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東芝 空気清浄機用交換フィルターセット TOSHIBA 集塵・脱臭・除菌フィルター CAF-KG5FS,空気清浄機用交換フィルター HITACHI EPF-2100B 日立 ヤマハ CORONA MSZ-GE2216-W

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2017-08-24

シンクロトロンからの速い取り出しに成功
高線量率ビームを用いた生物実験に明るい展望



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現在の重粒子線がん治療装置(HIMAC)シンクロトロンで用いられている"遅い取り出し"では、周回するビームを約2秒間かけて取り出していますが、今回開発された"速い取り出し"では、周回するビームすべてを一度に取り出すため約100万倍もの高い線量率を得ることが可能になります。放射線の生物学的効果は、同一の吸収線量であっても放射線の種類や線量率によって異なることが知られています。線量率効果は対象となる生物効果の指標によっても、線量率の範囲によっても、また放射線の種類によっても異なると考えられています。これらを実験的に調べるために、この"速い取り出し"が非常に有効と考えられています。今回は、HIMACシンクロトロンで初めて成功した速い取り出し実験結果について紹介します。

■ HIMACシンクロトロンと速い取り出しシステム

シンクロトロンからの取り出し法には、遅い取り出しと速い取り出しの二種類があります。図-1にふたつの取り出し法の模式図を示します。図-1(a)に示すように、粒子は順序良く、押し出されるようにして"ゆっくり"取り出されます。実際には、周回ビームに摂動(HIMACの場合は六極電磁石と高周波電場)を加えることによって徐々にビームを取り出します。

一方の速い取り出しでは、図-1(b)に示すように容器をひっくりかえすようにして、非常に短い時間に"いっきょに"粒子を取り出しますので、ビームパルスの時間幅は非常に短くなります。この速い取り出しを実現するためには、短時間で立ち上がり、

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ブラック) FACE-BKA4 (A4/ ハクバ アルミフォトフレーム 「セシリア」 HDD録画対応) 日本アンテナ コロナ,ソニー DSC-WX500-B (ブラック) デジタルカメラ「WX500」 SONY DSC-WX500 (サイバーショット) Cyber-shot 5DMW12HPS 東芝 デジタルカメラ「RICOH,(ホワイト) ニコン ACT01-8X21WH 8X21」 双眼鏡「ACULON (倍率8倍) T01 壁掛け扇 バジル Macro,ソニー YM SONY (ライムイエロー) ウォークマンAシリーズ専用シリコンケース CKM-NWA10 VS-5400Q 充電式リチウムイオンバッテリー「D-LI109」 X」,SONY ソニー CKS-NWA10-S ウォークマンAシリーズ専用ソフトケース (シルバー) ダイキン RAD-F008 Nakabayashi,プリーツ光触媒フィルター ダイキン (KAC966A4の後継品) KAC972A4 DAIKIN 空気清浄機用交換フィルター テレビ台 [6畳用] 加湿空気清浄機,東芝 空気清浄機用交換フィルターセット TOSHIBA 集塵・脱臭・除菌フィルター CAF-KG5FS SP-RH-2 (43畳まで) (暖房器具).

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、粒子をシンクロトロンから蹴り出すことのできるキッカー電磁石が必要になります。図-2は、新しく製作されたキッカー電磁石の工場で製作中の写真です。このキッカー電磁石は 、100ナノ秒以下の短時間で最大電流である1200Aに達し、約100MeV/uのビームを取り出せる設計になっています。


図-1. シンクロトロンからの取り出し模式図。(a)遅い取り出し、(b)速い取り出し


図-2. キッカー電磁石の写真

また、HIMACで、速い取り出しを行い、ビームを輸送するためには、既存の遅い取り出し用出射ラインを使用する必要がありました。遅い取り出し用出射ラインでは、静電デフレクターが用いられていますが、高い電場を実現するために電極間隙は13mmと非常に狭くなっています。図-3は、静電デフレクターの写真です。写真左側が周回ビームの通り道で、矢印で示してある領域がビームの通り道となる電極間隙です。


図-3. 静電デフレクターの写真

ビームは紙面手前から奥に向かって進みます。遅い取り出しでは、周回ビームを削るようにして取り出すのでぶつかる問題にはならないのですが、速い取い出しでは周回ビームそのものが静電デフレクターに飛び込むため、周回ビームが十分に小さくなっている必要があります。このために、我々は電子冷却装置を用いてビームサイズを小さくした後に、バンプ軌道を作成しキッカー電磁石の励磁によって取り出すというスキームを採用しました。約3秒間の電子冷却の後、半値幅で約5mm程度に小さくなったビームを、取り出すことに成功しました。この時得られたアルゴンビームのパルス幅は、約2マイクロ秒以下と予測しています。

今後は、測定系やタイミング系の整備を進めパルス幅や取り出し効率の測定を実施し、また、、他のイオン種・エネルギーでの速い取り出しをテストしていく予定です。

(加速器物理工学部 古川 卓司)


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