2022 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 – 2024-03-31
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| Keywords | シミュレーション / クラスターイオン / トラックポテンシャル / 二次電子の運動 / 熱平衡状態 / 動径線量 / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、トラックポテンシャル(量子ビーム照射で生成する分子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)との関係を解明するシミュレーション研究を行う。この解明は重イオンビーム癌治療が高い治療効果を持つ理由の解明に繋がる可能性がある。
クラスターイオン照射では、生成する分子イオンが空間的に広がるが、その広がりがトラックポテンシャルと飛跡構造との関係に与える影響を解明することを目指し、この照射のシミュレーション研究を行っている。この広がりの影響解明は、クラスターイオンだけでなく、極端紫外線レーザーの生物影響の研究にも役立つと考えられる。本年度は、昨年度までに実行したシミュレーション結果を論文にまとめ、原著論文として査読付き科学雑誌に掲載することに成功した。この論文では、クラスターイオンを構成するイオンの数、イオン間距離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明らかにした。具体的には、(i)脱出確率、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1 nmを超えると動径線量の傾向が大きく変わることなどを示した。
重イオン照射では、照射後、すぐにプラズマ状態を形成すること、及び二次電子間のクーロン相互作用により非常に速い時間で二次電子は平衡状態になることが以前のシミュレーション研究でわかった。そこで、２つの状態になるまでの時間を比べた。その結果、安定したプラズマ状態になる前に平衡状態になることを示唆した結果を得た。この結果を論文にまとめ、査読付き科学雑誌に掲載することに成功した。
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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
クラスターイオン照射の研究、及び二次電子の平衡状態とプラズマ生成の関係の研究を論文としてまとめて、それぞれ、審査付き科学雑誌に掲載することに成功した。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 |
クラスターイオン照射での二次電子の熱平衡状態とプラズマ生成との関係を調べる予定である。
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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、海外出張ができなくなり、出張旅費等の支出がなくなった。(ii)使用計画：国際学会が次年度、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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