がん治療用高エネルギー重粒子発生ECR-IPAC装置の原理実証研究

用于癌症治疗的高能重粒子发生ECR-IPAC装置的原理验证研究

• 批准号: 22659218
• 负责人: 服部 俊幸
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22659218/
• 关键词: がん治療装置; 高エネルギー重粒子; 重粒子加速器; ECR-IPAC; プラズマ加速

本研究では、既存のECRイオン源にイオン加速用ソレノイドコイルを追加し、さらに高エネルギー重粒子高感度分析システムを結合して、がん治療用高エネルギー重粒子発生ECR-IPAC装置の原理実証実験をおこなうことを考えた。そのためにはプラズマ・ビームシミュレーションによる設計と部品製作が必要になる。研究代表者による長年のECR重イオン源の研究で得られた、プラズマ中での電子とイオンの関係の知見を取り入れたプロトタイプ装置を検討し、横方向収束用多極磁場も考慮してシミュレーションをおこない、磁場配置を決定するとともに不足する磁場コイルを製作した。このとき、最初の多価イオン発生用ECRイオン源の取り出し側ミラー磁場を、GYRAC電子加速とイオン加速のPLEADE部を共存させる方法をとった。これは生成した多価イオンが低磁場を通りさらに強磁場に入射して、粒子のロスが無いように考えたからである。また、プロトタイプ装置として新しく必要な真空容器やビーム試験用架台を製作した。これらの各構成部品に、過去に開発した高い磁気剛性率をもつ分析磁石を用いた高感度ビーム検出器と飛行時間差検出(TOF)型検出器を備えた測定システムを組み合わせ、実験装置を完成させた。予定よりも設計作業に時間を要したことから、これまでに真空試験と磁場測定を完了し、現在はイオン源部におけるプラズマ生成実験の準備を進めている。今後は引き続き、引き出した重イオンビームのエネルギーや強度の測定、ECR-IPACの加速特性を実験的に解明する予定である。

In this study, the principle of ECR-IPAC device for generating high-energy heavy-particle for therapy was investigated by adding existing ECR source for acceleration and combining high-energy heavy-particle high-sensitivity analysis system. The design and production of components are necessary. The research representative has been studying the ECR heavy source for many years, and has obtained the knowledge of the electron and electron relationship in the electron beam. He has also studied the multipole magnetic field for transverse beam collection, and has made the magnetic field configuration decision. The first three phases of the electron acceleration process are: ECR source extraction, GYRAC electron acceleration, and PLEADE component blue shift. This is the first time that a large number of particles have been generated. The new vacuum container and test stand were fabricated. For each component, the high magnetic rigidity ratio of the past development, the analysis magnet, the high sensitivity detector, the flight time difference detector, the preparation measurement system, the combination device, and the completion device. The time required for the design operation is now complete, and the preparation for the vacuum test and magnetic field measurement is complete. In the future, the determination of the strength of the engine and the acceleration characteristics of the ECR-IPAC will be discussed.