超伝導転移端センサによる治療用炭素重粒子線の超精密線質評価

使用超导过渡边缘传感器对治疗性碳重离子束进行超精确辐射质量评估

• 批准号: 22KJ0980
• 负责人: スミス ライアン
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0980/
• 关键词: 超伝導転移端センサ; 炭素重粒子線

炭素重粒子線はがんを治癒する能力に繋がる生物学的効果比(RBE)が高く、体内の深いところで線量付与のピークを見せる線量集中性があることから、体内深部のがん細胞を、周辺の組織を傷つけることなく治療することができるという特徴がある。炭素重粒子線は体内に入射すると、相互作用により高密度の二次電子を発生させ、これががん細胞のDNAを自己修復できなくなるほど破壊するため、高い治療効果が現れると考えられている。極小のTESアレイにより、二次電子のエネルギーや分布をDNAの大きさのスケールで検出することで、炭素重粒子線のRBEの高さの解明に貢献することを目指す。TESは原理的に熱容量が小さいほどエネルギー分解能が向上するため、極小ピクセルのTESから構成されるアレイを開発することにより、二次電子のエネルギーと分布を評価できる。そこで、一辺が1μmのイリジウム製TESの開発を行った。Geant4を用いたシミュレーション評価により、TESの超伝導薄膜に電子が入射した時の影響を調べたが、無視できるほど小さいことがわかった。ところが、1um程度の大きさのTESでは検出器が超伝導に転移しないという状況が続いた。転移しない原因として、ニオブ電極と超伝導薄膜との接触の悪さや、検出器の制作過程におけるフォトレジストなどの不純物の混入などが考えられるが、原因の解明には至っていない。これまでの極小ピクセルの開発状況について、国内・国外において学会発表を行い、IEEE論文誌に論文が採択された。

碳重颗粒射线具有较高的生物学作用比（RBE），可导致愈合癌症的能力，并具有显示体内深处剂量峰的剂量强度，因此体内深处的癌细胞有一个特征可以治疗周围的组织而不会损坏它。据认为，由于碳重粒子射线是偶然到体内的，由于相互作用而导致高密度的次级电子，因此出现了高处理效果，这会破坏癌细胞的DNA，因此无法恢复。目的是通过检测带有小的TES阵列在DNA大小上检测二次电子的能量和分布来阐明碳重粒子射线的高度。 TE可以通过开发由极小像素的TE组成的阵列来评估次级电子的能量和分布，因为较小的热容量较小。因此，我们开发了一个具有一侧的1μm虹膜TE。使用Geant4的模拟评估检查了TES超导薄膜中的电子的影响，但发现它被忽略了。但是，在大约1 um中，检测器没有扩散到超导。未转移的原因是NIOB电极与超导薄膜之间的接触不良，以及在探测器生产过程中杂质的污染物（如光子恢复）的污染，但尚未阐明原因。到目前为止，已经在日本和国外就非常小像素的发展状况提出了社会，IEEE杂志已经通过了论文。

项目成果

二次電子検出のためのTESの開発

二次电子检测TES的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Smith Ryan;Takahashi Hiroyuki;Mitsuya Yuki;Jodoi Takeshi;スミス ライアン，三津谷 有貴，上土井 猛，高橋 浩之
• 通讯作者: スミス ライアン，三津谷 有貴，上土井 猛，高橋 浩之

Development of transition edge sensors for the detection of secondary electrons

开发用于检测二次电子的过渡边缘传感器

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3264501
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Smith Ryan;Takahashi Hiroyuki;Mitsuya Yuki;Jodoi Takeshi
• 通讯作者: Jodoi Takeshi