がん治療用高エネルギー重粒子発生ECR-IPAC装置の原理実証研究

• Project/Area Number: 22659218
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Radiation science
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 服部 俊幸 東京工業大学, 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)
• Project Period (FY): 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2010: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: がん治療装置 / 高エネルギー重粒子 / 重粒子加速器 / ECR-IPAC / プラズマ加速

Research Abstract

本研究では、既存のECRイオン源にイオン加速用ソレノイドコイルを追加し、さらに高エネルギー重粒子高感度分析システムを結合して、がん治療用高エネルギー重粒子発生ECR-IPAC装置の原理実証実験をおこなうことを考えた。そのためにはプラズマ・ビームシミュレーションによる設計と部品製作が必要になる。研究代表者による長年のECR重イオン源の研究で得られた、プラズマ中での電子とイオンの関係の知見を取り入れたプロトタイプ装置を検討し、横方向収束用多極磁場も考慮してシミュレーションをおこない、磁場配置を決定するとともに不足する磁場コイルを製作した。このとき、最初の多価イオン発生用ECRイオン源の取り出し側ミラー磁場を、GYRAC電子加速とイオン加速のPLEADE部を共存させる方法をとった。これは生成した多価イオンが低磁場を通りさらに強磁場に入射して、粒子のロスが無いように考えたからである。また、プロトタイプ装置として新しく必要な真空容器やビーム試験用架台を製作した。これらの各構成部品に、過去に開発した高い磁気剛性率をもつ分析磁石を用いた高感度ビーム検出器と飛行時間差検出(TOF)型検出器を備えた測定システムを組み合わせ、実験装置を完成させた。予定よりも設計作業に時間を要したことから、これまでに真空試験と磁場測定を完了し、現在はイオン源部におけるプラズマ生成実験の準備を進めている。今後は引き続き、引き出した重イオンビームのエネルギーや強度の測定、ECR-IPACの加速特性を実験的に解明する予定である。