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佐藤 達彦; 加瀬 優紀*; 渡辺 立子; 仁井田 浩二*
no journal, ,
高LET放射線による高い生物学的効果比(RBE)は、DNAや細胞レベルの微視的な空間内における付与エネルギー分布(通称y分布)より推定することができる。しかし、人体内など巨視的な体系内におけるy分布を計算する手法は存在せず、従来、そのRBE評価には、LETに基づく半経験モデルが用いられてきた。そこで、われわれは、従来、別々に発展してきたマイクロドジメトリとマクロドジメトリの知見を融合し、巨視的な体系内におけるy分布を計算する手法を構築した。また、その手法を用いて、粒子線治療における生物学的線量を評価する新たなモデルを確立した。発表では、構築した計算手法やモデルの詳細について説明するとともに、その手法を応用した今後の研究の展望について紹介する。
近藤 孝文*; Yang, J.*; 田口 光正; 倉島 俊; 菅 晃一*; 吉田 陽一*; 柴田 裕実*; 広田 耕一
no journal, ,
高速重イオンは、その飛跡に沿って物質を局所的に高密度に励起する。この重イオン高密度励起効果を利用した物質改変,品種改良,がん治療など応用研究が展開されている。これら応用研究をさらに発展するためには重イオン反応の基礎過程を解明することが重要である。これまでわれわれは、固体シンチレーターを用い、重イオンのパルスがシンチレーターを通過したときの発光を分析光として試料中に生成する活性種の光吸収を測定する方法を提案してきた。シンチレータの発光を観測するために、(1)時間相関フォトンカウンティング法を利用したシステムと(2)直接観測システムを構築した。フォトンカウンティング法により、ピレンジクロロメタン溶液に220MeV Cイオンを照射したときに生成するピレンカチオンラジカルの検出に成功した。この方法は微弱な発光まで検出できるメリットがあるものの、長時間の照射実験中にビーム強度や位置がずれた時の補正ができなかった。そこで、光検出器を2台用いた、(2)直接観測システムにより、一つの検出器で常にビーム強度をモニターしながら発光観測することでビームの変動の補正が可能となった。
田口 光正; 須郷 由美; 倉島 俊; 木村 敦; 広田 耕一; Baldacchino, G.*; 勝村 庸介*
no journal, ,
高エネルギー重イオンは特異的な照射効果を誘起することが知られており、さまざまな基礎・応用研究に用いられている。重イオン照射直後に生成する活性種の反応挙動を時間分解で定性,定量的に観測することが可能なパルス重イオン照射時間分解分光測定システムを構築した。イオン源で発生した重イオンを、サイクロトロンの加速周波数と同期を取ったチョッパーで切り出すことで重イオンパルスを形成した。ここで、重イオンのビーム軸に対し約30度で観測光を試料セルに導き、セル底面のミラーで反射させることで照射試料を2回通過させた光をフォトダイオードで検出し、吸光度を測定した。電子線パルスラジオリシスで線量計として用いられている、KSCN水溶液に18.3MeV/u Cイオンパルスを照射した場合、比較的長寿命の活性種(SCN)2-が観測された。400から560nmまでの範囲で測定した吸収スペクトルの形状や、試料条件を変えた時の吸光度の特性変化が化学反応理論に基づいた予測と一致することから本時間分解分光測定システムの性能諸要素を確認した。
高橋 康之; 鳴海 一雅; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 山田 圭介; 石川 法人; 須貝 宏行; 前田 佳均
no journal, ,
62.5-250keV/uのC
を膜厚1.4-150
g/cm
(70-7500
)の炭素薄膜標的へ入射し、薄膜の前方及び後方に放出される二次電子の収量をMCP検出器により同時測定した。二次電子収量比R=
/2
により近接効果を評価した。ここでとは各々CとC衝突による二次電子収量である。62.5keV/uでは膜厚61-150g/cmにおいて前方で近接効果の消失(R=1)を初めて観測した。Rの核間距離依存性を軌道計算により評価した結果、62.5keV/uでは近接効果が消失するしきい核間距離が0.6-2.3nmに存在することが明らかになった。またしきい核間距離は速度とともに増加し、250keV/uでは核間距離が7nmに達しても近接効果が発現することがわかった。この結果は、電子励起過程の近接効果が消失する核間距離より十分大きく、近接効果の発現機構が励起電子の輸送過程や透過過程にも起因することを示す。輸送過程において、解離イオンの電荷に応じて誘起されるポテンシャルによる二次電子放出の抑制モデルを検討した。
OH収量測定前山 拓哉*; 山下 真一; 勝村 庸介; Baldacchino, G.*; 田口 光正; 木村 敦; 翠川 匡道*; Funtowiez, D.*; 村上 健*
no journal, ,
近年高エネルギー重粒子線を用いたガン治療が実用化され、外科手術に匹敵する実績をあげている。放射線誘起細胞死は直接効果と間接効果からなり、ほぼ同等の寄与を有することが知られている。特に後者では水分解で生成するOHラジカルが中心的な役割を示すと考えられているため、その収量は詳細なメカニズム追究だけでなく治療の高度化にも必要な情報と言える。実際の治療においてガン患部に照射されるブラッグピーク付近でOHラジカル収量がどのようになるか実験的に調べた。測定したOHラジカル収量から、イオンの原子番号が大きくなるほど、イオンのエネルギーが高くなるほどあるいは飛程が長くなるほど、フラグメンテーションの影響が大きくなることが示唆された。
OH収量への寄与のPHITSを用いた検討Funtowiez, D.*; 前山 拓哉*; 山下 真一; 勝村 庸介; Meesungnoen, J.*; Jay-Gerin, J.-P.*; 村上 健*
no journal, ,
これまでガン治療に用いられるような高エネルギー重粒子線のブラッグピーク付近におけるOHラジカル収量を測定してきた。この結果、フラグメンテーションの寄与が特にブラッグピークより深い部分では急激に大きくなることがわかっている。そこで本研究では汎用性の高い三次元モンテカルロ法PHITSコードによりフラグメンテーションのシミュレーションを行い、定量的にその寄与を評価した。さらに、これまでより単純な系、すなわちフラグメンテーションが無視できる条件で測定されてきたOHラジカル収量と組合せることでわれわれの測定結果を再現できることを検証した。
岡 壽崇
no journal, ,
高分子に対するイオンビーム照射による放射線化学は、量子ビームから材料へのエネルギー付与,放射線環境下で使用される材料の健全性,材料への機能・特性付与や加工等、基礎から応用に至る非常に多岐に渡る先端科学分野に資する可能性を秘めているが、必ずしも十分な理解と利用には至っていない。そこで、本研究では汎用的な高分子であるポリエチレンを初めとする各種高分子材料に重イオンビームを真空中照射し、イオンビーム照射による化学反応の微小空間における局所性に関して基礎的知見を取得するとともに、イオンビームによる直接エッチングで高分子材料の微細加工を試みた。
千葉 敦也; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅; 高橋 康之; 山田 圭介; 金子 敏明*
no journal, ,
MeVエネルギーのクラスターイオン(高速クラスターイオン)と固体ターゲットとの衝突では、数程度の空間領域に複数の高速原子が存在するため個々のクラスター構成原子による固体電子の励起反応場が干渉すると考えられる。われわれはこうしたクラスターイオン特有の衝突現象を理解するために数MeV/atom程度に加速した3原子までの小規模な高速クラスターイオンを炭素薄膜に照射し、薄膜中で解離してイオン化したクラスターの構成原子(解離イオン)が拡散しながら膜を出た後の空間配置と電荷を同時測定した。得られた解離イオンの空間配置から薄膜内部での解離イオンの空間配置を計算し、電荷との関係を調べた結果、固体中での解離イオンの電荷はクラスターの構造や薄膜への入射配向角度に依存することがわかった。