医療用放射性同位元素のプラズマ化による定着と動態解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560614
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 伊達 広行 北海道大学, 医学部, 教授 (10197600)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下妻 光夫 北海道大学, 医学部, 教授 (70041960)
• Keywords: 放射線粒子コード / 電子衝突断面積 / モンテカルロシミュレーション / プラズマCVD / TiO_2膜 / セラミクス構造 / 界面相互作用 / トライオード電極 / 放射線照射効果

Research Abstract

本研究は、気体プラズマに高エネルギーの放射線粒子(β線、γ線)を導入することにより、通常のプラズマでは起こりえない種々の反応が誘起されるであろうという着想のもとにスタートされたもので、(1)医療用放射線同位元素を含むガスの排気処理におけるプラズマ定着、(2)プラズマCVD法等による固体表面への膜堆積に対する放射線照射効果の影響解析、の2点をねらいとしている。
研究の遂行は、RIプラズマ生成をともなう実験系とプラズマ中の電子と放射線粒子の挙動を解析するシミュレーション系に分けられる。前者に対して、今年度はRIプラズマ用チャンバーの設計と電源系の構築を行なう一方、既存のテャンバーにてダイオードを用いたバイアス電極による金属酸化膜の堆積実験を行った。後者に対しては、RIプラズマでの解析に用いる弱電離プラズマ電子のモンテカルロシミュレーションコードの整備と高エネルギー光子・電子の汎用コードによる固体中のエネルギー付与の計算等を行った。以下に、具体的な項目と得られた知見を列挙する。
1.プラズマCVDによって絶縁基板上に堆積されたTiO_2薄膜が放射線照射によって導電性を帯びる現象を確認すると共にγ線強度に対する出力信号の線形性が明らかとなった。
2.放射線粒子の汎用シミュレーションコード(EGS4)により、上記の基板と薄膜の層構造における光子と電子のエネルギー付与を計算し、薄膜の導電性が基板材で発生する電子により誘起されている可能性が高いことが判明した。
3.RIプラズマで実際に生成する予定のXeガスについて、電子衝突断面積のセットを完成し、電子のモンテカルロ法コードに放射線粒子コード(EGS4)の結果を組み入れられるようにした。あわせて、放射線粒子と物質の相互作用に関わる基礎データ(阻止能、レンジ等)の収集を行った。

Research Products

• [Publications] H.Date et al.: "Electron collision processes in gaseous xenon"Nucl.Instr. & Math. in Phys.Res.B. 207. 373-380 (2003)
• [Publications] 伊達広行他: "RISA(Radiation Induced Surface Activation)検出器の開発"日本医学物理学会学術大会予稿集. 23(3). 220-221 (2003)
• [Publications] 下妻光夫他: "TiO_2+O_4を用いたイオンアシストプラズマCVD法によるTiO_2膜の生成"応用物理学会学術講演会予稿集. 1a-ZG-6. 106 (2003)
• [Publications] M.Shimozuma et al.: "Development of TiO_2/Ceramics Radiation Detectors by Plasma CVD"Proceedings of the 21^<st> Symposium on Plasma Processing. 21. 134-135 (2004)
• [Publications] H.Date et al.: "Monte Carlo Simulation for Designing Radiation Detectors Using Radiation Induced Surface Activation"Proceedings of 11^<th> International Congress of the International Radiation Protection Association. ID339(発表予定). 4 (2004)