定に関して、壁なしTEPCの優位性を定量的に明らかにするとともに、測定したy分布についての理論的な解釈が可能となった。

Progress in R&D efforts on the energy recovery linac in Japan

坂中 章悟*; 吾郷 智紀*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; 原田 健太郎*; 平松 成範*; 本田 融*; et al.

Proceedings of 11th European Particle Accelerator Conference (EPAC '08) (CD-ROM), p.205 - 207, 2008/06

コヒーレントX線,フェムト秒X線の発生が可能な次世代放射光源としてエネルギー回収型リニアック(ERL)が提案されており、その実現に向けた要素技術の研究開発が日本国内の複数研究機関の協力のもと進められている。本稿では、ERL放射光源の研究開発の現状を報告する。

Gain saturation of nickel-like silver and tin X-ray lasers by use of a tabletop pumping laser system

河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 佐々木 明; 長谷川 登; Kilpio, A.*; 難波 慎一; 永島 圭介; Lu, P.; 高橋 謙次郎; et al.

Physical Review A, 66(3), p.033815_1 - 033815_7, 2002/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevA.66.033815

銀及び錫のスラブターゲットに線集光したCPAガラスレーザー光(時間幅4ピコ秒のプリパルスと加熱パルス。パルス間隔1.2ナノ秒)を照射した。本実験ではレーザーの集光光学系に階段ミラーを導入することにより励起光を疑似進行波とし、それにより波長13.9nmと12.0nmの過渡励起電子衝突レーザーにおいて飽和増幅を達成した。利得係数は銀レーザーで35 [1/cm],錫レーザーで30[1/cm]であった。入力エネルギーは各々12J及び14Jであり、小型励起光源を用いた過渡励起電子衝突レーザーとしては最短波長での飽和増幅である。実験的に評価した飽和強度と理論計算による予測との比較から、X線レーザーの線幅としてイオン温度に起因する不均一拡がりと、レーザー準位の衝突励起脱励起に起因する衝突拡がりの両方が、ニッケル様イオンレーザーの場合には重要であることを見い出した。流体コードと衝突輻射モデルを組み合わせた計算に、この線幅の効果を取り入れることにより、実験的に観測されたレーザー線利得の発生位置及びその利得係数の大きさをほぼ再現することができた。

高レベル放射性廃液の群分離に関する研究 第2報D2EHPAおよびD2EHPA-M2EHPA混合溶媒による抽出試験

堤 健一*; 片山 博*; 角田 直己; 根本 慎一*; 小林 洋昭; 佐々木 憲明; 都築 清次*; 池田 諭志*

PNC TN841 76-48, , 1976/12

PNC-TN841-76-48.pdf:1.09MB

この試験は,動燃再処理工場と同様なPurex工程から発生する高放射性廃液を対象として行なった。動燃の再処理プロセスでは,ウラン,プルトニウムのみ回収し,アメリシウム,ネプツニウム等の超ウラン元素は,全て高放射性廃液に混入する。また,第1抽出工程(共除染工程)で使用したTBPを洗浄するNa2CO3の一部も高放射性廃液中に混入し,そのNa濃度は約1mol/l程度となることが推定される。

壁なし組織等価比例計数管の製作及び基礎特性評価

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

no journal, , 

重イオンによる生物効果を細胞・生物照射実験データに基づいて評価するためには、二次的に生成される種々の荷電粒子に対するエネルギー付与分布情報は重要である。本研究では重イオン照射によって人体代替物質内に生成される二次荷電粒子、特に精密な測定の困難な高エネルギー電子(線)によるエネルギー付与分布測定用の計測器を製作した。50m径のステンレス製ワイヤーで囲まれた微小な有感領域を有する壁なし組織等価比例計数管(TEPC)は、容器内を筋肉と元素組成について等価なガスで満たし圧力を変えることにより、細胞レベルの領域内のエネルギー付与分布を測定可能である。Cm-244線源等を用いて本TEPCのガス増幅率,線エネルギー分布データ等を測定した結果、本TEPCは重イオンビーム照射実験に適用可能であることがわかった。

壁なし組織等価比例計数管を用いた290MeV/u炭素線に対するエネルギー付与分布測定

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

no journal, , 

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人体組織内の詳細なエネルギー付与分布データは重要である。本研究では重イオン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)の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(TEPC)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実験を行った。核子あたり290MeVの炭素ビームに対するy分布データを取得し、計算モデルによる分布と線量平均のy値に関して比較した結果、測定したyの線量平均値と入射炭素ビームの水中での線エネルギー付与の比は0.73であり、機構で開発した計算モデルで得られる値と一致することがわかった。また得られた線量平均値は、一般の壁ありTEPCで得られる値よりも小さく、高エネルギー炭素ビームによる人体組織内のエネルギー付与を厳密に測定するためには壁なし型のTEPCが不可欠であることを定量的に示した。