| 研究課題/領域番号 |
21K07581
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
水島 康太 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 物理工学部, 主任研究員 (90637092)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 粒子線治療 / 放射線検出器 / イオンビーム |
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| 研究実績の概要 |
現在普及している重粒子線がん治療では炭素イオンのみが使用されているが、再発リスクの高い膵臓がんのような難治性がんの臨床成績向上を目的として、複数のイオン種を併用するマルチイオン照射法に関する研究が近年活発化している。その実用化に際しては、治療装置としての安全上、照射中に頻繁に切り替わるイオン種やイオンビームの純度を保証できるチェック機構を設けなければならない。本研究では、入射イオン価数に対して応答が異なる２つの検出器（電離箱とファラデーカップ）を用いた新しいビーム純度測定システムを検討し、治療装置に求められる性能を実現できるか検証することを最終目的としている。
研究初年度としては、治療ビーム条件から設計したファラデーカップの製作を行い、実際のビーム照射にて増幅回路との組合せによる応答性確認を行った。ガス電離による増幅を伴う電離箱に対して、ファラデーカップでは入射するイオン粒子の電荷量そのものの計測となるため、アンプゲインで上げて電離箱と同等程度の出力強度を得る必要がある。結果として、ファラデーカップに用いるIVアンプゲインは10GV/Aとなったため、出力信号の応答遅れが懸念されたが10kHzのサンプリングではその影響は見られなかった。一方、高いゲイン設定での測定によりファラデーカップ側のノイズは相対的に高く、また、ビーム遮断時には出力が数msかけて減衰するような波形となっており、その原因調査とノイズ対策が今後の課題となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画にて予定していたビーム実験を含む主項目を遂行できており、次年度に向けた課題抽出も行えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度の結果を踏まえ、ファラデーカップ側のノイズ対策と応答性調査を継続するとともに、ビーム実験にて将来的に治療で使用予定の4つのイオン種（He2+, C6+, O8+, Ne10+）を測定し、不純物イオン混入に対する検出性能を見積もる。また、意図的に不純物イオンを加えたビーム条件での試験を行い、検出性能を実験的にも確認する。実際の不純物イオン混入比率を正確に求めることは難しいが、水ファントムを用いた深さ方向の線量分布測定にて混入量を推測することは可能と考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
電流増幅回路を購入予定だったが、所属部署にて別用途で購入された類似仕様の回路を試験的に代用してビーム実験を行ったため、当該年度での購入を中止した。電流増幅回路については試験結果をもとに仕様再検討した上で、次年度に購入予定である。
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