| 研究課題/領域番号 |
19K12643
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
山内 知也 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (40211619)
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| 研究分担者 |
楠本 多聞 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高度被ばく医療センター 計測・ 線量評価部, 博士研究員(任常) (90825499)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | エッチング型飛跡検出器 / 検出閾値 / イオントラック内径方向電子フルエンス / ２次電子の相互作用数 / ポリアリルジグリコールカーボネート / ポリエチレンテレフタレート |
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| 研究実績の概要 |
エッチング型飛跡検出器の検出閾値を記述する物理指標として、イオントラック内径方向電子フルエンス（REFIT: Radial Electron Fluence around Ion Tracks）を提唱し、その妥当性についての検討を進めている。これはプロトンや重イオンの軌跡をその軸とする円柱の側面を通過する２次電子密度として定義しており、平均値であれば軸からの径方向距離の関数と見なせる。今年度は別の物理指標として、２次電子の相互作用数（NISE: Number of Interactions induced by Secondary Electrons）という新たな物理指標についても一定の結果を得た。これは円柱内部の相互作用点の数である。
よく知られている局所線量分布とは別に、電子数や相互作用の数を問題にするのは、ポリアリルジグリコールカーボネート（PADC）検出器の低LET放射線を用いた実験結果が契機であった。PADC検出器には、重合によって生まれる３次元ネットワークの実体であるポリエチレン状の放射線耐性部と、繰り返し構造毎のそれらを繋ぐ単鎖上の中心にあるエーテルとそれを挟む二つのカーボネートエステルからなる放射線感受性部から構成されている。実験からはカーボネートエステルが最近接のエーテルが損傷を受けた後にのみ切断されることが判明した。エッチングテストからは、放射線感受性部の損傷が径方向に２つ以上になる場合にエッチピットが形成される（閾値に到達する）ことも明らかになっていた。実験結果として、電子数や損傷の数を用いて異なるイオン種に対する閾値に共通するイオントラック内の損傷構造が記述できる可能性が示されたことを受けて、Geant4-DNAコードによるシミュレーションによってREFITやNISEを求めている。PADC検出器の感度についてはNISEがより高い相関を示している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
イオントラック内径方向電子フルエンス（REFIT）に加えて２次電子の相互作用数（NISE）という新しい物理指標について検討を開始し、PADCについては両者の比較を行った。昨年度までにポリエチレンテレフタレート（PET）については、REFITの適用可能性について議論を行い、半径が0.5 nmと4 nmにおけるREFITを用いることで異なるイオン種の閾値をほぼ共通する値で記述できることが示された。PETについてもNISEを用いた検討を開始しているが、相互比較にまでは進むことができなかった。また、検出感度としてはPADCとPETのの中間的な特性を持っている、ビスフェノールAポリカーボネート（PC）の検出閾値の決定については、無視できない感度の深さ依存性があったため、他の種類のPCについて実験を行ったが、やはり無視し難い深さ依存性が認められたため、PCの検出閾値についての物理指標の検討に進めなかった。
厚さ13 micro-mのPETを用いたの検出閾値と各種損傷密度のステップ状の変化との関係については、実験誤差の範囲で一致していることがほぼ確実になった。135 MeV/uのCイオンを用いたPADCの検出閾値を求めるエッチングテストでは、従来は知られていなかった、見かけの上でピット半径が数十 micromのエッチングにわたってほとんど成長しないエッチピットが確認された。数100MeV/uのペンシルビームを用いた照射と数mmサイズのスポットに対して赤外線分光分析を行う方法論を確立した。これらは新しい進展である。
当初の課題であったPCの閾値問題解決が遅れていることを重視し、やや遅れているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
量子科学技術研究開発機構の重粒子線がん治療装置（HIMAC）の共同利用研究において、ビスフェノールAポリカーボネート（PC）試料への照射実験を展開し、C、N、Oイオン等について決定する計画である。ポリエチレンテレフタレート（PET）については、13 um厚の試料を用いたエッチングテストと、それをエッチング処理によって2 um程度の薄膜を使った赤外線分光による損傷の分析を通じて、エッチピットが生まれる検出閾値と各種官能基の損傷密度のステップ状の変化との関係をさらに追求する。ポリアリルジグリコールカーボネート（PADC）について認められた成長が著しく遅く見えるエッチピットについての観察と理論的検討を継続する。コバルト60線源を用いたガンマ線照射実験とエキシマーランプ（174 nm）を用いた実験によって、エーテル基の損傷とカーボネートエステル基の損傷との相互関係を詳細に確認し、損傷密度とヒドロキシル基生成密度との定量的関係を理解する。Geant4-DNAによるREFIT及びNISEを求めるシミュレーションを進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
代表者の量子科学技術研究開発機構への旅行を中止し、遠隔の会議にて対応した。ビスフェノールAポリカーボネート（PC）について、予想外の結果となったため、実験試料を再度準備する。
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