| 研究課題/領域番号 |
16K09018
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
福田 光宏 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (60370467)
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| 研究分担者 |
倉島 俊 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 上席研究員(定常) (50370391)
宮脇 信正 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 主任研究員(定常) (90370478)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ハーモニック加速 / サイクロトロン / 位相バンチング / 共振空洞 |
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| 研究実績の概要 |
転移がんや浸潤がんなどの進行がんの治療を可能にするため、アルファ線放出核種を合成した標的剤を投与し、がん細胞に直接取り込ませて、細胞サイズと同程度の短い飛程と100keV/μm前後の高LETを有するアルファ粒子で周りの正常細胞を傷つけずにがん細胞だけをピンポイントで死滅させるアルファ線核医学治療の実用化を目指した数百μA級のヘリウムイオンビーム加速などを目的とした高強度小型加速器の要素開発研究を実施した。
H30年度は、高強度イオンビームがサイクロトロンに入射した際の空間電荷効果によって生じる進行方向のビームの発散（ビーム位相幅の拡大）とエネルギー幅の増大を中心領域における位相バンチング法によって抑制するために必要とされる初期加速電圧波形の最適な勾配を明らかにすると共に、それを実現するための複数のハーモニック加速電圧成分を組み合わせた加速電圧発生用モデル共振器の設計を引き続き進めた。その結果、第1と第2加速ギャップでのエネルギー利得の差が大きくなるように基本波に重畳する第3及び第5高調波の電圧比を最適化することにより、空間電荷効果の影響を最小化できることを幾何学的軌道解析モデルによって明らかにした。これを基に試験用共振器モデルの仕様を見直し、λ/4で励振する基本波共振空洞に対して、λ×3/4及びλ×5/4モードの定在波を励振する高調波共振空洞を結合させることによって初期加速用電極にハーモニック電圧を発生しうることを示した。
従来技術では、サイクロトロン内部でビーム進行方向の集束効果を生み出す方法はなかったが、本技術は初期加速におけるエネルギー利得分布の最適化により横方向と進行方向の位相空間内のカップリング効果によって進行方向の空間電荷効果によるビーム発散を抑制するユニークな手法であり、サイクロトロンにおける大強度化を実現するユニークな要素技術として価値は極めて高い。
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