がん治療用炭素線の線質測定用半導体検出器の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K15541
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 松村 彰彦 群馬大学, 重粒子線医学推進機構, 助教 (90600453)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 半導体検出器 / 重粒子線 / 線質

Outline of Annual Research Achievements

炭素線を用いた重粒子線がん治療は、生物学的効果比が高く、正常組織へのダメージも少ないため、より患者の“生活の質”を重視した低侵襲のがん治療法として近年大きな注目を集めている。本研究では、臨床応用を見据えて、線量と線質が測定可能な半導体検出器アレイを開発し、新たな測定基盤技術を構築することを目的としている。
本年度は、半導体検出器アレイのための多チャンネル信号処理回路の試作品について、昨年度に整備した評価用回路を用いて、基本的な動作確認を行った。大きな問題は無かったが、増幅率等のパラメータに関したは最終的に採用される素子によって微調整が必要であることが確認できた。
また、近年開発された、ワイドバンドギャップで放射線耐性が高く、ノイズ低減も期待できるSiC半導体検出器についても、群馬大学重粒子線医学センターにおいて炭素線に対するfeasibility studyも実施した。その結果、Si半導体検出器同様に炭素線のピークとフラグメントが観測され、またそれらが水中の深さによって変化することが確認できた。今後は増幅率等の実験パラメータの調整やシミュレーションとの比較を進める必要があると考える。
さらに、大阪重粒子線センターにおいて炭素線スキャニングビームを用いてSi半導体検出器の応答調査を行い、再現性を確認した。傾向としては概ね再現しているが、ノイズレベルやビーム強度等の実験条件が異なるため、校正曲線は流用できない可能性が高いことが分かった。現在詳細なシミュレーション開発を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

半導体検出器とデータ収集系の試作品に関して、当初予定通り動作確認を行ったため。アルファ線源を用いた校正については、今年度は実施できなかったが、必要な物品は揃っており、来年度実施しても全体として大きな遅れにはならないと考える。

Strategy for Future Research Activity

今後は当初の研究計画通り、これまでのデータをフィードバックさせた2次元アレイの検出器とデータ収集系を開発し、炭素線に対する応答を調査する。また、真空チェンバを用いて、α線源によるエネルギー校正を行い、炭素線とシミュレーションを用いたエネルギー校正法との比較を行う。

Causes of Carryover

物品購入の際の端数として生じた。今後作成する予定の2Dアレイ検出器の開発に用いる予定である。