2016 Fiscal Year Research-status Report
粒子線照射での物理過程から化学過程への移行中の物理現象解明のための計算コード開発
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25390131
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological 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, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 上席研究員(定常) (70354975)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重イオンビーム / 誘導電場 / 二次電子の運動 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重イオンビームの理論モデルは、古くから「自由電子ガスモデル」と「二体衝突モデル」の２種類のモデルがあり、それぞれ、別々の欠点をもっているにもかかわらず、どちらか一方のモデルを使われてきた。これらの欠点を克服したモデルの開発のため、従来の二体衝突モデルにX線自由電子レーザー照射に用いたシミュレーション技術を導入した。
重イオンビームと物質との相互作用の研究では、二次電子（重イオンの衝突電離から生じる電子）が重要な役割を演じる。また、二次電子の運動は重イオン照射で生じる誘導電場の影響を強く受けるという観測結果がある。本年度は、シミュレーションにより重イオン照射で生じる誘導電場と共に誘電電場の二次電子への影響を研究した。この誘電電場の効果は、自由電子ガスモデルには含まれているが、従来の二体衝突モデルでは無視されていた。重イオンが照射されると分子が重イオンの軌道上で電離され、多くの分子イオンが生成し、そのイオンの電荷によって誘電電場を作られるが、シミュレーション結果からこの電場がイオン衝突電離断面積に比例し，重イオンの軌道の距離に反比例することがわかった。一方、点電荷が作る電場は、距離の２乗に反比例することから、ここで生成した誘導電場は、点電荷よりも長距離に作用することがわかった。この長距離力により遅い二次電子は誘導電場に捕獲されると考えられる。二次電子がこの誘導電場から脱出できる確率を計算した。この確率の結果は観測値の傾向をほぼ再現した。これにより開発したモデルの妥当性が確認できた。また、この確率をイオン衝突電離断面積の簡便式で表すことに成功した。この簡便式は二次電子の初期エネルギー分布関数から導出することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
我々が開発したモデルと比較できる観測があることを日本物理学会の講演で知ることができ、さらに、その観測値と比較し、観測値の傾向の再現に成功した。このことは、我々のモデルの妥当性を証明できたこととなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
(i)ブラッグ付近の動径線量計算を行い、以前、導出した簡便式が適応できるか調べる。(ii)入射重イオンの軌道付近で生じるイオンのクーロン爆発を計算し、それが及ぼす影響を調べる。(iii)これらのイオンが作る電場による分子の運動を計算し、それがDNAに及ぼす影響を調べる。
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| Causes of Carryover |
当初、コンピューターの購入を予定し、仕様の検討を行ったが、モデルチェンジの可能性を考え、次年度購入した方が良いと判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
コンピューターの購入。
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Research Products
(5 results)
