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近藤 恭弘; 長谷川 和男; 東 保男*; 菅原 寛孝*; 吉岡 正和*; 熊田 博明*; 松本 浩*; 内藤 富士雄*; 黒川 真一*
Proceedings of 7th International Particle Accelerator Conference (IPAC '16) (Internet), p.906 - 909, 2016/06
沖縄科学技術大学院大学(OIST)にて、加速器を用いたホウ素中性子捕獲療法(BNCT)装置の開発が計画されている。本研究においては、いばらき中性子医療研究センターにおけるBNCT用リニアックからの知見をもとに、医療用機器としての量産型のパイロットモデルの開発を目標とする。加速器の性能は、中性子生成ターゲットでのビーム電力60kWを想定している。ビームエネルギーは、10MeV程度であり、必要な熱外中性子と、それ以外の、高速および熱中性子、
線との収量比を最適化するように最終的には決定される。エネルギー10MeVとすると、ビーム電流30mA、デューティー20%で40kWが実現可能である。リニアックの構成は、ECRイオン源、2ソレノイド型LEBT、4-ヴェーンRFQ、アルバレ型DTLと、これまでの開発実績のある技術を用いる。RFQおよびDTLの共振周波数は、352MHZ程度を予定している。医療用機器においては、十分な信頼性と、加速器の非専門家による容易な運転が要求され、加速器機器の中でも複雑な構成となる大強度陽子リニアックにおいて、これらを達成することも、重要な開発目標となる。本論文では、この、BNCT用陽子リニアックの基礎設計について述べる。
近藤 恭弘; 長谷川 和男; 東 保男*; 熊田 博明*; 黒川 真一*; 松本 浩*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*
Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.948 - 950, 2015/09
沖縄科学技術大学院大学(OIST)にて、加速器を用いたホウ素中性子捕獲療法(BNCT)装置の開発が計画されている。本研究においては、いばらき中性子医療研究センターにおけるBNCT用リニアックからの知見をもとに、医療用機器としての量産型のパイロットモデルの開発を目標とする。加速器の性能は、中性子生成ターゲットでのビーム電力60kWを想定している。ビームエネルギーは、10MeV程度であり、必要な熱外中性子と、それ以外の、高速および熱中性子、線との収量比を最適化するように最終的には決定される。エネルギー10MeVとすると、ビーム電流30mA、デューティー20%で40kWが実現可能である。リニアックの構成は、ECRイオン源、2ソレノイド型LEBT、4-ヴェーンRFQ、アルバレ型DTLと、これまでの開発実績のある技術を用いる。RFQおよびDTLの共振周波数は、352MHZ程度を予定している。医療用機器においては、十分な信頼性と、加速器の非専門家による容易な運転が要求され、加速器機器の中でも複雑な構成となる大強度陽子リニアックにおいて、これらを達成することも、重要な開発目標となる。本論文では、この、BNCT用陽子リニアックの開発状況について述べる。
Chen, L.-M.; 中島 一久; Hong, W.*; Hua, J. F.*; 亀島 敬; 小瀧 秀行; 杉山 精博*; Wen, X.*; Wu, Y.*; Tang, C.*; et al.
Chinese Optics Letters, 5(S1), p.S133 - S135, 2007/05
Experiments for the laser guiding studies has been carried out with the 30 fs, 100 TW laser pulse interaction with the long slab and discharged capillary of underdense plasma. Formation of extremely long plasma channel with its length 10 times above the Rayleigh length is observed when the laser pulse power is much higher than the critical power for relativistic self-focusing. The long self-guiding channel formation is accompanied by the quasi-monoenergetic electron acceleration with a low transverse emittance and high electric current (10 nC/shot). In order to continuously elongate plasma channel, a 4 cm-scale discharged capillary was used. We successfully demonstrated laser-plasma acceleration of high-quality electron beams up to nearly GeV. Our results exactly verified the prediction of laser-wakefield acceleration through a cm-scale plasma channel in the blowout bubble regime.
亀島 敬; 小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 川瀬 啓悟; 福田 祐仁; Chen, L. M.; Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; 本間 隆之; et al.
no journal, ,
近年、レーザープラズマ電子加速が抱える問題点の一つであるレーザーの集光距離による加速距離の制限を解決するためにキャピラリ放電管を用いたプラズマ生成が注目されている。プラズマは密度が高いほど屈折率が低くなるため放電管の中でプラズマ密度を中心で薄く、その外周を高く分布させれば光ファイバーと同じ原理でレーザーは放電管内のプラズマ中を集光伝搬しながら相互作用する。この技術が確立すれば数mm程度に留まっていた加速空間を飛躍的に伸ばすことができる。今回キャピラリ開発研究のうえで重要な項目である最適な屈折率分布を探索するためにチャネル内部のプラズマ密度分布計測を行った。その実験結果を報告する。
亀島 敬; 小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 川瀬 啓悟; 福田 祐仁; Chen, L. M.; 本間 隆之; 近藤 修司; Bulanov, S. V.; et al.
no journal, ,
近年、レーザープラズマ電子加速が抱える問題点の一つであるレーザーの集光距離による加速距離の制限を解決するためにキャピラリ放電管を用いたプラズマ生成が注目されている。プラズマは密度が高いほど屈折率が低くなるため放電管の中でプラズマ密度を中心で薄く、その外周を高く分布させれば光ファイバーと同じ原理でレーザーは放電管内のプラズマ中を集光伝搬しながら相互作用する。2006年にKEK, JAEA及び中国工程物理研究院とで共同実験を行い、キャピラリ放電管を用いて560MeVの電子ビームの生成に成功した。その実験結果を報告する。
亀島 敬; 小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 川瀬 啓悟; 福田 祐仁; Chen, L. M.; 本間 隆之; 近藤 修司; Bulanov, S. V.; et al.
no journal, ,
近年、レーザープラズマ電子加速が抱える問題点の一つであるレーザーの集光距離による加速距離の制限を解決するためにキャピラリ放電管を用いたプラズマ生成が注目されている。プラズマは密度が高いほど屈折率が低くなるため放電管の中でプラズマ密度を中心で薄く、その外周を高く分布させれば光ファイバーと同じ原理でレーザーは放電管内のプラズマ中を集光伝搬しながら相互作用する。2006年にKEK,JAEA,中国工程物理研究院とで共同実験を行い、キャピラリ放電管を用いて560MeVの電子ビームの生成に成功した。その実験結果を報告する。
亀島 敬; 小瀧 秀行; 神門 正城; 大東 出; 川瀬 啓悟; 福田 祐仁; Chen, L. M.*; 本間 隆之; 近藤 修司; Esirkepov, T. Z.; et al.
no journal, ,
レーザープラズマ電子加速は非常に高い電場を持っているが、加速空間が非常に短いという問題点を持っているため、その電子ビームの加速エネルギーは100MeV程度に制限されていた。近年、このレーザープラズマ電子加速が抱える問題点をキャピラリー放電管を用いることで大幅に解決がなされた。プラズマは密度が高いほど屈折率が低くなる特徴を利用して放電管の中でプラズマ密度を中心で薄く、その外周を高く分布させれば光ファイバーと同じ原理でレーザーは放電管内のプラズマ中を集光伝搬しながら相互作用する。ゆえに、加速空間を大幅に拡張することができる。この実験を2006年に中国工程物理研究院とKEK、及び原子力機構で共同実験を行い、キャピラリ放電管を用いて4.4Jのレーザーパルスの集光伝搬及び0.56GeVの電子ビームの生成に成功した。加えて、JAEAにて同様の実験を2007年に行い、1Jのレーザーパルスの集光伝搬及び電子ビームの発生に成功した。
松本 浩*; 鈴木 富美子*; 菅原 寛孝*; 吉岡 正和*; 東 保男*; 松本 教之*; 長谷川 和男; 近藤 恭弘; 内田 和秀*; 黒川 真一*
no journal, ,
BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) is a kind of radiation therapy for cancer. Boron is accumulated inside the tumor before the injection of the neutron beam to the target tumor. For long time BNCT researchers have been utilizing the neutron beam provided by nuclear reactors. The problem here is that appropriate nuclear reactors are scarce in the whole world. Recently, however, another source of neutron beam has been studied using high intensity, low energy proton accelerator. The intensity of the proton beam is 10 to 50 mA, which is rather high but the energy is always less than 10 MeV. The cost of the accelerator is about 1/7 of the heavy ion machine and it has a potential to become a standard machine as a tool for cancer radiotherapy in medium-sized to large hospitals. OIST BNCT will design a new and commercially affordable Linac (3 MeV beam energy) and solid Li target system. As a first step, we will concentrate to develop ECR ion source (60 mA of peak output current at 50 - 60 kV, 1 ms pulse width and 200 Hz of repetition rate) and LEBT (Low Energy Beam Transport).
