がん治療用炭素6価イオン直接プラズマ入射型複合加速構造IH単空洞線形加速器の研究

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がん治療用炭素6価イオン加速複合単空洞(HSC)線形加速器の加速空洞に組み込まれる、高周波四重極(RFQ)とドリフトチューブ(DT)の各加速構造および中間ビームマッチングセクションのグランドベースプレートについて、前年度に引き続き粒子軌道シミュレーションをおこない、最終的な配置を決定した。その結果をもとに3次元電磁場シミュレーションをおこない、製作費節減のために既存の線形加速器の部品を極力再利用することも考慮しながら、HSC線形加速器の全体デザインを決定した。新しく製作が必要とされた電極部品や高周波部品を取り揃えたあと、加速空洞を組み立て、電磁場特性を測定した。高精度を実現する加工方法を考案・導入した結果、共振周波数やQ値は非常によくシミュレーション結果を再現した。加速電場分布に関しては部分的に差異が生じたが、想定していた範囲内であり、あらかじめ準備していたL型チューナーで解決することができた。レーザイオン源の技術開発は、ルーマニア・サピエンタ大学の海外研究協力者グループを中心とした国際共同研究によりおこない、エミッタンスなどのビーム計測が必要なため、測定機器を同大学に運び込んだ。また、同大学での研究成果をもとに、本研究に使用するYAGレーザイオン源を設計製作した。そして、線形加速器本体、高周波電源、真空排気系と組み合わせ、加速特性試験装置を完成させた。これらの成果は平成22年に開催された加速器国際会議(IPAC'10)や線形加速器国際会議(Linac'10)など、国内外の学術的会合で発表をおこなった。