音響型放射線検出器の医療支援への試み

点击翻译按钮获取中文摘要

放射線を媒質中に照射して発生する音圧を検出して、媒質中の放射線の振舞いを観測することを目的とした。そしてその成果を医療支援に応用することを検討する。媒質として水をとった。音響素子として圧電性のジルコン酸チタン酸鉛(PZT)を母材とする音圧に有感な素子を開発した。照射する放射線はエネルギー400MeV/nのキセノンイオンを用いた。キセノンイオンの強度は10^3〜10^6/秒である。チョッパーを製作した。これにより、ビームの時間幅が100μ秒程度のパルス化ビームを調整できた。PZTの放射線に対する反応を調べた。直接PZTに照射して感度を調べた。素子感度の閾値は10^3/秒程度であることを確認した。出力波高値のPZT媒質の積算した厚さの関係を調べた。その結果、電離損失から予想される振舞いと相似することを確認した。水を媒質として、信号検出を試行した。ビームから15mm離した位置にPZT素子を置き、放射線照射に起因した信号を検出できた。出力振幅は概ね水中の電離損失を再現する。そして、キセノン粒子の飛程近傍で最大出力となり、次第に減衰することを確認した。キセノン強度にして、10^3/秒程度の強度であれば、電離損失が最大となる位置近傍で信号検出は可能である。電離損失から出力電圧発生にいたる過程を複合して、この現象のモデル化を試みた。水中の信号の配列から、放射線が停止した位置を決定できることが結論された。また水中を伝播する圧力信号の時間依存性から、3次元的に配列した検出器信号を解析して放射線の径路を決定できることを確認した。これらを総合して、音響的方法により、放射線照射に伴う径路と停止位置および放射線強度を正確に測定する原理とその応用について、肯定的結果を得た。研究成果は引続き学術誌に発表する。