用語解説
 
1) レーザー駆動陽子線:
 水素原子から電子を剥ぎ取った正の電荷を持った粒子(水素原子核)のことを陽子と言う。一定のエネルギーの陽子を規則正しい束にしたものが陽子線である。その内、超高強度極短パルスレーザーをターゲットに照射することにより発生する陽子線をレーザー駆動陽子線と呼ぶ。この陽子線は従来の加速器から得られる陽子線に比べ、短いパルス幅をもち、高い直進性を示すという優れた性能を持つため、装置の小型化が可能であり、産業利用、医療応用が広く期待されている。

 
2) エネルギースペクトルとその単色化:
 横軸に陽子のもつエネルギーをとり、縦軸にそのエネルギーをもつ陽子の数がいくつあるのかを示したものを陽子のもつエネルギースペクトル(速度分布)という。陽子のもつエネルギーがひとつである場合、エネルギースペクトルが「単色」であると呼ぶ。

 
3) 加速器:
 加速器とは電荷を帯びた粒子にエネルギーを与え、所定のエネルギーまで十分な強度で加速する装置のことである。

 
4) 陽子線によるがん治療
 陽子線などのイオン線は物質と相互作用をする際に、ある一定の深さで急激にエネルギーを失って停止し、その近傍の物質とのみ強く相互作用する性質がある。(図3)これはブラッグピークと呼ばれており、X線や電子線と大きく異なる点である。このイオン線の停止位置を人体内のがん細胞の位置に合わせてイオン線を照射すると、切開手術を行うことなくかつ正常細胞へのダメージを最小にして、がん細胞に決定的ダメージを与えることが出来る。イオン線(陽子線、炭素線)によるがん治療は、外科療法、化学療法、他の放射線治療と並んで、がん治療の重要な一角を占めつつある。この方法の普及を妨げている理由の一つに治療用イオン加速器が巨大で高価であることが挙げられる。本格的高齢化社会を迎え、身体的負担の少ない粒子線治療をその需要に見合った水準まで普及させるためには、装置の大幅な小型化、低コスト化が必要である。
 イオン線の発生にレーザーを使うと、その装置の大幅な小型化、低コスト化の実現が期待できる。現在、『「光医療産業バレー」拠点創出』プロジェクトが原子力機構関西研を中心に動き始めている。このプロジェクトでは、多くの企業、そして研究機関と共同で、レーザー駆動陽子線を使用した小型粒子がん治療器の実用化にむけて日々邁進している。



 
5) 超高強度極短パルスレーザー:
 パルスの拡張・圧縮を利用して、短パルスであるが高出力が得られる小型レーザー。瞬間的(100フェムト秒以下)にではあるが、世界中の総発電量をも上回る超高強度出力(1兆ワット以上)が得られる。

 
6) テープターゲット:
 繰り返しパルスを生成することのできるレーザーに追従するように、レーザーの照射位置に常に新しいターゲットを供給することのできる装置のこと。今回のレーザー駆動陽子線の繰返し生成に大きく寄与した。



 

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