JP2000068100A - 荷電粒子ビーム発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共振電源を用いて偏向電磁石を励磁するシンク
ロトロンを有する荷電粒子ビーム発生装置において、よ
り広い運転周波数に対応した、照射方法の選択の幅を十
分広いものとする。 【解決手段】複数台のシンクロトロン３，３を用いて荷
電粒子を周回、加速させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シンクロトロンを
用いて加速された荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子
ビーム発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロンにより高エネルギーにま
で加速させた荷電粒子を照射する装置のひとつに、陽子
によるがんの治療システムがある。図９はそのシステム
構成を示すもので、イオン源１で生成された荷電粒子ビ
ームは入射器２で加速されてシンクロトロン３に入射さ
れる。シンクロトロン３でさらに加速されたビームは出
射されてビーム輸送系４を通り、照射装置５へと導かれ
て対象ＯＢに照射される。

【０００３】このようなシステムで使用される陽子シン
クロトロンについて例をあげて説明する。図１０にＫＥ
Ｋブースターシンクロトロンを示す。入射器２である程
度加速された荷電粒子は、入射用電磁石６を用いてシン
クロトロンに入射される。その後、偏向電磁石７を用い
て曲げられた荷電粒子は円軌道を周回する。その間にＲ
Ｆキャビティ８から電気的なエネルギーを得て加速され
る。そして、必要なエネルギーまで加速された荷電粒子
は、出射用電磁石９により出射される。

【０００４】上記シンクロトロンで荷電粒子が安定して
円軌道を周回するためには、荷電粒子ビームを収束しな
くてはならず、そのために一般に偏向電磁石７とは別に
四極電磁石１０を用いている。

【０００５】図１１はビームを収束させるための四極電
磁石１０の磁極形状と発生する磁場とを上記偏向電磁石
７の場合と比較して示すもので、図１１（ａ）が偏向電
磁石７の場合、図１１（ｂ）が四極電磁石１０の場合で
ある。図１１（ａ）に示すように、コア７ａとコイル７
ｂとで構成される偏向電磁石７にあっては、図示するよ
うな形状の二極磁場７ｃが磁極７ｄによって形成され
る。

【０００６】これに対して、図１１（ｂ）に示すように
鉄コア１０ａとコイル１０ｂとで構成される四極電磁石
１０にあっては、図示するような形状の四極磁場１０ｃ
が磁極１０ｄによって形成される。

【０００７】しかしながら、シンクロトロンを小型化し
たい場合や制御を簡素化したい場合等には、上記四極電
磁石１０を用いず、代わってビームを偏向させるための
二極成分だけでなく四極成分も併せ持つコンバインド型
偏向電磁石を用いてビームの偏向と収束を行なってい
る。

【０００８】図１２はＫＥＫブースターシンクロトロン
に用いられるコンバインド型偏向電磁石１１の構成を示
すものである。上記図１１（ａ）で示した如く二極成分
の磁場７ｃのみを生ずる磁極７ｄがフラットで平行な形
状をしていたのに対し、本図に示すようにコンバインド
型偏向電磁石１１の磁極１１ｂは四極成分の磁場１１ａ
も生ずるように傾斜がつけてある。

【０００９】このようなコンバインド型偏向電磁石１１
を用いたシンクロトロンでは、四極電磁石とその電源が
不要であるために全体の構成を小型化することができ
る。また、粒子の加速に合わせて偏向磁石と四極電磁石
との間の励磁量を調整するための電源のトラッキングが
不要で、制御が容易になるという利点も有している。

【００１０】シンクロトロンは、偏向電磁石の磁場強度
とＲＦキャビティに発生する加速電圧を調整することに
より、数秒から数十分の１秒の運転周期で入射された荷
電粒子を加速するものである。通常この運転は繰返し行
なわれるものであって、その繰返し数を運転周波数と呼
称する。

【００１１】偏向電磁石７の磁場強度は、この運転周期
の間に高速で変化させなければならないため、その励磁
パターンはサイン波や三角波、台形波である。運転周波
数を高くすると、三角波や台形波のパターンを作ること
は難しくなるため、サイン波で励振する共振電源を用い
ることが多くなる。しかるに、偏向電磁石７の励磁電流
は必要な磁場と磁石の形状により決定され、一方必要な
電圧Ｖは運転周波数をω、インダクタンスをＬ、電流を
ＩとするとＶ＝ωＬＩとなり、運転周波数に比例する。
ωが大きいと電圧が大きくなるため、共振電源を用いて
も運転周波数には限界があり、現存するものでは５０Ｈ
ｚ程度が最高である。一般にＫＥＫブースターの運転周
波数は２０Ｈｚである。

【００１２】図１３（ａ）に偏向電磁石７が９台の場合
の電源の電気回路構成を示す。チョークトランス１２で
交流電源からパワーをフィードする。チョークトランス
のインダクタンスと共振コンデンサ１３により交流のエ
ネルギーを貯える。

【００１３】また、入射時の荷電粒子は運動量Ｐを持つ
ため、Ｐ＝ｅＢρより有限の磁場の大きさを持つ。した
がって、直流電源でバイアス電流を流さなければならな
い。直流電源に接続する部分はイレギュラーなチョーク
トランス１４で接続されているが、交流的には他のトラ
ンスと同等である。共振電源の波形を図１３（ｂ）に示
す。

【００１４】がん治療用に荷電粒子ビームを照射する方
法にはいくつかあり、現在用いられている方法はビーム
を腫瘍の形状程度に拡大して照射する方法である。将来
的には図１４で説明するように、図１４（１）で示す腫
瘍の形状１５に合わせて、図１４（ｂ）に示すような点
状のビームスポット１６を照射する方法が考えられてい
る。しかしながら、現存する共振電源を用いたシンクロ
トロンでは、腫瘍の範囲をカバーするには運転周波数が
小さすぎ、時間がかかるために採用することができない
とされている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く荷電粒子
ビーム発生装置においては、照射方法の選択の幅を広げ
ようとしても、取り得る運転周波数の範囲が非常に狭い
ため、実際に可能な照射方法の選択の幅がきわめて限定
されてしまうという不具合があった。

【００１６】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、より広い運転周波
数に対応した、照射方法の選択の幅を十分広いものとす
ることが可能な荷電粒子ビーム発生装置を提供すること
にある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
共振電源を用いて偏向電磁石を励磁するシンクロトロン
を有する荷電粒子ビーム発生装置において、複数台の上
記シンクロトロンを用いて荷電粒子を周回、加速させる
ことを特徴とした。

【００１８】このような構成とすれば、シンクロトロン
を複数台用いることにより、取出された荷電粒子ビーム
の電流値、取出し周波数を高くすることができるため、
照射方法の選択の幅を広げることができる。

【００１９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記複数台すべてのシンクロトロンを
同じ運転周波数で運転することを特徴とした。このよう
な構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加え
て、シンクロトロンを複数台用いて同じ運転周波数で運
転することにより、複数分の一の周期でビームが取出せ
るため、より照射方法の選択の幅を広げることができ
る。

【００２０】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記複数台のシンクロトロンの各運転
周期の位相を異ならせることを特徴とした。このような
構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加え
て、シンクロトロンを複数台用いて運転周波数の位相を
異ならせることにより、ビームの取出し周波数が整数倍
になるため、より照射方法の選択の幅を広げることがで
きる。

【００２１】請求項４記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記複数台すべてのシンクロトロンで
共通仕様の偏向電磁石を使用することを特徴とした。こ
のような構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用
に加えて、偏向電磁石を共通仕様とすることにより、同
一電源で励磁することが可能でシステムが簡略化でき
る。

【００２２】請求項５記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記複数台すべてのシンクロトロンで
共通のラティスを用いることを特徴とした。このような
構成とすれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、共
通のラティスを用いることで性質が揃ったビームを取出
すことができるため、より照射方法の選択の幅を広げる
ことができる。

【００２３】請求項６記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記複数台のシンクロトロンを粒子の
回転面と垂直方向に設置することを特徴とした。このよ
うな構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加
えて、それぞれのシンクロトロンを粒子の回転面と垂直
方向に設置することで全体の設置面積が小さくて済み、
シンクロトロンの建屋が小型化できる。

【００２４】請求項７記載の発明は、上記請求項３記載
の発明において、上記シンクロトロンは２台からなり、
それらの運転周期の位相差を半周期とすることを特徴と
した。

【００２５】このような構成とすれば、上記請求項３記
載の発明の作用に加えて、シンクロトロンを２台用いて
それぞれのシンクロトロンの運転周期の位相を半周期ず
らすことにより、２倍の周期でビームを取出すことがで
き、間隔のそろった、扱いやすいビームを得ることがで
きるため、より照射方法の選択の幅を広げることができ
る。

【００２６】請求項８記載の発明は、上記請求項７記載
の発明において、上記２台のシンクロトロン中の第１の
シンクロトロンの電磁石電源系のチョークのインダクタ
ンスを第２のシンクロトロンの電磁石で置換し、該第１
及び第２のシンクロトロンを１つの電源系で励磁するこ
とを特徴とした。

【００２７】このような構成とすれば、上記請求項７記
載の発明の作用に加えて、シンクロトロンを２台用いて
その偏向電磁石電源のチョークのインダクタンスを第２
シンクロトロンの電磁石で置換し、それぞれのシンクロ
トロンを逆位相で加速することで２倍の周波数でビーム
を取出すことができると共に電源の構成を簡素化するこ
とができ、さらに二系統間の位相調整も不要となる。

【００２８】請求項９記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記シンクロトロンにコンバインド型
偏向電磁石を用いることを特徴とした。このような構成
とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、偏
向電磁石をコンバインド型とすることでビームの取出し
周波数が高くなりと共に、四極電磁石が不要となるので
小型で制御が容易となる。

【００２９】請求項１０記載の発明は、上記請求項１記
載の発明において、隣接するシンクロトロンでＲＦキャ
ビティを共有することを特徴とした。このような構成と
すれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、隣接
するシンクロトロンでＲＦキャビティを共有することに
より、ＲＦ加速システムが簡略化できる。

【００３０】請求項１１記載の発明は、上記請求項１記
載の発明において、上記複数台のシンクロトロンで入射
器を共有することを特徴とした。このような構成とすれ
ば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、システム
全体の構成が簡略化でき、制御も容易となる。

【００３１】請求項１２記載の発明は、上記請求項１記
載の発明において、上記複数台のシンクロトロンで入出
射機器を共有することを特徴とした。このような構成と
すれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、それ
ぞれのシンクロトロンの入出射機器を共有することでシ
ステムの構成を簡略化することができる。

【００３２】請求項１３記載の発明は、上記請求項１記
載の発明において、上記複数台のシンクロトロンで出射
後にビームが通る輸送系と照射装置を共有することを特
徴とした。

【００３３】このような構成とすれば、上記請求項１記
載の発明の作用に加えて、それぞれのビーム輸送系と照
射装置を共有することで照射装置のシステムが簡略化で
きると共に、照射時の荷電粒子ビームの取出し周波数を
上げることができる。

【００３４】請求項１４記載の発明は、上記請求項１記
載の発明において、上記複数台のシンクロトロンの少な
くとも一部の運転周期の位相差が等間隔となるように設
定し、それら運転周期の位相差を設定したシンクロトロ
ンに関しては出射後にビームが通る輸送系と照射装置を
共有することを特徴とした。このような構成とすれば、
上記請求項１記載の発明の作用に加えて、照射装置のシ
ステム構成を簡略化することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図１乃至
図８を参照して説明する。（第１の実施の形態）図１は
本発明の第１の実施の形態に係るシンクロトロンの構成
を示すもので、個々のシンクロトロン自体の構成は上記
図９、図１０に示したものとほぼ同様であるので、同一
部分には同一符号を付してその説明は省略する。

【００３６】しかして、荷電粒子の回転面と垂直方向に
沿って同軸的に設置した複数台、例えば２台のシンクロ
トロン３，３を用いて荷電粒子ビームを加速し、取出す
ものとする。このとき、シンクロトロン３，３に設置す
る各偏向電磁石７，７は上下のシンクロトロン３，３で
共通の仕様であり、ラティス（電磁石の配置）も同一と
する。

【００３７】上記のような構成とすれば、複数台、例え
ば２台のシンクロトロン３，３を用いて荷電粒子を加速
するため、荷電粒子ビームの電流値を上げ、ビームの取
出し周期をより短いものとすることができるため、該ビ
ームの照射方法をより広い選択肢の中から得ることがで
きる。

【００３８】また、偏向電磁石を共通仕様とすることで
同一電源による励磁が可能となり、システム構成を簡略
化することができる。さらに、上記シンクロトロン３，
３で共通のラティスを用いることとしたため、性質が揃
ったビームを取出すことができ、より照射方法の選択の
幅を広げることができる。

【００３９】また、それぞれのシンクロトロン３，３を
粒子の回転面と垂直の方向に同軸的に設置することで全
体の設置面積が小さくて済み、シンクロトロン３，３の
建屋を小型化することができる。

【００４０】（第２の実施の形態）図２（ａ）は本発明
の第２の実施の形態に係る電磁石の励磁パターンを示す
もので、シンクロトロンの基本的な構成は上記図１に示
した場合と同様であるので、同一部分には同一符号を持
ってその図示及び説明は省略するものとする。

【００４１】ここに図示する如く、荷電粒子はサイン波
で励磁されており、荷電粒子はタイミングＴ１で入射
後、傾きが正の部分で加速し、最大エネルギーで出射す
る場合にピーク値付近のタイミングＴ２で出射する。

【００４２】図２（ｂ）に示すように複数台、例えば４
つのシンクロトロン３，３，…を同じ運転周波数で運転
すると、ビームの取出し周波数が４倍に上がり、かつビ
ームの間隔がそろった使いやすいビームを供給すること
ができる。したがって、より照射方法の選択の幅が広
く、安定なビームを供給することが可能となる。

【００４３】また、複数台のシンクロトロン３，３，…
の運転周波数の位相を異ならせることで、ビームの取出
し周波数が整数倍になるため、さらに照射方法の選択の
幅を広げることができる。

【００４４】（第３の実施の形態）図３（ａ）は本発明
の第３の実施の形態に係る電磁石の共振電源を示すもの
で、シンクロトロン自体の基本的な構成については上記
図１に示した場合と同様であるので、同一部分には同一
符号を持ってその図示及び説明は省略するものとする。

【００４５】しかして、この図３（ａ）のチョークトラ
ンス１２に使われているインダクタンスを電磁石のイン
ダクタンス２０，２０，…に置換することにより図３
（ｂ）のような回路になり、それぞれの偏向電磁石７，
７，…の電流の位相は逆位相となる。交流をフィードす
るため、新たにチョークトランス１２を設置する。直流
をフィードするために、直流阻止コンデンサ２１，２１
を設置する。

【００４６】共振電源のチョークのインダクタンスを第
２シンクロトロン３のインダクタンスに置換することに
より半分の周期でビームを取出すことができると共に、
電源の回路構成も簡素化することができ、さらに二系統
間の位相調整も不要となる。

【００４７】（第４の実施の形態）図４は本発明の第４
実施の形態に係るシンクロトロンの構成について示すも
ので、基本的には上記図１に示した場合と同様であるの
で、同一部分には同一符号を持ってその説明は省略する
ものとする。

【００４８】しかして、図示する如く２つのシンクロト
ロン３，３の偏向電磁石（７，７）をコンバインド型偏
向電磁石１１，１１とし、補正用を除く四極電磁石を設
置しない。

【００４９】コンバインド型偏向電磁石１１，１１を用
いることで、ビームの取出し周波数が高くなりと共に、
上述したように四極電磁石が不要となるので、装置が小
型で制御が容易なものとなる。

【００５０】（第５の実施の形態）図５（ａ）は本発明
の第５の実施の形態に係るシンクロトロンの構成につい
て示すもので、基本的には上記図４に示したものと同様
であるので、同一部分には同一符号を持ってその説明は
省略するものとする。

【００５１】しかして、２つのシンクロトロン３，３の
ＲＦキャビティ８′を共有するものとし、これら２つの
シンクロトロン３，３の運転周波数の位相が１８０度異
なっているものとする。

【００５２】ＲＦキャビティ８′は、図５（ｂ）に示す
ようにフェライト８０の間に２本のビームダクト８１，
８１を通し、フェライト８０に生じる磁場によって空胴
を通る荷電粒子に電気的エネルギーを与えるもので、図
示するようにフェライト８０は２つのシンクロトロンの
ビームダクト８１を取囲むように設置される。

【００５３】２つのシンクロトロン３，３の位相が１８
０度異なっていれば、第１のシンクロトロン３で加速さ
れた荷電粒子が出射された後に、第２のシンクロトロン
３に荷電粒子が入射され、それぞれのシンクロトロン
３，３で加速される荷電粒子は同時にＲＦキャビティ
８′を通過することはないため、上記した構造が実現可
能である。ＲＦキャビティ８′を共有することにより、
ＲＦキャビティ８′の制御系が１台分で済み、ＲＦ加速
システムが簡略化、小型化することができる。

【００５４】（第６の実施の形態）図６は本発明の第６
の実施の形態に係るシンクロトロンの構成について示す
もので、基本的には上記図４に示したものと同様である
ので、同一部分には同一符号を持ってその説明は省略す
るものとする。

【００５５】しかして、２つのシンクロトロン３，３が
イオン源１と入射器２を共有し、振分け電磁石８２で２
つのシンクロトロン３，３に荷電粒子ビームを振分けて
いる。入射器２を共有することにより制御やメンテナン
スが１台で済み、装置の構成も小型となる。

【００５６】（第７の実施の形態）図７は本発明の第７
の実施の形態に係るシンクロトロンの側面構成について
示すもので、シンクロトロン自体の構成は基本的に上記
図６に示したものと同様であるので、同一部分には同一
符号を持ってその説明は省略するものとする。

【００５７】しかして、２つのシンクロトロン３，３は
入射用電磁石６と出射用電磁石９とを共有し、荷電粒子
のビームは水平方向から入出射されるものとする。ビー
ムを入射する場合、入射用電磁石６で曲げられることに
より入射軌道８４に乗った荷電粒子は振分け電磁石８２
ａで２つのシンクロトロン３，３に振分けられ、それぞ
れキッカー電磁石８３ａ，８３ａで曲げられることによ
り周回軌道８５，８５に乗る。その後は周回軌道８５，
８５を通って加速され、出射の際にはキッカー電磁石８
３ｂ，８３ｂで周回軌道８５，８５から曲げられ、振分
け電磁石８２ｂで曲げられることにより出射軌道８６に
乗り、出射用電磁石９によって出射される。

【００５８】このように、複数台のシンクロトロンの入
出射機器を共有することによって各機器がそれぞれ１台
で済むため、制御やメンテナンスが容易となり、且つ装
置の構成を小型化することができる。

【００５９】（第８の実施の形態）図８は本発明の第８
の実施の形態に係るシンクロトロンの構成について示す
もので、基本的には上記図６に示したものと同様である
ので、同一部分には同一符号を持ってその説明は省略す
るものとする。

【００６０】しかして、２つのシンクロトロン３，３が
振分け電磁石８２により照射装置５を共有するものと
し、且つ２つのシンクロトロン３，３の運転周期の位相
差が等間隔、この場合は１８０度となるように設定す
る。

【００６１】このように、照射装置５を共有すること
で、照射装置５のシステムが簡略化できると共に、照射
時の荷電粒子ビームの取出し周波数を２倍に上げること
ができる。

【００６２】また、上記のような位相差を設けること
で、荷電粒子ビームの照射装置５における通過タイミン
グが一致してしまうようなことがなく、照射装置５を共
有することができるものである。なお、本発明は上記第
１乃至第８の実施の形態に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施すること
ができるものとする。

【００６３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、シンクロ
トロンを複数台用いることにより、取出された荷電粒子
ビームの電流値、取出し周波数を高くすることができる
ため、照射方法の選択の幅を広げることができる。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、シンクロトロンを複数台
用いて同じ運転周波数で運転することにより、複数分の
一の周期でビームが取出せるため、より照射方法の選択
の幅を広げることができる。

【００６５】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、シンクロトロンを複数台
用いて運転周波数の位相を異ならせることにより、ビー
ムの取出し周波数が整数倍になるため、より照射方法の
選択の幅を広げることができる。

【００６６】請求項４記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、偏向電磁石を共通仕様と
することにより、同一電源で励磁することが可能でシス
テムが簡略化できる。

【００６７】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、共通のラティスを用いること
で性質が揃ったビームを取出すことができるため、より
照射方法の選択の幅を広げることができる。

【００６８】請求項６記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、それぞれのシンクロトロ
ンを粒子の回転面と垂直方向に設置することで全体の設
置面積が小さくて済み、シンクロトロンの建屋が小型化
できる。

【００６９】請求項７記載の発明によれば、上記請求項
３記載の発明の効果に加えて、シンクロトロンを２台用
いてそれぞれのシンクロトロンの運転周期の位相を半周
期ずらすことにより、２倍の周期でビームを取出すこと
ができ、間隔のそろった、扱いやすいビームを得ること
ができるため、より照射方法の選択の幅を広げることが
できる。

【００７０】請求項８記載の発明によれば、上記請求項
７記載の発明の効果に加えて、シンクロトロンを２台用
いてその偏向電磁石電源のチョークのインダクタンスを
第２シンクロトロンの電磁石で置換し、それぞれのシン
クロトロンを逆位相で加速することで２倍の周波数でビ
ームを取出すことができると共に電源の構成を簡素化す
ることができ、さらに二系統間の位相調整も不要とな
る。

【００７１】請求項９記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、偏向電磁石をコンバイン
ド型とすることでビームの取出し周波数が高くなりと共
に、四極電磁石が不要となるので小型で制御が容易とな
る。

【００７２】請求項１０記載の発明によれば、上記請求
項１記載の発明の効果に加えて、隣接するシンクロトロ
ンでＲＦキャビティを共有することにより、ＲＦ加速シ
ステムが簡略化できる。

【００７３】請求項１１記載の発明によれば、上記請求
項１記載の発明の効果に加えて、システム全体の構成が
簡略化でき、制御も容易となる。請求項１２記載の発明
によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、そ
れぞれのシンクロトロンの入出射機器を共有することで
システムの構成を簡略化することができる。

【００７４】請求項１３記載の発明によれば、上記請求
項１記載の発明の効果に加えて、それぞれのビーム輸送
系と照射装置を共有することで照射装置のシステムが簡
略化できると共に、照射時の荷電粒子ビームの取出し周
波数を上げることができる。請求項１４記載の発明によ
れば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、照射装
置のシステム構成を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る概念図。

【図２】第２の実施の形態における概念図。

【図３】第３の実施の形態における概念図。

【図４】第４の実施の形態における概念図。

【図５】第５の実施の形態における概念図。

【図６】第６の実施の形態における概念図。

【図７】第７の実施の形態における概念図。

【図８】第８の実施の形態における概念図。

【図９】従来のがん治療用ビーム照射装置の概念図。

【図１０】従来のシンクロトロンの概念図。

【図１１】従来の偏向電磁石と四極電磁石の断面図。

【図１２】従来のコンバインド型偏向電磁石の断面図。

【図１３】従来のシンクロトロンに設置される電磁石の
電気回路の概略図。

【図１４】望まれるビーム照射方法の概念図。

【符号の説明】

１…イオン源 ２…入射器 ３…シンクロトロン ４…ビーム輸送系 ５…照射装置 ６…入射用電磁石 ７…偏向電磁石 ８，８′…ＲＦキャビティ ９…出射用電磁石 １０…四極電磁石 １１…コンバインド型偏向電磁石 １２…チョークトランス １３…共振コンデンサ １４…直流電源接続用チョークトランス １５…腫瘍の形状 １６…ビームスポット ２０…電磁石のインダクタンス ２１…直流阻止コンデンサ ８０…フェライト ８１…ビームダクト ８２…振分け電磁石 ８３…キッカー電磁石 ８４…入射軌道 ８５…周回軌道 ８６…出射軌道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G085 AA13 AA18 BA02 BA14 BA15 BA19 CA17 CA18 EA07 4C082 AA01 AC05 AE01 AG01 AG02 AG03 AG60 AT01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共振電源を用いて偏向電磁石を励磁する
   シンクロトロンを有する荷電粒子ビーム発生装置におい
   て、 複数台の上記シンクロトロンを用いて荷電粒子を周回、
   加速させることを特徴とした荷電粒子ビーム発生装置。
2. 【請求項２】 上記複数台すべてのシンクロトロンを同
   じ運転周波数で運転することを特徴とした請求項１記載
   の荷電粒子ビーム発生装置。
3. 【請求項３】 上記複数台のシンクロトロンの各運転周
   期の位相を異ならせることを特徴とした請求項１記載の
   荷電粒子ビーム発生装置。
4. 【請求項４】 上記複数台すべてのシンクロトロンで共
   通仕様の偏向電磁石を使用することを特徴とした請求項
   １記載の荷電粒子ビーム発生装置。
5. 【請求項５】 上記複数台すべてのシンクロトロンで共
   通のラティスを用いることを特徴とした請求項１記載の
   荷電粒子ビーム発生装置。
6. 【請求項６】 上記複数台のシンクロトロンを粒子の回
   転面と垂直方向に設置することを特徴とした請求項１記
   載の荷電粒子ビーム発生装置。
7. 【請求項７】 上記シンクロトロンは２台からなり、そ
   れらの運転周期の位相差を半周期とすることを特徴とし
   た請求項３記載の荷電粒子ビーム発生装置。
8. 【請求項８】 上記２台のシンクロトロン中の第１のシ
   ンクロトロンの電磁石電源系のチョークのインダクタン
   スを第２のシンクロトロンの電磁石で置換し、該第１及
   び第２のシンクロトロンを１つの電源系で励磁すること
   を特徴とした請求項７記載の荷電粒子ビーム発生装置。
9. 【請求項９】 上記シンクロトロンにコンバインド型偏
   向電磁石を用いることを特徴とした請求項１記載の荷電
   粒子ビーム発生装置。
10. 【請求項１０】 隣接するシンクロトロンでＲＦキャビ
    ティを共有することを特徴とした請求項１記載の荷電粒
    子ビーム発生装置。
11. 【請求項１１】 上記複数台のシンクロトロンで入射器
    を共有することを特徴とした請求項１記載の荷電粒子ビ
    ーム発生装置。
12. 【請求項１２】 上記複数台のシンクロトロンで入出射
    機器を共有することを特徴とした請求項１記載の荷電粒
    子ビーム発生装置。
13. 【請求項１３】 上記複数台のシンクロトロンで出射後
    にビームが通る輸送系と照射装置を共有することを特徴
    とした請求項１記載の荷電粒子ビーム発生装置。
14. 【請求項１４】 上記複数台のシンクロトロンの少なく
    とも一部の運転周期の位相差が等間隔となるように設定
    し、それら運転周期の位相差を設定したシンクロトロン
    に関しては出射後にビームが通る輸送系と照射装置を共
    有することを特徴とした請求項１記載の荷電粒子ビーム
    発生装置。