超伝導転移端センサによる治療用炭素重粒子線の超精密線質評価

点击翻译按钮获取中文摘要

炭素重粒子線はがんを治癒する能力に繋がる生物学的効果比(RBE)が高く、体内の深いところで線量付与のピークを見せる線量集中性があることから、体内深部のがん細胞を、周辺の組織を傷つけることなく治療することができるという特徴がある。炭素重粒子線は体内に入射すると、相互作用により高密度の二次電子を発生させ、これががん細胞のDNAを自己修復できなくなるほど破壊するため、高い治療効果が現れると考えられている。極小のTESアレイにより、二次電子のエネルギーや分布をDNAの大きさのスケールで検出することで、炭素重粒子線のRBEの高さの解明に貢献することを目指す。TESは原理的に熱容量が小さいほどエネルギー分解能が向上するため、極小ピクセルのTESから構成されるアレイを開発することにより、二次電子のエネルギーと分布を評価できる。そこで、一辺が1μmのイリジウム製TESの開発を行った。Geant4を用いたシミュレーション評価により、TESの超伝導薄膜に電子が入射した時の影響を調べたが、無視できるほど小さいことがわかった。ところが、1um程度の大きさのTESでは検出器が超伝導に転移しないという状況が続いた。転移しない原因として、ニオブ電極と超伝導薄膜との接触の悪さや、検出器の制作過程におけるフォトレジストなどの不純物の混入などが考えられるが、原因の解明には至っていない。これまでの極小ピクセルの開発状況について、国内・国外において学会発表を行い、IEEE論文誌に論文が採択された。