Magnetism of AlFeGeO with andalusite structure

柿本 和勇*; 高田 早紀*; 太田 寛人*; 原口 祐哉*; 萩原 雅人; 鳥居 周輝*; 神山 崇*; 三田村 裕幸*; 徳永 将史*; 畠山 温*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(5), p.054704_1 - 054704_7, 2022/05

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.054704

The magnetism of AlFeGeO from to with the andalusite structure was examined. AlFeGeO at low temperatures was found to show a weak ferromagnet-like behavior for and a spin glass behavior for . The small spontaneous magnetization observed in the weak ferromagnet-like samples may be caused by the existence of Dzyaloshinsky-Moriya interaction and the difference in the magnitude of the magnetic moments of Fe in the octahedral and trigonal bipyramidal sites. The appearance of the spin glass behavior implies that the dilution of Fe ions by Al ions in AlFeGeO causes the competition between ferromagnetic and antiferromagnetic interactions. The dependence of the site occupancy of Fe ions suggests that FeGeO with the andalusite structure cannot be synthesized.

Radial dependence of lineal energy distribution of 290-MeV/u carbon and 500-MeV/u iron ion beams using a wall-less tissue-equivalent proportional counter

津田 修一; 佐藤 達彦; 渡辺 立子; 高田 真志*

Journal of Radiation Research, 56(1), p.197 - 204, 2015/01

https://doi.org/10.1093/jrr/rru076

重粒子線に対する生物学的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となる。本研究では機構で開発し最新の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、放射線医学総合研究所HIMACにおいて、壁なし型組織等価比例計数管にペンシル状のビームを照射し、径方向の線エネルギー(y)分布データ及びyの線量平均値を得た。ペンシルビームによって生成される信号をビームモニタと比例計数管で同時計測することによって、構造材から発生する二次粒子及びノイズの影響を低減した条件で径方向のy分布データを取得した。yの線量平均値は、ブロードビーム照射と同様に20%以内で計算値と一致した。一方で、PHITSコードのエネルギー付与計算モデルが入射イオンと二次粒子の寄与を独立して表現することに起因して、数100keV/m以上の高LETイオン入射の場合、同モデルによる結果は実験で得られたy分布を過小評価することがわかった。

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。

生体元素からの中性子および線生成断面積の測定

魚住 祐介*; 執行 信寛*; 上原 春彦*; 西沢 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*; et al.

HIMAC-140, p.234 - 235, 2013/08

平成24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構成元素との核反応から中性子及び線が、患者体内で生成される。これら放射線による二次発がんリスクの推定には、重イオン核反応における生成断面積データが不可欠である。前年度までの研究により、広いエネルギー領域での断面積測定手法を確立し、治療に供される290MeV/u炭素イオンに対する炭素、窒素及び酸素原子核からの中性子生成断面積データを整備した。平成24年度は、患者体内にて減速した重イオンによる中性子及び線の生成を調べるため、100MeV/u炭素イオンを炭素及び窒素ターゲットに入射する実験を行った。その結果、15から90までの6角度において、下限エネルギー0.6MeVまでの精度の良い断面積測定に成功した。今後は、本エネルギー領域における実験データの拡充とともに、粒子・重イオン輸送コードシステムPHITSとの比較から、二体衝突近似が成立する下限エネルギーでの理論模型の妥当性について考察する。

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、線生成模型の検証・改良に応用される。

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。

Wall-less型組織等価比例計数管を用いた重粒子線に対する沈着エネルギー分布測定に関する研究

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*; 佐波 俊哉*; 斎藤 究*; 高田 真志*

HIMAC-136, p.219 - 220, 2011/11

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。本研究では重粒子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た。最終年目の2010年度は、160MeV陽子線及び490MeV/uシリコンビームに対する分布データを取得し、原子力機構で開発された計算モデルによる結果と比較した。その結果、計算モデルはこれまでに報告したヘリウム及び炭素ビームに加え、阻止能の異なる陽子及びシリコンビームについてもエネルギー付与分布を再現することを示すとともに、分布の線量平均値は生物影響評価の指標として有用であることを示した。

Neutron-production double-differential cross sections from heavy-ion interactions

佐藤 大樹; 森口 大輔*; 梶本 剛*; 古場 祐介*; 中村 泰博*; 執行 信寛*; 上山 正彦*; 魚住 祐介*; 吉岡 正勝*; 松藤 成弘*; et al.

Journal of the Korean Physical Society, 59(2), p.1741 - 1744, 2011/08

https://doi.org/10.3938/jkps.59.1741

重イオン相互作用からの中性子生成二重微分断面積に関する既存の実験データは、検出器の検出効率の評価に問題があり断面積を過大評価していることが知られていた。そこで、最新の検出効率計算コードを用いて既存のデータを再解析することにより、過大評価を改善した系統的な断面積データの評価を行った。また、放射線医学総合研究所の重イオン加速器を用いて、新たに中性子生成二重微分断面積を測定した。取得したデータは、既存のデータに比べ測定角度領域が後方角にまで及び検出下限エネルギーも10倍程度低い。両データは、同一核反応の同一角度において非常に良い一致を示した。さらに、各種シミュレーションコードの予測値と比較したところ、いずれのコードも前方角度領域の高エネルギー中性子生成を適切に再現できておらず、重イオン核反応模型の修正が必要であることが示唆された。

Supplemental study on dose control for a criticality accident

金盛 正至; 須藤 俊幸; 田中 憲一*; 高田 純*

JAEA-Technology 2011-004, 12 Pages, 2011/03

JAEA-Technology-2011-004.pdf:0.97MB

東海村臨界事故は、原子力の緊急事態に関する対応を検討する貴重な材料と考えられる。これまでに実施した、線量評価及び管理法に関する考察であるJAEA-Technology 2009-043「臨界事故終息作業時の線量管理方法の考察」では、臨界事故終息作業時の線量管理方法について考察を行った。その結果、40m程度から100m程度までの近距離の測定結果を基礎に、作業地点の線量率の再評価を行い、個人線量から推定される線量率と比較し60-80%程度の精度で一致することについて述べた。本報では、線源から100m程度までと、それから遠方の距離における放射線の減衰の仕方の違いに着目し、方対数/両対数プロットの妥当性、及びプロット点数の影響について検討した。その結果、中性子線の高い線量場における作業に対する線量管理のための線量の目安について、(1)作業者の年間線量限度,(2)作業者の当該作業以外の線量,(3)測定誤差、の三点を考慮し、年間20mSvの2分の1の10mSv程度とすることにより、安全裕度を持って作業できることを確認するとともに、実際の線量管理を行ううえでの、両対数の利用できる範囲,測定点の数の持つ意味合いについて取りまとめた。

Development of Cosmic Radiation and Energetic Particle Analyzing System: CREPAS

保田 浩志*; 矢島 千秋*; 高田 真志*; 佐藤 達彦; 中村 尚司*

Progress in Nuclear Science and Technology (Internet), 1, p.356 - 359, 2011/02

https://doi.org/10.15669/pnst.1.356

航空機乗務員の宇宙線被ばく線量計算モデルの精度を検証するためには、航空機高度に混在する高エネルギー中性子と陽子を的確に弁別し、それぞれのエネルギースペクトルを精度よく導出可能な測定システムを開発する必要がある。そこで、本研究では、複合型シンチレータ検出器と高計数率デジタル波形解析装置を組合せ、高エネルギー宇宙線スペクトル測定専用システムCREPASを開発した。そして、その性能を加速器実験や航空機搭載実験で検証したところ、CREPASは、10MeV以上の高エネルギー中性子を他の放射線と的確に弁別して測定可能であることがわかった。今後、エネルギースペクトル導出の精度を向上させることにより、システムの実用化を目指す。