2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of real-time radiation detector capable of measuring with quality discrimination in neutron capture therapy
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18K19916
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 浩基 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (70391274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川端 信司 大阪医科大学, 医学部, 准教授 (20340549)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 中性子捕捉療法 / BNCT / 線質弁別 / リアルタイム / 放射線検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
京都大学複合原子力科学研究所では加速器を用いたBNCTのための熱外中性子源を開発した。これまで臨床研究に用いてきた原子炉中性子源よりも中性子エネルギーが高いため照射野外の被ばくが多くなる傾向がある。そこで、BNCTの照射において、照射野外における全身被ばく評価が重要である。また、全身位置においては、高速、熱外、熱中性子及びガンマ線が混入して照射される。それぞれ生物学的効果が異なるため、弁別して測定することが望まれている。現在この要求に対応可能な検出器は皆無であり、また迅速に測定結果を得るために、リアルタイムで測定できる手法の開発を行うことが急務となっている。
本研究においては、エネルギー領域の異なる中性子及びガンマ線を弁別して測定可能なリアルタイム放射線検出器の開発を行うことを目的としている。本年度においては、中性子検出器の減速材及び遮蔽材の材質及びサイズの最適化を行った。まず始めに全身位置における中性子エネルギースペクトルを計算によって導出した。
得られた中性子スペクトルに対して、熱、熱外、高速中性子の感度が高くなる減速材の材質とサイズのパラメータサーベイを実施した。熱中性子検出器にはこれまで開発してきたLiCAFシンチレータと石英ファイバーの組み合わせによる検出器を選択した。熱外中性子用検出器には熱中性子を遮蔽するための6LiFセラミックとポリエチレンの小球を選択し、高速中性子用検出器には6LiFセラミックと高速中性子が十分に減速するサイズのポリエチレン球を選択した。熱外及び高速中性子検出器において減速した熱中性子を測定する検出器としてLiCAFシンチレータを用いた。
製作したそれぞれの検出器を京都大学研究用原子炉の重水照射設備において照射試験を実施した。それぞれ熱、熱外、高速中性子検出器はリアルタイムで各エネルギー領域の中性子を測定できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は熱、熱外、高速中性子の検出器の減速体の材質、サイズの最適化を行うことができた。また、プロトタイプ機を製作し、実際のBNCTの照射場において特性試験を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、平成30年度に最適化した検出器に加速器中性子源もしくは原子炉中性子源を用いて、さらに照射試験を実施する。照射試験結果をフィードバックし、システムの高度化を進める。また、多チャンネルの読み出しが可能となるシステムの構築を実施する。熱、熱外、高速中性子を測定するために1か所あたり3チャンネル必要となる。ガンマ線の検出器と合わせると合計4チャンネルのデータ処理回路が必要となる。多チャンネル読み出しのシステムとして、マルチチャンネル光電子増倍管もしくはMPPCとクリアパルス社製のヘッドアンプユニット(マルチチャンネル整形アンプ・ADC)を用いてシステムを構築する。照射結果に関しては研究分担者からの医学的な助言を得ながら研究を進める。
最終年度は実際に加速器中性子源もしくは原子炉中性子源と人体等価ファントムを用いて実用化試験を実施し、線質弁別測定を確認し、臨床研究への応用まで実現したいと考えている。実用化試験の結果に関しては研究分担者からの医学的な助言を得ながら研究を進める。
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