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図4.5芯 線 周 囲 で の 光 子 の 相 互 作 用
4.3方 法
4.3.1ケ ー ブ ル の 内 部 構 造
光 子 線 照 射 で は 、 発 生 した コ ン プ トン電 子 が 測 定 回 路 内 に 流 入 、 流 出 す る こ と で 測 定 値 に 加 算 あ る い は 減 算 され る 。 そ の た め 、 光 子 が 芯 線 内 で 相 互 作 用 を 生 じる 場 合 、 そ の 物 質 の 材 質 や 大 き さ に影 響 す る と考 え られ る。
ケ ー ブ ル の 物 質 や 大 き さ とい っ た 詳 細 な 情 報 は製 造 者 側 か らは 提 供 され て い な い 。 ま た 、 ケ ー ブ ル は層 構 造 を して お り、 中 心 に あ る芯 線 は 細 い た めX線 に よ る 撮 影 で は 大 き さ を 明
ら か にす る こ と は で き な か っ た 。 そ こ で 、 芯 線 を 含 む ケ ー ブ ル の 内 部 構 造 を把 握 す る た め ケ ー ブ ル を 実 際 に切 断 し、 材 質 お よ び 大 き さの 検 討 を行 っ た 。
4.3.2モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル の 取 得 本 章 で は 、 図4.1の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル を 水 に 入 射 し て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 行 っ た 。 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に は 、 モ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で あ るBEAMnrcモ ン テ カ ル ロ コ ー ド を 使 用 し た 。
シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 体 系 は 、 計 測 時 の 条 件 と 同 じ に な る よ う に 十 分 な 大 き さ の 水 フ ァ ン ト ム を 線 源 表 面 問 距 離(sourcesurfacedistance;SSZ))=90cmに な る よ う に 配 置 し 、深 さ=10cm、
照 射 野10cm×10cmの 電 子 お よ び 光 子 の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル を 取 得 し た 。 こ の と き 、ヒ ス ト リー 数 は109個 と し 、カ ッ トオ フ エ ネ ル ギ ー はECUTで0.521MeV、PCUT で0.01MeVと し た 。
29
4.4結 果 お よ び 考 察
4.4.1ケ ー ブ ル の 内 部 構 造
図4.6に 切 断 した フ ァー マ 形 線 量 計(PTW30013)の ケ ー ブ ル を 、 図4.7に そ の模 式 図 を 示 す 。 ま た 、表4.1に 芯 線 や ガ ー ドリ ン グ 、外 側 電 極 な どの 内部 構 造 を マ イ ク ロ メ ー タ に よ り 直 接 計 測 した 結 果 を 示 す 。 た だ し、 直 径 は 層 構 造 状 の 部 分 を直 接 計 測 した 値 で あ り、 厚 さ は 直 径 か ら計 算 に よ り求 め た そ の 材 質 の 層 で の 値 で あ る 。 ま た 、 絶 縁 体 は2種 類 が 連 続 し て 用 い られ て い た た め1つ と して 扱 っ た 。
一 遡
図4.6切 断 し た フ ァ ー マ 形 線 量 計(PTW30013)の ケ ー ブ ル
口
絶縁体
口
外側電極
口
防水鞘
口
口
絶縁体 芯線
＼
d
絶縁体
d ガ ー ドリ ン グ
d
絶縁体
ノ
¶ 、
1ロ
シ ー ス
図4.7ケ ー ブ ル の 構 造 図
表4.1ケ ー ブ ル の 内 部 構 造
物質名
直 径 φ(mm) 厚 さt(mm) 密 度 ρ(gcm'3)芯 線 絶 縁 体 ガ ー ドリ ン グ
絶 縁 体 外 部 導 体
シー ス 防 水 鞘
0.178 0.995 1.298 2.246 2.901 3.478 7.000
0.178 0.409 0.152 0.474 0.328 0.298 1.000
8.96
2.12〜2.17
8.96
2.12〜2.17
8.96
1.39
1.39
31
4.4.2電 子 フ ル エ ン ス か ら の ケ ー ブ ル 漏 電 の 推 定
図4.2か ら 分 か る よ う に 、 放 射 線 治 療 で 用 い られ るX線 エ ネ ル ギ ー 領 域 で の 水 の 質 量 阻 止 能(S/ρ)w。t,,は、 エ ネ ル ギ ー に よ る 変 化 が 小 さ い 。 そ の た め 、6MVの 光 子 で の 電 子 の エ ネ ル ギ ー の 最 頻 値 で あ る0.5MeVの 値 で あ る2.034を 使 用 し た 。 よ っ て 、 式(4.2)よ りDニlGy の と き 、 フ ル エ ン ス Φは 、3.07×109cm'2で あ っ た 。
ま た 、芯 線 の 幅t=0.178mmよ り 、芯 線 の 幅tの 領 域 で の 電 子 フ ル エ ン ス 偽 は5.46×107cm'2 で あ っ た 。
図4.8にBEAMnrcモ ン テ カ ル ロ コ ー ド に よ り取 得 し た 水 中10cm深 で の 照 射 野 サ イ ズ10 cm×10cmの 電 子 の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル を 示 す 。 芯 線 と ガ ー ド リ ン グ の 幅 は0.649mmで あ り 、エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル か ら そ の 幅 よ り短 い 飛 程 を 持 つ 電 子 の 割 合pを 求 め る と4.51%
で あ っ た 。
し た が っ て 、 電 子 フ ル エ ン ス 偽 と 流 入 に 寄 与 す る 飛 程 を 持 つ 電 子 の 割 合 ρ よ り 、 ケ ー ブ ル 漏 電 に 寄 与 す る 電 荷 は0.39pCGy‑lcm‑1で あ っ た 。
実 測 と 計 算 に よ る ケ ー ブ ルlcmあ た り の ケ ー ブ ル 漏 電 の 結 果 を 比 較 す る と 、 計 測 で は PTW30013は0.41pCGy‑lcm‑1で あ り 、PTW社 製 の 電 離 箱 線 量 計 で は0.40pCGy‑lcm‑1か ら 0.48pCGy‑lcm‑1で あ っ た た め 、 実 際 の 漏 洩 電 荷 を 近 似 で き る 結 果 が 得 られ た 。
210‑6
嶋毛ワ
ー01010
U15
(↑刷§む窪毛6)8口oε目oも︒5
0 0123456
Energy(MeV)
図4.8BEAMnrcモ ン テ カ ル ロ コ ー ド に よ り 取 得 し た 電 子 エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル
33
4.4.3光 子 フ ル エ ン ス か ら の ケ ー ブ ル 漏 電 の 推 定
図4.9にBEAMnrcモ ン テ カ ル ロ シ ミ ュ レー シ ョ ン に よ り 取 得 し た 水 中10cm深 で の 照 射 野 サ イ ズ10cm×10cmの 光 子 の エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル を 示 す 。NISTの デ ー タ を 使 用 し 、図 4.10に 光 子 エ ネ ル ギ ー に 対 す る 水 の 質 量 エ ネ ル ギ ー 吸 収 係 数16)を 示 す 。 ま た 、 図4.llに 芯 線 で 用 い ら れ る 銅 に お け る 光 子 エ ネ ル ギ ー に 対 す る コ ン プ トン 散 乱 の 反 応 断 面 積o(E)i7)を 示 す 。
1.21σ4
llO‑4
.曾 雪 b81σ5 窪 署
§61σ ・ 目
曾
一5 口410 2 ヨ
q ‑5210
0 01234567
Energy(MeV)
図4.9BEAMnrcモ ン テ カ ル ロ コ ー ド に よ り 取 得 した 光 子 エ ネ ル ギ ー ス ペ ク トル
104
103