2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of thin film diamond membrane detector for precise dosimetry for heavy ion cancer therapy
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18K11916
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (60589117)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 真理 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (70727338)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 重粒子線場 / 線量計測 / LET / 半導体検出器 / ダイヤモンド / 薄膜構造 / ワイドダイナミックレンジ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、重粒子線がん治療装置のさらなる高度化に必要となるワイドダイナミックレンジの半導体放射線検出器を開発することを目的とした。がん治療を目的とした炭素線照射装置では現在、物理線量を電離箱で測定している。炭素線が均一な電離を引き起こすことを仮定しており、炭素線のフラグメントが生じる場合や、炭素以外を利用する治療計画には不適切な状況である。そこで、エネルギー分解ができるダイヤモンドならびにSiC半導体検出器を用いた線量計の開発を進めた。本年度は、薄膜ダイヤモンドやSiC検出器を実際の重粒子線照射場に設置し、２９０MeV/uの炭素線照射下で動作を試験した。各検出器において、炭素線を治療線量１/１０００程度まで線量率を変化させて照射した。検出器前に設置した水槽により、付与線量を変化させながら、検出器周辺構造を変化させ検出器挙動や計測されるイオン種またエネルギー応答を評価した。治療線量1/1000程度の強度において、線エネルギー付与(Linear Energy Transfer : LET)スペクトルの測定や応答を評価することが可能であった。さらに物質の平均原子番号を考慮し、水等価LETスペクトルを水槽各深度で推定し、平均LETの分布を物理線量の線量分布に併せて測定することができた。他方、薄膜ダイヤモンドで期待した電界効果によるダイナミックレンジの向上については、不均一な増幅効果が生じ、期待した増幅率改善には至らなかった。他方、平均LETの分布を利用し、生物学的効果比(RBE)を各深度で推定することができた。本成果は、当初計画よりも、一層応用まで踏み込んだ展開である。当初計画のダイヤモンドならびにSiCにおいて、数Gy以上の積算線量においてもその挙動に顕著な影響はなく、極めて長時間利用可能なエネルギー分解型の線量計を粒子線場において実装することに成功したと考えられる。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] PH-0045: Characterization of proton, carbon and silicon ion beams using scCVD diamond-based microdosimeter2021
Author(s)
I.A. Zahradnik, M. Pomorski, L. Tran, W. Kada, L. De Marzi, D. Tromson, P. Barberet, Z. Pastuovic, J. Vohradsky, S. Salvador, L. Leterrier, Y. Prezado, T. Pourcher, J. Herault, A. Rosenfeld
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Journal Title
Radiotherapy and Oncology
Volume: 152
Pages: S14-S15
DOI
Int'l Joint Research
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