がん治療用炭素6価イオン直接プラズマ入射型複合加速構造IH単空洞線形加速器の研究

• Project/Area Number: 21390341
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Radiation science
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 服部 俊幸 Tokyo Institute of Technology, 原子炉工学研究所, 教授 (50134648)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林崎 規託 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 准教授 (50334537) ; 川崎 克則 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (50376943)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2011: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000); Fiscal Year 2010: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2009: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
• Keywords: 複合単空洞線形加速器 / 重イオン線形加速器 / 炭素加速がん治療入射器 / 直接プラズマ入射法 / レーザイオン源

Research Abstract

がん治療用炭素6価イオン加速複合単空洞(HSC)線形加速器の加速空洞に組み込まれる、高周波四重極(RFQ)とドリフトチューブ(DT)の各加速構造および中間ビームマッチングセクションのグランドベースプレートについて、前年度に引き続き粒子軌道シミュレーションをおこない、最終的な配置を決定した。その結果をもとに3次元電磁場シミュレーションをおこない、製作費節減のために既存の線形加速器の部品を極力再利用することも考慮しながら、HSC線形加速器の全体デザインを決定した。新しく製作が必要とされた電極部品や高周波部品を取り揃えたあと、加速空洞を組み立て、電磁場特性を測定した。高精度を実現する加工方法を考案・導入した結果、共振周波数やQ値は非常によくシミュレーション結果を再現した。加速電場分布に関しては部分的に差異が生じたが、想定していた範囲内であり、あらかじめ準備していたL型チューナーで解決することができた。レーザイオン源の技術開発は、ルーマニア・サピエンタ大学の海外研究協力者グループを中心とした国際共同研究によりおこない、エミッタンスなどのビーム計測が必要なため、測定機器を同大学に運び込んだ。また、同大学での研究成果をもとに、本研究に使用するYAGレーザイオン源を設計製作した。そして、線形加速器本体、高周波電源、真空排気系と組み合わせ、加速特性試験装置を完成させた。これらの成果は平成22年に開催された加速器国際会議(IPAC'10)や線形加速器国際会議(Linac'10)など、国内外の学術的会合で発表をおこなった。

Research Products

• [Journal Article] CW operation on APF-IH linac as a heavy ion implanter (2010)
  • Author(s): L.Lu, T.Hattori, N.Hayashizaki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Volume: 622 Pages: 485-491
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Design study of C^<6+> hybrid single cavity linac for cancer therapy (2010)
  • Author(s): L.Lu, T.Hattori, N.Hayashizaki
  • Organizer: The XXV International Linear Accelerator Conference (LINAC'10)
  • Place of Presentation: Tukuba, Japan
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Design and fabrication simulation of C^<6+> HSC linac for cancer therapy with DPIS (2010)
  • Author(s): L.Lu, T.Hattori, N.Hayashizaki
  • Organizer: The 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan
  • Place of Presentation: Himeji, Japan
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] Design and simulation of C^<6+> hybrid single cavity linac for cancer therapy (2010)
  • Author(s): L.Lu, T.Hattori, N.Hayashizaki
  • Organizer: The First International Particle Accelerator Conference (IPAC'10)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2010-05-23
• [Presentation] 3D Electromagnetic Simulation of C^<6+> Hybrid Single Cavity Linac for Cancer Therapy (2009)
  • Author(s): L.Lu, T.Hattori, T.Hayashizaki, et al.
  • Organizer: 第6回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構
• [Presentation] Designs of Hybrid Single Cavity Linac for BNCT (2009)
  • Author(s): T.Hattori, T.Ito, N.Hayashizaki, et al.
  • Organizer: 第6回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 日本原子力研究開発機構