量子ビームで生成するトラックポテンシャルの階層構造と飛跡構造の関係を探る

探索量子束产生的轨道势的层次结构与轨道结构之间的关系

• 批准号: 18K11935
• 负责人: 森林 健悟
• 金额: $ 1.5万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K11935/
• 关键词: シミュレーション; クラスターイオン; トラックポテンシャル; 二次電子の運動; 熱平衡状態; 動径線量; プラズマ; 重イオン; 二次電子; 飛跡構造; ポアソン方程式; 重イオンビーム; 熱膨張; 簡便式; 重イオンビーム科学; 極紫外線自由電子レーザー

本研究課題では、トラックポテンシャル(量子ビーム照射で生成する分子イオンの集まりが作る電場)と飛跡構造(エネルギー付与の空間分布)との関係を解明するシミュレーション研究を行う。この解明は重イオンビーム癌治療が高い治療効果を持つ理由の解明に繋がる可能性がある。クラスターイオン照射では、生成する分子イオンが空間的に広がるが、その広がりがトラックポテンシャルと飛跡構造との関係に与える影響を解明することを目指し、この照射のシミュレーション研究を行っている。この広がりの影響解明は、クラスターイオンだけでなく、極端紫外線レーザーの生物影響の研究にも役立つと考えられる。本年度は、昨年度までに実行したシミュレーション結果を論文にまとめ、原著論文として査読付き科学雑誌に掲載することに成功した。この論文では、クラスターイオンを構成するイオンの数、イオン間距離とトラックポテンシャルから脱出する二次電子の確率、及び、二次電子のエネルギー付与の空間分布を表す動径線量との関係を明らかにした。具体的には、(i)脱出確率、動径線量にイオンの数の依存性が弱いこと、(ii)イオン間距離が増えれば線形的に脱出確率が減少すること、(iii)イオン間距離が1 nmを超えると動径線量の傾向が大きく変わることなどを示した。重イオン照射では、照射後、すぐにプラズマ状態を形成すること、及び二次電子間のクーロン相互作用により非常に速い時間で二次電子は平衡状態になることが以前のシミュレーション研究でわかった。そこで、２つの状態になるまでの時間を比べた。その結果、安定したプラズマ状態になる前に平衡状態になることを示唆した結果を得た。この結果を論文にまとめ、査読付き科学雑誌に掲載することに成功した。

将进行该研究主题，以研究轨道电位（由量子束照射产生的分子离子集合产生的电场）与轨道结构（能量的空间分布）之间的关系。这种阐明可能会导致阐明为什么重离子束癌治疗具有很高的治疗作用。在簇离子照射中，产生的分子离子在空间上扩散，我们正在对这种辐射进行模拟研究，目的是阐明扩散对轨道电势和轨道结构之间关系的影响。据信，阐明这种扩散的影响不仅对群集离子有用，而且对于对极端紫外激光器的生物学作用的研究也有用。今年，我们成功地编制了去年进行的模拟结果，并将其作为同行评审的科学杂志作为原始论文发表。本文揭示了构成簇离子的离子数量，内部距离和次级电子的概率从轨道电势逃脱，而径向剂量代表了能量赋予二次电子的空间分布。具体而言，他们表明（i）（i）逃逸概率和离子对径向剂量的依赖性较弱，（ii）随着内部距离的增加，逃逸概率会线性降低，并且（iii）当内部距离超过1 nm时，径向剂量趋势显着变化。先前的仿真研究表明，重离子辐照在辐照后立即产生血浆态，并且由于二次电子之间的库仑相互作用，次级电子在很快的时间内进入平衡。因此，我们比较了到达两个州所需的时间。结果，结果表明该产品在成为稳定的血浆状态之前将进入平衡。结果汇编成论文，并在同行评审的科学杂志上成功发表。

项目成果

重イオンビーム照射におけるブラッグピーク付近での温度上昇

重离子束照射时布拉格峰附近的温度上升

• 发表时间: 2019
• 作者: I. Nisinaka;K. Hashimoto;H. Suzuki;森林 健悟
• 通讯作者: 森林 健悟

重イオンビーム照射で形成する自己組織化とDNA損傷の可能性

重离子束照射形成的自组装及DNA损伤的可能性

• 发表时间: 2021
• 作者: 三原基嗣;松多健策;福田光順;若林諒;沖本直哉;福留美樹;大谷優里花;木村容子;泉川卓司;野口法秀;生越瑞揮;大坪隆;西村 太樹;高橋弘幸;菅原奏来;Aleksey Gladkov;石山博恒;北川敦志;佐藤眞二;森口哲朗;小沢顕;杉山純;森林 健悟
• 通讯作者: 森林 健悟

重イオンビームの新規動径線量シミュレーションモデル：従来のモデルとの比較

新型重离子束径向剂量模拟模型：与传统模型的比较

• 发表时间: 2019
• 作者: 雨宮 邦招;清水 雄平 ;越川 博;井邊 真俊;八巻 徹也;蔀 洋司;二宮和彦;森林 健悟
• 通讯作者: 森林 健悟

Application of nano-sized low-temperature plasma produced from heavy ion irradiation to heavy ion cancer therapy

重离子辐照纳米低温等离子体在重离子癌症治疗中的应用

• 发表时间: 2019
• 作者: 青柳秀樹;古川行人;高橋 直;Kengo Moribayashi
• 通讯作者: Kengo Moribayashi

クラスターイオンが作る動径線量のシミュレーション

簇离子产生的径向剂量的模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Ninomiya;M. Kajino;A. Nanbu;M. Inagaki;T. Kudo;K. Terada;A. Sato;D. Tomono;Y. Kawashima;Y. Sakai;T. Takayama;A. Shinohara;Kengo Moribayashi;熊田高之;公益社団法人日本アイソトープ協会理工学部会中性子応用専門委員会;森林 健悟
• 通讯作者: 森林 健悟