2022 Fiscal Year Final Research Report

Cell-region dosimetry for heavy charged particles with using scintillation induced by gas-electron multiplication

Research Project

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Project/Area Number	19H02650
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
Research Institution	Teikyo University (2020-2022) Kyushu University (2019)
Principal Investigator	Maehata Keisuke 帝京大学, 公私立大学の部局等, 教授 (30190317)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	古場裕介国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所放射線防護情報統合センター, 主任研究員(定常) (10583073) 執行信寛九州大学, 工学研究院, 助教 (40304836) 三津谷有貴東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70784825) 藤原健国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90552175)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	気体電子増幅 / 気体電子増幅シンチレーション / 多画素G-GEM型検出器 / 荷電粒子の飛跡構造 / 細胞領域の指標的吸収線量
Outline of Final Research Achievements	We conducted measurements of dose distribution along tracks of medical carbon-ion beams and α rays emitted from a surface source by analyzing images of scintillation induced by gas-electron multiplication in a multi pixel G-GEM detector which consists of pixel array of numerous gas-electron multipliers on a glass-substrate. Furthermore the multi pixel G-GEM detector was employed for pulse-dose measurements of each spill included in the clinical carbon-ion beams. Structure of the multi pixel G-GEM detector was found to be improved for index dosimetry including fine structure information caused by ionization in cell-region. We demonstrated a possibility of an index dosimetry in a cell-region including microscopic structure of ionizing phenomena by analyzing track images of heavy charged particles with consideration of mass stopping power ratio.
Free Research Field	放射線物理・計測学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、多画素G-GEM型検出器で電子気体増幅により発光するシンチレーション光を利用して撮像した重荷電粒子の飛跡画像解析から、重荷電粒子の飛跡に沿った線量分布の計測が可能であることを実証した。この研究成果は、荷電粒子の飛跡画像の質量衝突阻止能比を考慮した解析による細胞領域における重荷電粒子の飛跡に沿った電離現象の微細構造を含む吸収線量計測手法へと発展する可能性を有し、重粒子線がん治療のさらなる高度化への貢献が期待される。