2012年7月29日日曜日

粒子線とは

放射線とは一般に電離能力を持った高エネルギー粒子の流れ(線束)のことです。光は最もよく知られた放射線の1つであり、特に波長の短い(エネルギーの高い)光をX線・γ線と呼びます。これらは、電離作用を起こすことから放射線治療に用いられます。

粒子線は高エネルギー粒子の流れで、やはり放射線の１つです。ここで言う粒子とは原子を構成している電子や原子核のことを言います。高エネルギー電子の流れは他の粒子線と区別され、電子線と呼ばれます。高エネルギー原子核の流れは単に粒子線と呼ばれています。粒子線には原子の種類分だけの種類があります(図参照)。原子核のうちで最も軽いものは水素であり、次に、ヘリウム、リチウム、…、と続きます。現在、治療に用いられている原子核は、水素原子核と炭素原子核です。かつて、ヘリウムやネオン原子核が治療に使われたこともありました。水素原子核は原子核の構成要素である陽子単体で出来ているので、水素原子核の流れを特に陽子線と呼んでいます。また、炭素原子核の流れを炭素イオン線といいます。

陽子より重い原子核を使った粒子線を重粒子線とか重イオン線とか呼ぶことがあります。陽子線を他の粒子線と区別する理由は、生物学的効果の違いに由来しています。生物学的効果とは同じ線量における細胞殺傷率の違いを表しています。陽子線の生物学的効果はX線や電子線とほぼ同じですが、炭素イオン線はX線・電子線の2～3倍の生物学的効果を持っていることから、重粒子線に分類されています。しかし、物理的観点からすれば、陽子線も炭素イオン線も同じ粒子線の仲間です。