2012 Fiscal Year Research-status Report
レーザー駆動超短パルスＸ線マイクロビームを用いた放射線生物影響の解明
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24710096
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
錦野 将元 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (70370450)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | レーザープラズマＸ線 / 軟Ｘ線レーザー / フレネルゾーンプレート / 放射線生物影響 |
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| Research Abstract |
近年、Ｘ線自由電子レーザーに代表されるような超短パルス・高輝度Ｘ線源による応用研究が可能となりつつある。本研究では、超短パルス・超高強度レーザー技術による超短パルス高輝度Ｘ線光源とＸ線光学素子を組み合わせたレーザー駆動超短パルスＸ線マイクロビーム照射装置を開発し、Ｘ線照射によって誘発される放射線生物影響に関する研究を実施する。本年度は、軟Ｘ線レーザー（90eV）を細胞程度の大きさまで集光し、可視光顕微鏡下で試料(細胞)に照射することが可能な軟Ｘ線マイクロビーム照射装置の改造、Ｘ線光学素子を用いた顕微法、軟Ｘ線光源の開発を行った。
90eVの軟Ｘ線レーザーは大気を透過しないため、真空中から直接大気中の細胞へＸ線照射する手法が必要である。真空中のＸ線光学素子を電動で操作可能に変更し、同様に複数の厚さの軟Ｘ線フィルターを電動で変更可能にすることで任意の細胞へ任意の光子数により軟Ｘ線照射が可能な装置への改良を行った。軟Ｘ線用フレネルゾーンプレートを用いた約80倍の像倍率を持つ軟Ｘ線顕微手法の開発を行い、空間分解能で空間垂直方向0.2ミクロン、水平方向0.5ミクロンを達成した。今後、Ｘ線の光子エネルギーを高エネルギー化することで生物試料サンプル等へも使用可能な顕微手法へ改良していきたい。また、マイクロビーム照射や軟X線顕微鏡へも応用可能な高原子番号金属材料を用いた200~300eVのエネルギー領域の軟Ｘ線レーザープラズマＸ線源の開発を行った。
これらの実験の成果に関して、12th International Conference on X-ray Laser等の国際会議や応用物理学会等において発表を行った。今後、レーザープラズマ軟Ｘ線を用いた細胞照射実験及び、放射線生物影響に関する実験を行う。
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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
軟Ｘ線レーザー照射装置において、Ｘ線の照射位置および照射線量を真空容器内の電動ステージで調整するための改造を終了した。照射装置に使用する軟Ｘ線多層膜球面鏡において反射、集光性能が劣化するという問題が発生したため、今年度、軟Ｘ線細胞照射実験による放射線生物影響確認実験には至らなかった。しかし、原因と考えられる軟Ｘ線光学素子基盤の研磨方法を変更した光学素子基盤の準備を完了させ、次年度において新しい軟Ｘ線用多層膜コーティングを行った後、照射実験を実施する予定である。また、生物試料観察にも応用可能なフレネルゾーンプレートを用いた軟Ｘ線顕微鏡手法を開発し、軟Ｘ線による細胞照射と同時に観察が可能な照射・観察手法について装置の検討を行っている。
これらとは別に、単一パルスの超短パルスレーザープラズマＸ線による放射線生物影響の確認を目標としたレーザープラズマＸ線光源の高効率化・高輝度化発生実験を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度において軟Ｘ線レーザー照射装置の改造は概ね完了したため、同様にレーザープラズマＸ線照射装置についても多様な照射条件の照射が可能な照射装置への改造を進める。また軟Ｘ線照射装置の重要部分である軟Ｘ線集光光学素子の準備を早急に進め、照射性能の確認および照射実験を実施する。
また、高輝度レーザープラズマＸ線源の開発と集光性能評価、高空間分解能軟Ｘ線顕微法を軟Ｘ線照射装置と組み合わせた装置の高度化について検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
照射実験実施のための生物試料固定用の窒化シリコン薄膜および消耗物品、軟Ｘ線光学素子および調整機構の購入を予定している。また、研究成果についての学会発表及び論文投稿を検討しており、それらの旅費や投稿料として使用を計画している。
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