2015 Fiscal Year Annual Research Report
パルス内エネルギー可変型シンクロトロン運転方式実用化に向けた研究
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26860409
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| Research Institution | National Institute of Radiological Sciences |
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Principal Investigator |
水島 康太 国立研究開発法人放射線医学総合研究所, 重粒子医科学センター, 研究員 (90637092)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 粒子線治療 / 粒子加速器 / シンクロトロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シンクロトロンを利用した最新の粒子線治療では、１回の照射の中で数十～100種類程度のビームエネルギーを供給する必要がある。シンクロトロンの出射エネルギー変更を高速化できれば照射にかかる時間を大幅に短縮することが可能であり、パルス内エネルギー可変型運転方式はそのための非常に有効な手段である。
その運転方式を実用化するためには、エネルギー変更に伴い原理的に生じる「ビーム漏れ」を低減することが課題であった。本年度は、昨年度の研究でシミュレーションにより確認した「ビーム漏れ」原因粒子に強く共鳴する周波数成分を高周波電場として加えることで、選択的に原因粒子を取り除く方法の有効性をビーム実験で実証した。ビーム実験においてもシミュレーションと同様に、従来の1/10以下まで漏れビーム量を減らすことができたが、電磁石電源のリップルや不正磁場との共鳴によるEmittance growthによる影響からか、もとより生じる漏れビーム量がシミュレーションよりも多く、提案手法により量を低減しても治療照射条件から求められる1x10^7pps以下という目標を達成することは難しかった。
そこで、上記手法で防ぎきれない分の「ビーム漏れ」をエネルギー変更後の照射直前に、ビーム輸送ラインにある高速ビーム遮断用電磁石を利用してビームダンプに当てることで、照射開始時の「ビーム漏れ」を大きく低減することができた。結果として、パルス内エネルギー可変型運転方式を適用したシンクロトロンでの様々なエネルギー変更条件でも提案方法の有効性が確認でき、従来方式で1～2秒ほど必要だったエネルギー変更時間を平均300ms程度まで短縮できた。
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[Presentation] Performance of the HIMAC Beam Control System Using Multiple-Energy Synchrotron Operation2016
Author(s)
K. Mizushima, T. Furukawa, Y. Iwata, Y. Hara, N. Saotome, Y. Saraya, R. Tansho, S. Sato, T. Shirai, K. Noda
Organizer
12th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART12)
Place of Presentation
jyvaskyla, Finland
Year and Date
2016-07-03 – 2016-07-08
Int'l Joint Research
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