2010 Fiscal Year Annual Research Report
重イオン誘起水中高密度活性種挙動の時間及び空間分解解析
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21360470
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
田口 光正 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60343943)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝村 庸介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70111466)
渡辺 立子 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究主幹 (10360439)
須郷 由美 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90354836)
倉島 俊 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 放射線高度利用施設部, 研究副主幹 (50370391)
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| Keywords | 重イオン / 水中化学反応 / 初期活性種 / 時間分解分光測定 / OHラジカル / 過渡吸収 / モンテカルロシミュレーション |
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| Research Abstract |
本研究では、量子ビームの高度医学・工学利用に資するために、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の挙動を理解することを目的としている。まず、高い時間分解能での化学反応観測を行うための、重イオンパルスのパルス幅の制御技術の開発を行った。サイクロトロン加速器の上流及び下流側に設置されている2台のチョッパー装置とサイクロトロンの加速位相を高度に制御することで、パルス幅をナノ秒からマイクロ秒のオーダーまで自在に制御することに成功した。また、オンライン時間分解光吸収法により、イオン照射直後に水中に生成する短寿命活性種の反応挙動を観測した。照射には20 MeV,H^+イオンを選択し、スパー間距離を制御するために照射エネルギーを減弱させながら分光測定を行った。水分子の分解によって生じる、水酸化(OH)ラジカルのプローブであるNaBrの水溶液へのH+イオン照射によりBr_2の生成が観測された。Br_2の生成収率は、平均スパー間距離が13nmから7nmと短くなるに従い、0.9から0.3molecules/100eVへ減少することを明らかにした。これらは、スパー間距離、すなわちスパーの重なりの程度が、活性種の再結合反応に影響をおよぼすことを明らかにしたものである。さらに、様々な重粒子線のトラック内の動径方向における線量分布と、OHラジカルおよび直接作用によって生じる様々なタイプのDNA損傷の空間分布の関係の解析を行い、微視的線量分布とDNA損傷の関係の定式化の準備に入った。また、これらの空間分布の可視化表示を可能にした。以上、高エネルギー重イオン照射によって水溶液試料中に誘起される活性種反応を実験・理論的に解明するためのシステムや計算コードの高度化に成功した。
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