短パルス・高繰り返しミニチュアX線源の開発と医療用照射線源への展開

本研究は、高速パルスパワー技術を利用して、必要な量を必要な場所に「その場照射」できる微小・高繰り返しパルスX線源の開発を目的とした。最終目標とするのは、50keV程度のエネルギーを持つ医療用の照射X線源であり、本研究ではその原理実証実験を行った。その場照射できるように電力伝送部分には直径5mmの可撓性の同軸ケーブルを用いた。輸送電力の20nsec程度への短パルス化により、伝送線の耐電圧を大きくし、コンパクト化と長寿命化を両立させたことが本研究のポイントである。原理実証のための実験装置を製作し、電圧パルス波形、X線分布、線量分布などの基本的な性能を確認した。スタック型短パルス高電圧電源の製作し、実験に用いた。上記の同軸ケーブル内を短パルス電力を輸送させた後、電子ビーム発生部に導き、電界放出させた電子ビームをタンタル製の陽極に衝突させることによって制動X線を発生させた。大電力を非常に小さな径の同軸線内を伝送させることにより、局所的なエネルギー注入とX線発生が可能になった。また、電界放出型陰極め耐久性を調べ長寿命化と電流増大の指針を得た。その結果、従来の直流型のX線源と比較して、(1)カテーテル状のケーブルガイドによりその場照射可能であること、(2)パルスX線源であるため不必要な被爆を避けることが出来ること、(3)短パルス化により高エネルギー化同時に長寿命化が可能であること、(4)照射線量、線量率、飛程などをパルス電子ビームの加速電圧、電流、繰り返し率、繰り返し数で制御できることなど、短パルス線源の利点を確認できた。医療用線源として完成度を高めるには、生体各部への照射効果、安全性、取り扱い性、カテーテルへの適合性の評価などが必要であり、生命理工学や医療関係者との連携を計画している。放射線治療は、わが国ではまだ社会的評価が低く、普及が進んでいない。放射性物質を使用しないパルス照射線源が実現すれば線源治療が急速に重要性を増してゆくと考えられる。

本研究は、高速パルスパワー技術を利用して、必要な量を必要な場所に「その場照射」できる微小・高繰り返しパルスX線源の開発を目的とした。最終目標とするのは、50keV程度のエネルギーを持つ医療用の照射X線源であり、本研究ではその原理実証実験を行った。その場照射できるように電力伝送部分には直径5mmの可撓性の同軸ケーブルを用いた。輸送電力の20nsec程度への短パルス化により、伝送線の耐電圧を大きくし、コンパクト化と長寿命化を両立させたことが本研究のポイントである。原理実証のための実験装置を製作し、電圧パルス波形、X線分布、線量分布などの基本的な性能を確認した。スタック型短パルス高電圧電源の製作し、実験に用いた。上記の同軸ケーブル内を短パルス電力を輸送させた後、電子ビーム発生部に導き、電界放出させた電子ビームをタンタル製の陽極に衝突させることによって制動X線を発生させた。大電力を非常に小さな径の同軸線内を伝送させることにより、局所的なエネルギー注入とX線発生が可能になった。また、電界放出型陰極め耐久性を調べ長寿命化と電流増大の指針を得た。その結果、従来の直流型のX線源と比較して、(1)カテーテル状のケーブルガイドによりその場照射可能であること、(2)パルスX線源であるため不必要な被爆を避けることが出来ること、(3)短パルス化により高エネルギー化同時に長寿命化が可能であること、(4)照射線量、線量率、飛程などをパルス電子ビームの加速電圧、電流、繰り返し率、繰り返し数で制御できることなど、短パルス線源の利点を確認できた。医療用線源として完成度を高めるには、生体各部への照射効果、安全性、取り扱い性、カテーテルへの適合性の評価などが必要であり、生命理工学や医療関係者との連携を計画している。放射線治療は、わが国ではまだ社会的評価が低く、普及が進んでいない。放射性物質を使用しないパルス照射線源が実現すれば線源治療が急速に重要性を増してゆくと考えられる。