医療用重粒子線によるフラグメント生成反応の系統的な実験データ收集と反応機構の研究

近年、高エネルギーの重粒子線を利用したがん治療に大きな期待が寄せられている。重粒子線によるがん治療を適正かつ効果的に行うためには、人体を構成する原子核と重粒子との相互作用について高精度なシミュレーション計算を行う必要があるが、計算の基礎となるフラグメント生成反応についての実験データ、特に生成フラグメントの放出角度に関する情報がなく、計算の中で最も不確かな部分となっている。そこで本研究では、高分解能の二次元位置検出器を中心とした検出器システム開発し、主要な重粒子入射反応における生成フラグメントの放出角度に関する実験データを系統的に測定、整備することを目的として研究を行った。最終年度となる本年度は、重粒子入射軽フラグメント生成反応に関する二重微分断面積の測定実験を実施した。検出器システムでは、昨年までの経験をもとに今年度新たに多芯線型比例計数管(MWPC)を製作して位置測定精度を向上させたほか、従来の積層型GSO(Ce)スペクトロメータを使用した。実験では、放射線医学総合研究所の重粒子線加速器施設HIMACからの炭素ビーム(290MeV/u)を炭素(グラファイト)及び鉛標的に入射させ、核反応によって生じる陽子の測定を行った。その際、入射炭素ビームが完全にストップする厚い標的と薄い標的の2種類の標的を用いた。その結果、ゼロ度近傍における陽子生成反応の二重微分断面積とともに厚い標的からの陽子生成量を実験的に評価することができた。

近年、高エネルギーの重粒子線を利用したがん治療に大きな期待が寄せられている。重粒子線によるがん治療を適正かつ効果的に行うためには、人体を構成する原子核と重粒子との相互作用について高精度なシミュレーション計算を行う必要があるが、計算の基礎となるフラグメント生成反応についての実験データ、特に生成フラグメントの放出角度に関する情報がなく、計算の中で最も不確かな部分となっている。そこで本研究では、高分解能の二次元位置検出器を中心とした検出器システム開発し、主要な重粒子入射反応における生成フラグメントの放出角度に関する実験データを系統的に測定、整備することを目的として研究を行った。最終年度となる本年度は、重粒子入射軽フラグメント生成反応に関する二重微分断面積の測定実験を実施した。検出器システムでは、昨年までの経験をもとに今年度新たに多芯線型比例計数管(MWPC)を製作して位置測定精度を向上させたほか、従来の積層型GSO(Ce)スペクトロメータを使用した。実験では、放射線医学総合研究所の重粒子線加速器施設HIMACからの炭素ビーム(290MeV/u)を炭素(グラファイト)及び鉛標的に入射させ、核反応によって生じる陽子の測定を行った。その際、入射炭素ビームが完全にストップする厚い標的と薄い標的の2種類の標的を用いた。その結果、ゼロ度近傍における陽子生成反応の二重微分断面積とともに厚い標的からの陽子生成量を実験的に評価することができた。