重荷電粒子の気体に対するW値の測定

重荷電粒子のW値は、放射線物理、放射線計測、放射線化学、医学物理、宇宙放射線の分野で重要。 医療分野では、吸収線量を推定する際の不確定さの原因となっています。

本研究では重荷電粒子に対するW-値のエネルギー依存性、粒子依存性を明らかにすることを目的としています。

入射重イオン種　 He2+、C6+、 N8+、 Ne10+、Ar18+として、 試料気体を(1)最も確立されたW-値をもつアルゴン、 照射線量、吸収線量の評価に重要な空気として１イオン対を生成するために必要な荷電粒子の平均エネルギー(= W-値(W-value) )を測定します。W値は
  
W (eV)  = T / Ni　 [微分W 値：Wdiff(eV) =ｗ (eV) =DT/DNi ]

により求めます。ここで T :  物質中で消費される粒子のエネルギー、 Ni :  生成イオン対数です。

測 定には、独自に開発した平行平板型電離箱（PIC)に分割収集電極（Segmented Collector ）を備えた検出器でNiを、TOF装置によりTを測定します。Tはエネルギー減弱装置（Al箔０〜154mm厚）により容易に変更可能です。装置の図を以 下に示します。


電離箱の出力は以下の2つの方法で取り出します。

(1)パルス法：グリッド電離箱（GIC)による電子収集（希ガス、窒素等）
  　　→　入射粒子ごとの電離を測定可能（入射粒子数を確認可能）

(2)直流法：電流計によるイオン電流の測定（空気 、不純物の多い気体）
　　　→　高速電流増幅器を用いた遅いパルス法（PIC）　

実験により得られた重荷電粒子のエネルギースペクトルを 以下に示します(C6+イ オンを組織等価ガス(753 Torr. 23.9 oC)に入射した場合)。複数の重荷電粒子が入射した場合に相当する信号が観測され、これか ら重荷電粒子1個あたりの電荷量を求めることができます。



アルゴン並びに空気中のHe4+、C12+、N16+、Ar40+等の重イオンに対して測定を行いました。空気の測定結果の例を以下に示します。Heを除 く重粒子に対しエネルギー依存性があることがわかってきました。



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参考文献

1. Ionization Yields for Heavy Ions in Gases as a Function of Energy, S.Sasaki, T.Sanami, K.Saito, K.Iijima, H.Tawara, E.Shibamura and A.Fukumura, IEEE trans. on Nucl. Science 52 2005 2940