2019 Fiscal Year Research-status Report
量子ビームで生成するトラックポテンシャルの階層構造と飛跡構造の関係を探る
Project/Area Number |
18K11935
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Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
Principal Investigator |
森林 健悟 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, 上席研究員(定常) (70354975)
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Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | トラックポテンシャル / 重イオンビーム / 動径線量 / 熱膨張 / シミュレーション / クラスターイオン / 二次電子 / 飛跡構造 |
Outline of Annual Research Achievements |
トラックポテンシャル(量子ビーム照射で生じるイオンの集まりが作る電場)と飛跡構造(エネルギー付与の空間分布)との関係の解明は重粒子線が高い癌治療効 果を持つ理由の解明に繋がると共に量子ビームの種類とエネルギーの効果を予測できるようになる。そこで、本研究では、複数の量子ビームで生じる(i)トラッ クポテンシャルを分類し、(ii)トラックポテンシャルと飛跡構造との関係を探る理論・シミュレーション研究を、さらに、(iii)飛跡構造とクラスターDNA損傷の 生成量や細胞の変異・死との関係を探るための実験を提案することを行う。 本年度は我々の新規モデルで計算した重イオン照射による動径線量分布を再現する簡便式を論文としてまとめ、科学雑誌に原著論文として出版することに成功した。現在のスーパーコンピューターを用いても1つのエネルギーを持つ重イオン照射に対して、ここで開発した新規モデルを用いて動径線量分布を計算するのに数日を要するが、この再現式を用いれば、数秒で計算できる。それゆえに、この再現式は、我々のシミュレーションモデルと計算結果の普及に役立つことが期待できる。次に、ここで計算した動径線量分布を用いて、陽子線と炭素線照射で照射イオンの軌道付近に生じる熱膨張が起きる範囲を計算した。その結果、炭素線では、軌道から数10nmまで熱膨張が影響するのに対して陽子線では数nmしか影響しないことを明らかにした。この相違が炭素のRBEが高いことの理由解明になる可能性がある。これら結果を論文としてまとめ、科学雑誌に原著論文として出版することに成功した、さらに、クラスターイオン照射による二次電子のトラックポテンシャルによる捕獲確率及び線量の空間分布シミュレーションのモデル開発を始めた。
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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
トラックポテンシャルが動径線量分布に影響する新しいモデルを提案することに成功し、そのモデルを用いてシミュレーションした動径線量分布から熱膨張の影響する範囲を見積もることに成功した。これらの成果を2つの原著論文として出版することに成功した。さらに、クラスターイオン照射シミュレーションモデルの開発に着手できた。
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Strategy for Future Research Activity |
複雑なトラックポテンシャルを作るクラスターイオンなど様々な量子ビーム照射で生成する二次電子の運動、飛跡構造シミュレーションを行う予定である。
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Causes of Carryover |
新コロナウイルスにより出張予定の学会が中止となり、その出張費が不要となったため。
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Research Products
(8 results)