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2014 Fiscal Year Research-status Report

板状熱蛍光線量計による新しい中性子オートラジオグラフィ法の開発

Research Project

Project/Area Number 25461921
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

眞正 浄光  首都大学東京, 人間健康科学研究科, 准教授 (20449309)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywords熱蛍光 / 中性子イメージング / BNCT
Outline of Annual Research Achievements

平成24年度までに、様々な形状に成形が可能で、かつ目的の元素を比較的自由に組み込める板状熱蛍光(TL)線量計を開発した。本技術を用いて、濃縮10Bを含有するホウ酸リチウム系のTL素子とホウ酸ガラスフリットによる板状TL線量計を製作すると、中性子検出効率の高い板状線量計が設計可能である。特に、ホウ素中性子補足療法(BNCT)の10B分布と濃度測定等に有用な新しい中性子オートラジオグラフィ(NCAR)法として大いに期待できる。既存のCR-39プラスチック飛跡検出器と異なり中性子の線量分布を簡易的に取得できる点において優位性が高い。本研究では、中性子の検出効率と空間分解能を最適化するだけでなく、α、β、γ線に対するTL依存性を調査し、他線種との弁別も図り、板状TL線量計による新しいNCAR法を開発する。
平成25-26年度は、濃縮ホウ酸含有TL素子の合成法を最適化し、高効率高分解能の中性子用板状TL線量計(Neutron capture TL slab dosimeter: NCTLSD)を製作することを目標とした。当初は、ホウ酸含有の硝子フリットをバインダーとしてセラミックス基板にTL素子を焼結させる技術を利用してNCTLSDを製作する予定であったが、本手法より高分解能イメージングが可能なAl2O3を主原料としたセラミックス基盤のTLSDと板状コンバーターまたはホウ酸含有TLSDによる中性子をイメージングの有用性が高いことを明らかにした。現在、Al2O3によるTLSDの高感度化に取り組んでおり、本技術に関する特許が特許査定となっただけでなく、新たな特許出願も行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

平成25-26年度の具体的な実施目標は、①濃縮ホウ酸含有TL素子の合成法を最適化する②TEP-TLSDに1の素子を利用しNCTLSDを製作する③セラミックスを基盤とした板状TL線量計に①のTL素子を利用しNCTLSDを製作する、であった。
①に関しては、熱蛍光体Li3B7012:CuはLi2B4O7とB2O3を3:1の割合で混合し、さらにCuOを0.1w%加えた混合物を焼結して得られるので、まず、10B96%濃縮ホウ酸を加熱し、濃縮10B2O3を生成し、この生成した濃縮10B2O3をLi2B4O7とLi3B7012の生成に使用して濃縮ホウ酸含有TL素子の合成を行った。濃縮率別のTL素子を合成し、近畿大学原子炉を利用した中性子に対するTL特性の調査を行ったが、濃縮10B2O3の顕著な効果はみられなかった。
②に関しては、①の実験で濃縮10B2O3の顕著な効果は見られなかったことからも明らかではあるが、TEP-TLSDに①の素子を利用したNCTLSDを製作し中性子イメージングを試みてもS/Nの低い画像しか得られなかった。
③のセラミックスを基盤とした板状TL線量計に①のTL素子を利用しNCTLSDを製作することに関しても、②と同様であった。
そこで、高分解能イメージングが可能なAl2O3を主原料としたセラミックスのTLSDと、中性子と10Bの n-α反応を利用した板状コンバーターとの組み合わせで中性子イメージングを検討した。近畿大学のマシンタイムは終了していたため、241Amのα線源を利用してAl2O3のTLSDがα線に対する感度を有しているか実験を行った。その結果、α線を検出することが可能であることが判明したため、本手法を用いた中性子イメージングに方針を変更した。また、このAl2O3 のTLSDの最適化に取り組み、特許出願に至ったことから、おおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度以降の当初の実施内容は、①TL素子の最適な粒径を明らかにする②TL素子と添加するバインダーの種類と量を最適化する③TLスラブ線量計の空間分解能を明らかにする④α・β・γ線に対するTL特性を明らかにする⑤中性子線と他線種との最適な弁別法を明らかにする⑥NCTLSDを大型化する(10mm×10mm → 80mm×80mm)⑦NCTLSDの中性子線量分布測定に対する各種特性を明らかにする、であった。しかし、研究実績の概要および達成度で述べたように、高分解能イメージングが可能なAl2O3のTLSDと、中性子と10Bの n-α反応を利用した板状コンバーターとの組み合わせまたは、Al2O3に10Bを含有させたTLSDで中性子をイメージングする方法を以下のように進める。
①Al2O3のTLSDの最適な厚さを明らかにする②Al2O3のTLSDと組み合わせるホウ酸板状コンバーターの最適な厚さを明らかにする③Al2O3 のTLSDに添加する10Bの含有量を最適化する④Al2O3のTLSDの粒状性(MTF)をはじめとする画像特性を明らかにする⑤Al2O3のTLSDのα・β・γ線に対するTL特性を明らかにする⑤④までのデータを基に中性子線と他線種との最適な弁別法を明らかにする⑥NCTLSDを大型化する(10mm×10mm → 80mm×80mm)⑦NCTLSDの中性子線量分布測定に対する各種特性を明らかにする⑧最終年度にはBNCTの10B分布や中性子線量分布測定に対する有用性を明らかにする。
尚、中性子照射施設として予定していた近畿大学原子炉が現在、運転を中止しているため、当分は本学の241Amのα線源や近畿大学の中性子線源を利用して実験を進め、最終年度までにはBNCTを設置している病院で中性子照射を行い有用性の調査を行えるように準備を進める。

  • Research Products

    (21 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (15 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Journal Article] Two-dimensional “transXend” detector for third-generation energy-resolved computed tomography2015

    • Author(s)
      Kanno Ikuo,Yamashita Yoshiki,Kanai Eri, Ogawa Tsuyoshi, Shinsho Kiyomitsu
    • Journal Title

      Journal of Nuclear Science and Technology

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoluminescent responses of Li3B7O12:Cu to proton beam2014

    • Author(s)
      Y. Koba, K. Shinsho, S. Tamatsu, S. Fukuda, G. Wakabayashi
    • Journal Title

      Radiat Prot Dosimetry

      Volume: 161 (1-4) Pages: 437-440

    • DOI

      10.1093/rpd/ncu140

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 熱蛍光素子BeO:Na(UD-170A)のグロー成分解析と線量依存性の検討2015

    • Author(s)
      大坪圭介,眞正浄光,古場裕介,若林源一郎
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] Activation of CsI(Tl) Scintillator at Heavy-ion Irradiation Field2015

    • Author(s)
      Tomoya Washio, Genichiro Wakabayashi, Akihiro Nohtomi, Kiyomitsu Shinsho, Yusuke Koba
    • Organizer
      千代田国際ワークショップ
    • Place of Presentation
      大洗研究所,(茨城県東茨城郡)
    • Year and Date
      2015-03-01 – 2015-03-01
  • [Presentation] The Thermoluminescence Efficiency of Alumina-Based Ceramic Plate Dosimeter to Carbon-Ion Beams2014

    • Author(s)
      Yusuke Koba, Kiyomitsu Shinsho, Chie Koyama, Wakabayashi Genichiro, Shigekazu Fukuda
    • Organizer
      The 7th Korea-Japan Joint Meeting on Medical Physics in conjunction with the 48th Meeting of Korean Society of Medical Physics and the 108th Meeting of Japan Society of Medical Physics
    • Place of Presentation
      BEXCO(Busan, Korea)
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [Presentation] Al2O3セラミックス板のX線とNe線に対する熱蛍光の線量応答性2014

    • Author(s)
      小山千絵,眞正浄光,大坪圭介,古場裕介,福田茂一,若林源一郎,松本和樹,牛場洋明
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] Al2O3セラミックス板の熱蛍光潜像現象2014

    • Author(s)
      大島梨奈1,眞正浄光,古場裕介,若林源一郎,松本和樹,牛場洋明
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] α線に対するAl2O3セラミックス板の熱蛍光特性2014

    • Author(s)
      齋藤雄介1,眞正浄光,古場裕介,若林源一郎,松本和樹,牛場洋明
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 軽量セラミックス基盤組織等価型熱蛍光スラブ線量計の画像特性の向上2014

    • Author(s)
      栁澤 伸,眞正 浄光,古場裕介,原田和正
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 熱蛍光素子 BeO (UD-170A) のグロー曲線の線量依存性と成分解析2014

    • Author(s)
      大坪圭介, 眞正浄光,古場裕介,若林源一郎
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 平面検出器を用いたエネルギー分解X線コンピュータ断層撮影法2014

    • Author(s)
      神野郁夫,山下良樹,小川剛史,叶井絵梨,北原理,眞正浄光,大高雅彦,橋本周,荒邦章,尾鍋秀明
    • Organizer
      日本原子力学会2014年秋の大会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都市左京区)
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-10
  • [Presentation] CsIシンチレータの放射化による重粒子線治療場における熱中性子束の測定2014

    • Author(s)
      鷲尾知也,若林源一郎,納冨昭弘,眞正浄光,古場裕介
    • Organizer
      2014年放射線夏の学校
    • Place of Presentation
      桂浜荘(高知県高知市)
    • Year and Date
      2014-08-05 – 2014-08-07
  • [Presentation] X-ray large area detector using thermoluminescence properties of commercial ceramics2014

    • Author(s)
      Kiyomitsu Shinsho, Yasuyuki Kawaji, Yusuke Koba, Genichiro Wakabayashi, Kazuki Matsumoto, Hiroaki Ushiba, Masahiro Fukushi
    • Organizer
      2014 Symposium on Radiation Measurements and Applications
    • Place of Presentation
      Michigan Univ., (Michigan, USA)
    • Year and Date
      2014-06-09 – 2014-06-12
  • [Presentation] 組織等価型TLスラブ線量計による炭素線イメージング2014

    • Author(s)
      眞正浄光
    • Organizer
      大洗研究所 研究報告会
    • Place of Presentation
      千代田テクノル本社ビル(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-05-30 – 2014-05-30
  • [Presentation] TL dosimeter’s glow curve dependence on LET and absorbed dose2014

    • Author(s)
      玉津早駿,古場裕介,若林源一郎,福田茂一,眞正浄光
    • Organizer
      第107回日本医学物理学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-10 – 2014-04-13
  • [Presentation] The Study on dose distribution measurement of therapeutic carbon beam by Tissue Equivalent Phantom Thermoluminescence slab dosimeter (TEP-TLSD)2014

    • Author(s)
      大坪圭介,古場裕介,玉津早駿,若林源一郎,福田茂一,眞正浄光
    • Organizer
      第107回日本医学物理学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-10 – 2014-04-13
  • [Presentation] Resolution properties of tissue equivalent phantom thermoluminescence dosimeter( TEP-TLD)2014

    • Author(s)
      川路康之,眞正浄光,古場裕介,若林源一郎
    • Organizer
      第107回日本医学物理学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-04-10 – 2014-04-13
  • [Book] 放射性物質対策技術 除去、モニタリング、装置・システム開発2015

    • Author(s)
      森田昌敏,三村均,熊沢紀之,矢野勝彦,青野宏通,槇田洋二,Ramesh Chitrakar,苑田晃成,山田裕久,横山信吾,伊藤健一,佐藤努,万福裕造,八田珠郎,多賀淳,石川彰彦,村上英樹,菊地良栄,金原和秀,眞正浄光,他
    • Total Pages
      326 (208-211)
    • Publisher
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [Patent(Industrial Property Rights)] LET非依存性ピーク検出法、線量分布測定法、並びに、熱蛍光特性の判定法2014

    • Inventor(s)
      眞正浄光,古場裕介
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大公立大学法人首都大学東京,株式会社千代田テクノル
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-176380
    • Filing Date
      2014-08-29
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 積層型熱蛍光体2014

    • Inventor(s)
      眞正浄光,栁澤伸
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人首都大学東京,株式会社千代田テクノル
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-176381
    • Filing Date
      2014-08-29
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱蛍光体、及び熱蛍光放射線検出デバイス2014

    • Inventor(s)
      眞正浄光
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人首都大学東京,株式会社千代田テクノル
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許第5692883号
    • Filing Date
      2014-02-28
    • Acquisition Date
      2015-02-13

URL: 

Published: 2016-05-27  

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