2021 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
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18K11935
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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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, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (70354975)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シミュレーション / クラスターイオン / 二次電子の運動 / トラックポテンシャル / 動径線量 |
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| 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、重イオン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の予測を可能にする。飛跡構造は、二次電子の標的へのエネルギー付与で作られるので、二次電子の運動及び標的中の分子との相互作用のシミュレーションコードを開発している。本年度は、昨年度開発したクラスターイオンのシミュレーションコードを用いて、シミュレーションを実行した。クラスターイオンは今まで取り扱ってきた重イオンとは異なった特徴を持ち、トラックポテンシャルの影響と飛跡構造の次元に対する階層構造の解明に役に立つと考えた。すなわち、重イオン照射で生じる分子イオンは、ほぼ直線上、すなわち、一次元上に分布するのに対して、クラスターイオン照射では分子イオンが生じる場所が三次元に広がる。ここで生じた分子イオンがトラックポテンシャルを形成する。
クラスターイオンを構成するイオンの数、それらのイオンのイオン間距離、及び、それらのイオン衝突電離断面積とトラックポテンシャルから脱出する二次電子の確率、及び、二次電子のエネルギー付与の空間分布を表す動径線量との関係を計算した。この計算から(i)確率、動径線量にイオンの数の依存性が弱いこと、(ii)イオン間距離が増えれば線形的に脱出確率が減少すること、(iii)イオン間距離が2 nmを超えると動径線量の傾向が大きく変わること、(iv)衝突電離断面積の変化は確率、及び、動径線量の傾向にほとんど影響を及ぼさないことがわかった。これらの成果は日本物理学会第77回年次大会で発表した。
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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
クラスターイオンの飛跡構造シミュレーション研究に関して期待した成果を得ることができた。このことより、おおむね進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
クラスターイオンの飛跡構造シミュレーションにおいては、標的の水分子の配置が異なる多くの標的に対して計算し、それらの平均値からトラックポテンシャルから脱出する二次電子の確率と動径線量を算出している。来年度は、さらに標的の数を増やし、その数に対する収束を調べる。また、現在は、この収束性を良くするため、クラスターイオン中のイオンは中心から同距離の位置で照射している。現実のクラスターイオンではイオン間距離は同じでないので、照射位置をランダムにした場合のシミュレーションを実行することを考えている。
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| Causes of Carryover |
(i)次年度使用額が生じた理由:新型コロナウイルスの感染拡大防止のため、予定していた国際学会が延期となり、さらに、国内学会もオンラインとなったため 出張旅費等の支出がなくなった。(ii)使用計画：延期された国際学会が今年度、日本で２件、開催されるが、 これらの国際学会に参加するための登録料、出張費に当てる。さらに、多くの国内学会にも参加する予定であり、それらの参加登録料、出張費にも当てる。
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Research Products
(7 results)
