2016 Fiscal Year Research-status Report
放射線治療で発生する中性子被ばく評価の為の簡便で高精度な分布測定システムの開発
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16K10320
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
納冨 昭弘 九州大学, 医学研究院, 准教授 (80243905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞正 浄光 首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (20449309)
若林 源一郎 近畿大学, 付置研究所, 准教授 (90311852)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自己放射化法 / CsI(Tl)シンチーレータ / 高エネルギーX線治療装置 / 光中性子 / CCD / 生成放射能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度は、専用読み出しシステムの試作 と 中性子照射実験を中心に研究を行った。
まず、本研究の目的のために、新たに冷却型 CCD カメラと暗箱系を用いてCsIシンチレータの中性子による自己放射化による発光を観測するシステムを製作した。天体観測用の冷却型CCDカメラにF値が1.4の明るい光学レンズを組み合わせることにより、充分に低雑音・高輝度の画像が得られることを確認した。この際、可搬型の簡易暗幕を採用して持ち運びに便利なシステムとすることに配慮した。画像の読み出し制御と解析は、CCDカメラのの制御ソフトを用いてオンラインにて実行できるようにした。
CsIシンチレータの板は、わずかながら潮解性を示すのでむき出しのまま長期間使用していると表面状態が劣化してくることがこれまでの経験から分かっている。そこで、CsI結晶の板をアルミハウジングと石英ガラスにて密封した。全ての面を研磨し、反射材としてテフロンシートを利用して、効率的にシンチレーション光を集光できるようにした。
新たに製作したCsIシンチレータ板に対して、治療用X線ライナック、およびPu-Be中性子源を用いて中性子照射実験を行い、照射終了後の発光強度の経時的な減衰成分が、I-128の半減期(25分)とCs-134mの半減期(174分)にて説明できることを確認した。また、この際、減衰曲線のfitting処理により評価されたそれぞれの放射能に対応する初期発光強度成分を、モンテカルロコードによって評価した生成放射能量と比較し、両者の間に比例関係がほぼ成立することを見出した。ただし、I-128とCs-134mでは傾向が異なっていた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
専用の読み出しシステム(簡易暗箱とCCDカメラシステム)はひとまず完成し、充分な遮光性能と感度・画質が得られていることを確認した。また、可搬性の高いシステムとしたため、照射実験時に簡便に装置をくみあげることが可能となり作業効率が大幅に向上した。
CsIシンチレータ板をアルミハウジングと石英ガラスに封入することにより、ハンドリングが以前にくらべて極めて容易になり、潮解により劣化も問題なくなり、安定した画像が得られるこようになった。ただし、CsI板の表面処理の状態により画像上にムラが観測される場合があり、これに対する製作上の対策、並びに画像読み出し時の補正方法に課題が残った。また、これまで製作したCsI板の最大面積は7.5cm×7.5cmであり、更に大面積とするためにこれらを複数枚組み合わせてひとつのハウジング内におさめる工夫が必要であると考える。
H28年度は、中性子照射実験は治療用X線ライナック、およびPu-Be中性子源を用いて行ったが、詳細な検討を行う目的の為には中性子強度が不足気味であった。当初予定していた近畿大学原子炉での照射実験は、同研究炉の再稼働が遅れたため実施できなかった。H29年度から近畿大学原子炉が再稼働したので、原子炉による照射実験により、CsIシンチレータ内に生成した放射能量とそれに起因する発光強度の詳細な検討が可能になると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度以降は、近畿大学原子炉から得られる高強度中性子を用いることにより、CsIシンチレータに生成する放射能量とそれに伴う発光量の関係を詳細に評価できるようになることが期待される。
また、高エネルギーX線治療では、光中性子の入射による放射化反応の結果としての発光成分に加えて、散乱X線が入射することによるシンチレータの残光(after glow)成分が見られることが明らかになった。これは、照射野外の散乱X線による被ばくに関する情報をもっているはずであり、中性子による被ばくとあわせて評価することにより、両方の被ばく線量を同時に評価できる可能性があるため、評価の対象として検討をすすめる予定である。
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| Causes of Carryover |
平成28年度は、CsIシンチレータ板の試作(薄板結晶の作成、表面処理の検討、アルミハウジングへの封入等)と中性子照射実験を繰り返して、製作方法の改良を試みてきた。しかし、最終的に製作方法等を絞りきるのに時間がかかり、平成28年度に予定していたCsIシンチレータ板枚数の一部の発注が遅れ、年度内の製作ができなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に予定していたCsIシンチレータ板の製作に追加して、発注を行う予定である。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] An application of CCD read-out technique to neutron distribution measurement using the self-activation method with a CsI scintillator plate2016
Author(s)
A.Nohtomi, R.Kurihara, H.Kinoshita, S.Honda, M.Tokunaga, H.Uno, K.Shinsho, G.Wakabayashi, Y.Koba, J.Fukunaga, Y.Umezu, Y.Nakamura, S.Ohga
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
Volume: 382
Pages: 21-23
Peer Reviewed
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[Journal Article] High Sensitive Neutron-detection by using a Self-activation of Iodine-containing Scintillators for the Photo-neutron Monitoring around X-ray Radiotherapy Machines2016
Author(s)
A,Nohtomi, G.Wakabayashi, H.Kinoshita, S.Honda, R.Kurihara, J.Fukunaga, Y.Umezu, Y.Nakamura, S.Ohga, K.Nakamura
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 11
Pages: -
Peer Reviewed / Open Access
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