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論文

Baseline design of a proton linac for BNCT at OIST

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、$$gamma$$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。

論文

OISTホウ素中性子捕獲療法(BNCT)用陽子リニアックの開発

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、$$gamma$$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。

論文

Vacuum brazing of the new RFQ for the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.521 - 523, 2010/09

J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。RFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付け接合により製作することとした。従来はベインの接合と各種ポートの接合は2回の真空ロー付けに分けて行われていたが、本件では1度のロー付けによる製作を試みた。初号機では真空リークなどの不具合に見舞われたが、その原因は加熱時の温度不均一によるものと思われた。初号機の不具合を修復したのちに、2号機では温度制御を改善し、良好な結果が得られた。

論文

Vane machining by the ball-end-mill for the new RFQ in the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 川又 弘史*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 25th International Linear Accelerator Conference (LINAC 2010) (CD-ROM), p.518 - 520, 2010/09

J-PARCリニアックでは、新たにRFQの製作を開始した。およそ3mのRFQ空洞を長手方向に3分割して製作し、架台上で連結する構造としている。一つの空洞は主ベインと副ベインの2種のベインを真空ロー付けにより接合される。従来はベイン先端のモジュレーション部は専用切削刃物を開発して加工されていたが、コスト削減と特殊刃物の開発期間の短縮のため、現在主流のNC加工機とボールエンドミルを用いた切削加工方式を採用した。試験加工において良好な結果を確認し、ボールエンドミルによるRFQ製作を開始した。ボールエンドミルを使用したベイン精密加工結果に関して報告する。

論文

Status of the J-PARC RFQ

長谷川 和男; 小林 鉄也; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 小栗 英知; 堀 洋一郎*; 久保田 親*; 松本 浩*; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.621 - 623, 2010/05

J-PARCリニアックでは、RFQを使用してイオン源からの水素負イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきた。2008年9月から物質・生命科学実験施設(MLF)へビーム供給試験を開始したところ、RFQのトリップ回数が増加し、空洞の設計電界強度の維持が困難になる問題が顕在化したため、その対応策として、真空系や診断系の増強などを行った。定期的なコンディショニングを行い、2009年6月には3GeVシンクロトロンからMLFへの20kWの共用運転、11月には120kWの共用、300kWで1時間の供給試験に成功するなど、RFQの性能は着実に回復してきた。ここでは、こうしたJ-PARC RFQの状況と改善について述べる。

論文

Fabrication of the new RFQ for the J-PARC linac

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.783 - 785, 2010/05

J-PARCリニアックにおいては、イオン源からの50keVの水素負イオンビームを3MeVまで加速するために、運転周波数324MHz,4ベイン型で長さおよそ3.1mの高周波四重極線形加速器(Radio-Frequency Quadrupole Linac、以下RFQ)が使用され、後に続くDTL加速器にビームを供給している。2008年末にRFQの運転安定度が数か月低下する問題が発生したため、ビームの安定供給を目的として、新たに交換用RFQの製作に着手した。RFQにおける出力ビーム特性は現行RFQと同一とすることで立ち上げ調整期間の短縮を目指すとともに、工学設計は一部見直して、運転の安定性向上を試みている。そのため、ベインと呼ばれる空洞電極表面の加工方法及び表面処理方法については注意深く検討して放電が起こりにくい電極の製作を目指した。また、真空ロウ付け技術による電極接合を採用した。本発表では、新RFQの設計詳細とともに製作進捗状況を報告する。

論文

J-PARCリニアックにおけるRFQ工学設計

森下 卓俊; 近藤 恭弘; 長谷川 和男; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 堀 洋一郎*; 川又 弘史*; 齊藤 芳男*; 馬場 斉*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.1047 - 1049, 2010/03

J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックでは2006年11月にビーム調整運転を開始し、2007年9月には後段の加速器であるRCSにビーム供給を開始した。2008年秋の運転中、RFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。この事態を受けて、バックアップRFQの製作に着手している。バックアップ機の製作において、ユーザーへのビーム供用が開始されたJ-PARCでの運転を念頭に置き、空洞の安定性に主眼を置いた設計方針を基本としている。本発表では、安定性向上のための工学設計に関する試験結果及び設計進捗状況について報告する。

論文

J-PARCにおけるRFQの現状

長谷川 和男; 森下 卓俊; 近藤 恭弘; 小栗 英知; 小林 鉄也; 内藤 富士雄*; 吉岡 正和*; 松本 浩*; 川又 弘史*; 堀 洋一郎*; et al.

Proceedings of 6th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (CD-ROM), p.693 - 695, 2010/03

J-PARCリニアックでは、RFQ(全長3.1m,4vane型,運転周波数324MHz)を使用してイオン源からの負水素イオンビームを50keVから3MeVへ加速し、DTLへ入射している。リニアックは2006年11月にビーム試験を開始し、2007年9月には後段の加速器である3GeVシンクロトロンにビーム供給を開始するなど、順調に推移してきたが、2008年秋の運転からRFQでのトリップ回数が増加し、安定性が低下する事象が発生した。これを受けて、継続したコンディショニングによる状態の回復を試みると同時に、RF制御の改善,真空ポンプ増強,イオン源運転パラメータの変更などの改善に努め、ビーム運転を継続するまでに回復した。本発表では、こうしたJ-PARC-RFQの状況と改善点について報告する。

論文

Highly polarized electrons from GaAs-GaAsP and InGaAs-AlGaAs strained-layer superlattice photocathodes

西谷 智博; 中西 彊*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 古田 史生*; 宮本 延春*; 桑原 真人*; 山本 尚人*; 浪花 健一*; 渡辺 修*; et al.

Journal of Applied Physics, 97(9), p.094907_1 - 094907_6, 2005/05

 被引用回数:58 パーセンタイル:86.84(Physics, Applied)

GaAs-GaAsP及びInGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極は50%を超える偏極度の電子生成を実現してきた。InGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極では高い量子効率0.7%を達成したが、その偏極度は77$$pm$$5%であった。一方、GaAs-GaAsP歪み超格子光陰極では92$$pm$$6%の高い偏極度を0.5%の高い量子効率で達成した。さらに、このような超格子光陰極を用いたときの高い偏極度の電子生成メカニズムを実験的に得たスピン分解量子効率により明らかにした。

口頭

茨城BNCT施設用8MeV, 80kW陽子加速器の建設

小林 仁*; 栗原 俊一*; 松本 浩*; 吉岡 正和*; 松本 教之*; 熊田 博明*; 松村 明*; 櫻井 英幸*; 平賀 富士夫*; 鬼柳 善明*; et al.

no journal, , 

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)装置の建設を進めている。施設名称は茨城中性子先端医療研究センター(仮称)で、茨城県のいばらき量子ビーム研究センターの敷地内(茨城県東海村)に設置される。建物はこの装置に合わせて現在改修が進められている。BNCTは原子炉からの中性子を利用して長年の治療実績が積み重ねられた。病院内に設置できる治療装置として医療側から加速器ベースのBNCT装置の開発が強く望まれている。われわれは"Hospital Friendly"のBNCT装置を目指し、具体的には極力残留放射能の低い施設を目指して加速器のパラメータを選定した。陽子ビームエネルーを8MeVとし、ターゲット材料はベリリウムを選択した。治療時間は短いほど良いが目安となる中性子強度がIAEAから提案されており、それを満たす陽子ビームのパワーは80kW(平均電流で10mA)である。加速器のビームダイナミクスはJ-PARCのフロントエンドをベースとしているがデューティサイクルはJ-PARCより1桁近く大きくなる。このため加速管の水冷、ターゲットの熱除去とブリスタリング対策が重要課題となる。本稿では装置の開発状況を報告する。

口頭

Accelerator based BNCT using solid Li target at OIST

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).

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