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論文

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

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*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 4, p.709 - 712, 2014/04

https://doi.org/10.15669/pnst.4.709

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$$gamma$$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。

論文

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

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*; et al.

HIMAC-138, p.237 - 238, 2012/08

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$$gamma$$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$$gamma$$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、$$gamma$$線生成模型の検証・改良に応用される。

論文

In-situ observation of oxygen K-edge fine sructure of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-y}$$ by EELS

新藤 大輔*; 平賀 賢二*; 平林 真*; 菊地 昌枝*; 圧野 安彦*; 古野 茂実; 北條 喜一; 曽我 猛; 大津 仁

Journal of Electron Microscopy, 38(2), p.155 - 157, 1989/00

高温超電導体における超電導の担体は酸素のホールであると考えられている。これを確かめるために、YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{7-y}$$を電顕内でP-EELSを用いて、酸素のK-吸収端近傍のスペクトルを調べた。室温では、ホールに対応するピークが観察されたが、温度を500$$^{circ}$$Cに上げて、酸素の欠損に伴うスペクトルの変化を観察した結果、ホールに対応するピークが消えることが判った。このことは超電導は主に酸素のホールによって起こることがP-EELSによって追試できた。

論文

Deuterium enrichment during ion bombardment in VD$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{0}$$$$_{1}$$ alloys

山口 貞衛*; 小沢 国夫; 吉成 修*; 小岩 昌宏*; 平林 真*

Nuclear Instruments and Methods, 168(1), p.301 - 305, 1980/00

重イオン注入により生成した格子欠陥が、固体中の元素と相互作用して、それらをトラップする現象を見出した。これはion-implantation damage Getteringと呼ばれ、イオンビームの応用工学を拓くものである。核融合炉第1壁の放射線損傷とプラズマ構成原子(水素同位体)の相互作用を模擬するため、Va属-D合金中のV-D,NbV,TaDの各試料に対し、750keV$$^{3}$$Heイオンビームと、D($$^{3}$$He,$$alpha$$)P核反応法を用い、合金中のD濃度の変化を調べ2~3倍増加のGettering効果を見出した。温度効果,ターゲット元素の種類依存性,注入イオンビームのdose依存などを追求した。又トラップの欠陥の種類を明にするため、合金単結晶の$$<$$110$$>$$channeling研究を行い、多重散乱modelによるdamage profileを求め、$$^{3}$$Heイオンのrange profileとの相関を調べた。Radiation Gettaringは原子空孔様のprimaryな欠陥にD原子がトラップされるとして説明出来た。

論文

Deuterium trapping by radiation induced defects in V,Nb and Ta

山口 貞衛*; 吉成 修*; 高橋 純三*; 藤野 豊*; 小沢 国夫; 楢本 洋; 小岩 昌宏*; 平林 真*

Proc.of the 2nd Int.Symp.on Hydrogen in Metals, p.249 - 252, 1980/00

日本金属協会主催で「金属内水素」の国際会議が行われ「水素原子の拡散」に関するセッションで発表する。V-D,Nb-D,Ta-Dの各単結晶に対し、750keV$$^{3}$$Heイオンビームによる照射欠陥の深さ分布をこの欠陥生成に伴う金属内重水素の分布の変化を述べる。

論文

An Ion channeling study of NbO crystals, 1; General investigation

藤野 豊*; 山口 貞衛*; 平林 真*; 高橋 純三*; 小沢 国夫; 土井 健治

Radiat.Eff., 40(4), p.221 - 229, 1979/00

NbO単結晶に対する1MeV重水素イオンのチャネリング効果を研究した。Nb原子に対してはdの後方散乱収率、O原子は$$^{1}$$$$^{6}$$O(d,p)$$^{1}$$$$^{7}$$O$$^{ast}$$核反応のp収率を各々利用した。主な結果は次の通りである。1)d及びp収率の各結晶軸、結晶面周りの角度依存が測定され、得られたdip曲線の半値角と最低収量率がGemmell氏の式と比較し、その一致を見た。2)(111)面の面チャネリングに関する核反応収率は$$pm$$0.18°に2重ピークを示し、Nb及びOの単原子面の繰返し構造を反映して居り、double minimum型の面ポテンシャルに基く計算との対応を行った。

論文

An Ion channeling study of NbO crystals, 2; Neutron and deuteron radiation damage

山口 貞衛*; 平林 真*; 藤野 豊*; 高橋 純三*; 小沢 国夫; 土井 健治

Radiat.Eff., 40(4), p.231 - 237, 1979/00

1.5$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$nvt($$>$$1MeV)中性子照射したNbO単結晶の構造変化を0.9~1.1MeVd$$^{+}$$イオンのラザフォド散乱と$$^{1}$$$$^{6}$$O(d,p)$$^{1}$$$$^{7}$$O$$^{ast}$$核反応収率の測定からd$$^{+}$$イオンチャネリング法で調べた。Nb及びO原子の角副格子のチャネリング効果が前報Iの結論を基にして論じた。明らかにされた主な結果は次の通りである。1)主な軸、及び面チャネル方位の角度収率曲線は中性子照射、によりXmin増加、$$phi$$$$_{1}$$$$_{/}$$$$_{2}$$は減少する。d$$^{+}$$イオン照射でも同様、2)前項1)の結論は25%の空格子を持つSimple Cubic構造のNbO結晶が照射により少し歪んだNacl型構造に変化している。3)$$<$$111$$>$$,$$<$$100$$>$$に比較して$$<$$110$$>$$方位のO原子の変位が異常に大きく、d$$^{+}$$イオン照射によるdose依存性の$$<$$110$$>$$異常と一致した挙動を示す。4)軸方位の$$phi$$$$_{1}$$$$_{/}$$$$_{2}$$測定値にBarrettの式を適応し、各原子の変位値は約0.1$AA$と推定した。5)(111)面チャネルはO原子に関し2重のフラックスピークを示したが、照射により1本のピークに変化し照射によるデチャンネリングを示している。

論文

Channeling studies on the trapping of deuterium in vanadium by oxygen interstitials

小沢 国夫; 山口 貞衛*; 藤野 豊*; 吉成 修*; 小岩 昌宏*; 平林 真*

Nuclear Instruments and Methods, 149(1-3), p.405 - 410, 1978/03

高融点金属中の水素および酸素原子の存在形態を明らかにする目的で、体心立方型V金属中に重水素および第3元素としての酸素をドープしたVの2元および3元系合金のVd.$$_{0}$$$$_{1}$$,VO.$$_{0}$$$$_{2}$$,VO.$$_{0}$$$$_{2}$$D.$$_{0}$$$$_{1}$$,VO.$$_{0}$$$$_{3}$$D.$$_{0}$$$$_{4}$$各単結晶を作成し、重水素および酸素原子のV金属中の格子間位置を決定する研究を行った。用いた手法は、Heの後分散乱法と,$$^{3}$$He(D、P)$$^{4}$$He$$^{1}$$$$^{6}$$O(D,P)$$^{1}$$$$^{7}$$O$$^{ast}$$原子核反応を利用したイオンチャネリング法である。得られた主な結果は次の通りである。1)VD.$$_{0}$$$$_{1}$$系では、重水素はVと同属のNb,Taと同じく4面体格子間位置にある。2)VO.$$_{0}$$$$_{2}$$では、酸素はVの8面体格子間位置にある。3)VO.$$_{0}$$$$_{3}$$D.$$_{0}$$$$_{4}$$の3元合金では重水素は2元素と異なり、8面体格子間位置にある。4)本実験は、金属中の重水素原子が酸素にトラップされクラスタを形成している最初の直接証拠である。

論文

Temperature dependence of the thermal vibrations of deuterium in a Pd$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{8}$$Au$$_{0}$$$$_{.}$$$$_{2}$$ alloy studied by ion channeling

高橋 純三*; 小沢 国夫; 山口 貞衛*; 藤野 豊*; 吉成 修*; 平林 真*

Phys.Status Solidi A, 46(1), p.217 - 223, 1978/01

https://doi.org/10.1002/pssa.2210460127
 被引用回数：10

抄録なし

論文

A Lattice location study of oxygen in vanadium by 1-MeV deuteron channeling

高橋 純三*; 小岩 昌宏*; 平林 真*; 山口 貞衛*; 藤野 豊*; 小沢 国夫; 土井 健治

Journal of the Physical Society of Japan, 45(5), p.1690 - 1696, 1978/00

https://doi.org/10.1143/JPSJ.45.1690
 被引用回数：12

b.c.c型結晶構造を持つV金属中の酸素原子の格子間位置の決定を$$^{1}$$$$^{6}$$O(d、p)$$^{1}$$$$^{7}$$O$$^{ast}$$核反応とラザフォード型後方散乱のd$$^{+}$$イオンビームによるチャネリング手法で決定した。酸素原子はV中の八面体格子間位置を占有する事が明らかになった。又$$<$$100$$>$$$$<$$110$$>$$及び$$<$$111$$>$$の各軸方位に関して観察された核反応によるプロトンのフラックスピークの型状に関して実験結果と連続ポテンシャルモデルによる計算結果の対比を行った。

論文

Flux peaking of channeled ions in interstitial compounds NbO and ZrO$$_{1}$$$$_{/}$$$$_{3}$$

山口 貞衛*; 藤野 豊*; 小沢 国夫; 土井 健治; 高橋 純三*; 小岩 昌宏*; 平林 真*

Phys.Lett.,A, 57(5), p.460 - 462, 1976/05

中性子照射(5$$times$$10$$^{1}$$$$^{9}$$nvt)されたNbO結晶の格子欠陥の原子変位を0.9-1.1MeVd$$^{+}$$イオンを用い、ラザフォド後方散乱と$$^{1}$$$$^{6}$$O(d,p)$$^{1}$$$$^{7}$$O$$^{ast}$$核反応のp粒子の角度依存と用いて測定した。各Nb及びO原子の副格子のチャネリング効果が調べられた。1)照射試料ではチャネリングの角度幅$$psi$$$$_{1}$$$$_{/}$$$$_{2}$$減少しd:pのXminが増加する。これから酸素原子の統計的変位量が明かになった。2)$$<$$111$$>$$,$$<$$110$$>$$に比較して$$<$$110$$>$$のO原子の変位が異常に多く、ion damageのdose依存性の$$<$$110$$>$$異常と一致した挙動を示す。3)600$$^{circ}$$C焼鈍により$$chi$$min,$$psi$$$$_{1}$$$$_{/}$$$$_{2}$$の回復が起っている。

口頭

水ファントムに対する290MeV/u炭素ビーム入射中性子収量の測定

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*

no journal, , 

粒子線がん治療において照射時に患者体内で生成される中性子や$$gamma$$線などの二次放射線の放出エネルギーや角度分布を把握することは、施設の安全設計とそれによる運転員や公衆の放射線防護にとって重要である。本研究では、重粒子線がん治療に利用される290MeV/u炭素ビームを人体を模擬した水ファントムに入射し、生成される中性子の二重微分収量を測定した。実験は、放射線医学総合研究所HIMAC施設にて行った。ファントムは、奥行き20cm,高さ32cm,厚さ1cmのアクリル容器からなり、内部を純水で満たした。中性子検出器には、直径と長さがともに12.7cm及び5.08cmである2種類の液体有機シンチレータを採用した。中性子エネルギーは飛行時間法に基づき導出した。測定角度は15$${^circ}$$から90$${^circ}$$までの6点である。実験値と粒子・重イオン輸送コードシステムPHITSの計算値との比較において、PHITSは実験値をおおむね再現した。しかし、高エネルギー側で実験値を過小評価、低エネルギー側で過大評価することが明らかになった。

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