JP2006216568A

JP2006216568A - Ion source

Info

Publication number: JP2006216568A
Application number: JP2006118684A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Tanaka; 政信田中; Kensuke Amamiya; 健介雨宮; Kazuo Hiramoto; 和夫平本; Shigemitsu Hara; 重充原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2006-08-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enlarge a variable range of a beam current of an ion beam. SOLUTION: The ion source 65 includes a microwave power control device 13, a microwave transmitter 15, a discharge vessel 19, and electrodes 21a, 21b and 21c. The microwave power control device 13 is connected to the microwave transmitter 15 through a cable 14. When a microwave is incident in the discharge vessel 19, plasma is generated, and ions in the plasma are emitted as the ion beam 23 from the ion source 65. The microwave power control device 13 controls the microwave transmitter 15 and reduces the power of the microwaves 16 in the middle of pulses than a lowest power P<SB>C</SB>capable of igniting discharge. Thereby, a pulse ion beam having an ion beam current lower than a current value corresponding to the lowest power P<SB>C</SB>capable of igniting discharge is obtained. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イオン源に係り、特に、高エネルギーのイオンビームを患者に照射して治療する粒子線治療装置、及び高エネルギーのイオンビームを照射してラジオアイソトープ
（以下、ＲＩと称する）を製造するＲＩ製造装置に適用するのに好適なイオン源に関する。 The present invention relates to an ion source, and in particular, a particle beam therapy apparatus for irradiating a patient with a high energy ion beam and a radioisotope (hereinafter referred to as RI) by irradiating the patient with a high energy ion beam. The present invention relates to an ion source suitable for application to an RI manufacturing apparatus.

パルス状のマイクロ波による放電によってイオンビームを生成する従来のイオン源は、図３に示すようなパルスは形状のマイクロ波パワーＰを発生する。マイクロ波パワーＰは単純なパルス状の波形である。イオン源は、このようなパワーＰを有するマイクロ波を用いて、放電室内でプラズマを発生する。更に、イオン源は、そのプラズマから、電極の孔を通してイオンを静電的に引き出して、パルス状のイオンビームを生成する。以上のように、イオン源でパルス状のイオンビームを発生させることは、例えば、レビューオブサイエンティフィックインストゥルメンツ（Review of Scientific Instruments）
（２０００年）Ｖol.７１，６１２頁に記載されている。 A conventional ion source that generates an ion beam by discharging with a pulsed microwave generates a microwave power P having a pulse shape as shown in FIG. The microwave power P is a simple pulse waveform. The ion source generates plasma in the discharge chamber using a microwave having such power P. Further, the ion source electrostatically extracts ions from the plasma through the hole of the electrode to generate a pulsed ion beam. As described above, generating a pulsed ion beam in an ion source is, for example, Review of Scientific Instruments.
(2000) Vol. 71, page 612.

レビューオブサイエンティフィックインストゥルメンツ（Review of Scientific Instruments）（２０００年）Ｖol.７１，６１２頁Review of Scientific Instruments (2000) Vol. 71, 612

上記した従来技術では、生成されるイオンビームの電流を低減する目的でマイクロ波パワーＰを下げる場合、マイクロ波パワーＰが最低放電点弧可能パワーＰ_C 以下になると、パルス放電が点弧しなくなる。このため、イオンビーム電流の低減可能な最低値が、最低放電点弧可能パワーＰ_C によって制限される。 In the prior art described above, if the purpose of reducing the ion beam current produced reducing the microwave power P, the microwave power P is below the minimum discharge ignition can power P _C, the pulse discharge is not ignited . Therefore, reducing the lowest possible value of the ion beam current is limited by the lowest discharge ignition can power P _C.

本発明の目的は、イオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大できるイオン源を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ion source capable of expanding the variable range of the beam current of an ion beam.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、パルス波出力装置でマイクロ波及び高周波のいずれかのパルスを発生させ、そのパルス内でマイクロ波及び高周波のいずれかのパワーを段階的に少なくとも一回低下させるパワー制御装置を備えたことにある。 A feature of the present invention that achieves the above-described object is that a pulse wave output device generates either a microwave or a high-frequency pulse, and the microwave or high-frequency power is stepped at least once in the pulse. The power control device for lowering is provided.

パルス内でマイクロ波及び高周波のいずれかのパワーを段階的に少なくとも一回低下させるので、イオンビームのビーム電流を低い範囲まで低減することができる。すなわち、イオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大することができる。 Since the power of either the microwave or the high frequency is reduced stepwise at least once within the pulse, the beam current of the ion beam can be reduced to a low range. That is, the variable range of the beam current of the ion beam can be expanded.

本発明によれば、イオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大できる。 According to the present invention, the variable range of the beam current of the ion beam can be expanded.

本発明の好適な一実施例であるイオン源の構成を、図１を用いて以下に説明する。その前に、図２を用いて、本実施例に用いるマイクロ波パワーの波形について説明する。このマイクロ波パワーのパルス波形は、図２（ａ）に、イオン源より出射されるイオンビームの電流波形は図２（ｂ）に示される。マイクロ波パワーが図２（ａ）の「１」のようにマイクロ波パワーがパルス波形の初期に上昇して設定レベルＰ_C を越えると、図２（ｂ）の「７」のようにイオン源の放電室での放電が点弧する。これにより放電室内にイオンが発生し、放電室より出射されるイオンビームの電流が上昇を開始する。マイクロ波パワーがＰ₁ まで上昇すると、ビーム電流はＩ₁ の値に達する。パルスの途中で図２（ａ）の「３」のようにマイクロ波パワーを、Ｐ₁ から、レベルＰ_C よりも低いＰ₂ に減少させると、マイクロ波パワーにより発生するイオンの量が低下する。このため、イオンビーム電流はＩ₁ よりＩ₂ まで低下する。図２（ａ）の「４」のようにマイクロ波パワーＰ₂ を設定時間の間維持して、図２（ｂ）の「１０」のように必要なパルス幅のビーム電流Ｉ₂ のイオンビームを発生させる。その後、図２（ａ）の「５」及び図２（ｂ）の「１１」のようにマイクロ波パワーの低減によりビーム電流を低減させ、図２（ａ）の「６」及び図１(ｂ)の「１２」のように設定時間経過した後にパルスの１周期を終了する。その後、再び、マイクロ波パワーを上昇させて、同じ波形の次周期のパルスを形成する。上記した波形でマイクロ波のパワーを制御することによって、最低放電点孤可能パワーＰ_C に対応した電流値よりも低いイオンビーム電流のパルスイオンビームを発生できる。また、繰り返し同じパワーＰ₁ のマイクロ波パワーで放電点弧することによって、パルス途中でマイクロ波パワー低減によりイオンビーム電流を低下させた場合でも、確実な放電点弧により安定にパルスイオンビームを繰り返し発生させることができる。 A configuration of an ion source according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Before that, the waveform of the microwave power used in this embodiment will be described with reference to FIG. The pulse waveform of this microwave power is shown in FIG. 2 (a), and the current waveform of the ion beam emitted from the ion source is shown in FIG. 2 (b). When the microwave power rises at the initial stage of the pulse waveform and exceeds the set level P _C as shown by “1” in FIG. 2A, the ion source as shown by “7” in FIG. 2B. The discharge in the discharge chamber is ignited. As a result, ions are generated in the discharge chamber, and the current of the ion beam emitted from the discharge chamber starts to rise. As the microwave power increases to P ₁ , the beam current reaches the value of I ₁ . If the microwave power is decreased from P ₁ to P ₂ lower than the level P _C as shown in “3” in FIG. 2A in the middle of the pulse, the amount of ions generated by the microwave power decreases. . For this reason, the ion beam current decreases from I ₁ to I ₂ . The microwave power P ₂ is maintained for a set time as indicated by “4” in FIG. 2A, and an ion beam having a beam current I ₂ having a necessary pulse width as indicated by “10” in FIG. 2B. Is generated. Thereafter, the beam current is reduced by reducing the microwave power as indicated by “5” in FIG. 2A and “11” in FIG. 2B, and “6” in FIG. 2A and FIG. ) After a set time elapses like “12”, one cycle of the pulse is terminated. Thereafter, the microwave power is increased again to form a pulse of the next cycle having the same waveform. By controlling the power of the microwave waveform described above, it can generate a pulsed ion beam of low ion beam current than the current value corresponding to minimum discharge points arc possible power P _C. In addition, by repeatedly firing the discharge with the same power P ₁ of microwave power, even if the ion beam current is reduced by reducing the microwave power in the middle of the pulse, the pulsed ion beam can be repeated stably with reliable discharge firing. Can be generated.

このような波形のマイクロ波でパルスイオンビームを発生する本実施例のイオン源を、図１を用いて説明する。イオン源６５は、マイクロ波パワー制御装置１３，マイクロ波発信器１５，放電容器１９及び電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。マイクロ波発信器
１５は導波管１７によって放電容器１９に接続される。電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、放電容器１９の下流側に配置され、円筒部材２２に設置される。コイル２０が放電容器
１９の外側で放電容器１９を取り囲むように設置される。電源２４が電極２１ａと電極
２１ｃに接続され、電源２５が電極２１ｂと電極２１ｃに接続される。マイクロ波パワー制御装置１３がケーブル１４によりマイクロ波発信器１５に接続される。マイクロ波発信器１５は、パルス状のマイクロ波１６を出力するパルス波出力装置である。 The ion source of the present embodiment that generates a pulsed ion beam with microwaves having such a waveform will be described with reference to FIG. The ion source 65 includes a microwave power control device 13, a microwave transmitter 15, a discharge vessel 19, and electrodes 21a, 21b, and 21c. The microwave transmitter 15 is connected to the discharge vessel 19 by a waveguide 17. The electrodes 21 a, 21 b, and 21 c are disposed on the downstream side of the discharge vessel 19 and are installed on the cylindrical member 22. The coil 20 is installed outside the discharge vessel 19 so as to surround the discharge vessel 19. A power source 24 is connected to the electrodes 21a and 21c, and a power source 25 is connected to the electrodes 21b and 21c. A microwave power control device 13 is connected to the microwave transmitter 15 by a cable 14. The microwave transmitter 15 is a pulse wave output device that outputs a pulsed microwave 16.

放電容器１９及び円筒部材２２内の空間は、真空ポンプ（図示せず）によって真空になっている。後述のイオンを発生させるため、微量のガスが放電容器１９内に供給される。例えば、水素イオンビームを生成する場合には、微量の水素ガスが放電容器１９内に供給される。マイクロ波発信器１５で発生したパルス状のマイクロ波１６は、導波管１７、及び放電容器１９に形成された導入窓１８を介して放電容器１９内に入射される。コイル
２０に電圧を印加することによって、放電容器１９内に磁場Ｂが形成されている。放電容器１９内で、磁場Ｂの周囲を回転する電子が、入射されたマイクロ波の電界によって加速されてガスと衝突し、このガスを電離する。この衝突電離によって、放電が点弧して放電容器１９内でプラズマが発生する。生成されたプラズマ中のイオンは、電源２４，２５にて電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれの間に印加された電界によって、電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃにそれぞれ形成された開口部より引き出される。引き出されたイオンは、イオンビーム２３となってイオン源６５より出射される。 The space in the discharge vessel 19 and the cylindrical member 22 is evacuated by a vacuum pump (not shown). A small amount of gas is supplied into the discharge vessel 19 to generate ions to be described later. For example, when generating a hydrogen ion beam, a small amount of hydrogen gas is supplied into the discharge vessel 19. The pulsed microwave 16 generated by the microwave transmitter 15 enters the discharge vessel 19 through the waveguide 17 and the introduction window 18 formed in the discharge vessel 19. A magnetic field B is formed in the discharge vessel 19 by applying a voltage to the coil 20. In the discharge vessel 19, electrons rotating around the magnetic field B are accelerated by the incident microwave electric field and collide with the gas to ionize the gas. By this impact ionization, the discharge is ignited and plasma is generated in the discharge vessel 19. The ions in the generated plasma are extracted from the openings formed in the electrodes 21a, 21b, and 21c by the electric fields applied between the electrodes 21a, 21b, and 21c by the power sources 24 and 25, respectively. The extracted ions are emitted from the ion source 65 as an ion beam 23.

イオン源６５は、マイクロ波１６のマイクロ波パワーのパルス波形を図１(ａ)のように制御するために、マイクロ波パワー制御装置１３が設けられている。マイクロ波パワー制御装置１３は、図１（ａ）に示す波形を有するマイクロ波制御信号を、ケーブル１４を介してマイクロ波発信器１５に伝え、この制御信号によりマイクロ波発信器１５を制御することによってマイクロ波１６のパワーのパルス波形を図１（ａ）のように調整する。このため、前述したように、イオン源６５は、図１（ｂ）に示すパルス電流波形のイオンビームを発生させることができ、最低放電点弧可能パワーＰ_C に対応する電流値よりも低いイオンビーム電流のパルスイオンビームが得られる。イオン源６５より出射されるイオンビームを試料に照射するイオン注入装置及び分析装置では、イオンビーム電流を低減できることによって、試料へのイオン照射量の精密な調整が可能となり、イオンビームの注入量の精度及び分析精度が向上する。また、イオンビームの照射による試料への熱負荷パワーを低減でき、イオンビームによる試料の破損を防止できると共に、試料の冷却容量を低減できる。 The ion source 65 is provided with a microwave power control device 13 in order to control the pulse waveform of the microwave power of the microwave 16 as shown in FIG. The microwave power control device 13 transmits a microwave control signal having the waveform shown in FIG. 1A to the microwave transmitter 15 via the cable 14 and controls the microwave transmitter 15 by this control signal. The pulse waveform of the power of the microwave 16 is adjusted as shown in FIG. Therefore, as described above, the ion source 65 can generate the ion beam of the pulse current waveform shown in FIG. 1 (b), lower than the current value corresponding to the lowest discharge ignition can power P _C ions A pulsed ion beam with a beam current is obtained. In the ion implantation apparatus and the analysis apparatus that irradiate the sample with the ion beam emitted from the ion source 65, the ion beam current can be reduced, so that the ion irradiation amount to the sample can be precisely adjusted, and the ion beam injection amount can be adjusted. Accuracy and analysis accuracy are improved. In addition, the heat load power to the sample due to the irradiation of the ion beam can be reduced, the sample can be prevented from being damaged by the ion beam, and the cooling capacity of the sample can be reduced.

本実施例によれば、イオン源６５で放電を発生するマイクロ波パワーのパルス波形を、パルス初期でパワーが高く途中で段階的にパワーが減少する波形に設定し、パルス初期の高パワーで確実に放電点弧した後のマイクロ波パワー低下によりイオンビームのビーム電流が低下するので、最低放電点弧可能パワーＰ_C よりも低いマイクロ波パワーで安定にイオンビームを生成できる。このため、イオンビーム電流を従来の最低放電点弧可能パワーＰ_C に対応する電流値よりも低くすることができ、ビーム電流の可変範囲を増大できる。また、パルス状のイオンビームを生成する各周期の初期において繰り返し同じパワーで放電を点弧するので、放電点火が安定し、放電点火ミスを防止できる。このため、確実にパルス状のイオンビームを生成できる。 According to the present embodiment, the pulse waveform of the microwave power that generates discharge in the ion source 65 is set to a waveform in which the power is high at the initial stage of the pulse and gradually decreases in the middle of the pulse. since the beam current of the ion beam is reduced by the microwave power decreases after the discharge ignition in can generate a stable ion beam with a low microwave power than the minimum discharge ignition can power P _C. Therefore, it is possible to lower than the current value corresponding to the ion beam current of the conventional minimum discharge ignition can power P _C, it can increase the variable range of beam current. In addition, since the discharge is repeatedly ignited with the same power at the beginning of each period in which the pulsed ion beam is generated, the discharge ignition is stabilized and the discharge ignition mistake can be prevented. For this reason, it is possible to reliably generate a pulsed ion beam.

更に、本実施例では、前述したマイクロ波パワーの制御と共に、マイクロ波パワー制御装置１３によりコイル２０の電流を制御して磁場Ｂの強度を調整した場合、磁場Ｂにより放電の状態を変化させることができるため、放電点弧がより確実になる、及びイオンビーム電流の可変範囲を更に拡大できる等の利点がある。 Further, in this embodiment, in addition to the above-described control of the microwave power, when the intensity of the magnetic field B is adjusted by controlling the current of the coil 20 by the microwave power control device 13, the state of discharge is changed by the magnetic field B. Therefore, there are advantages that discharge ignition is more reliable and the variable range of the ion beam current can be further expanded.

上記したイオン源６５を適用した線形加速装置の実施例を、図４を用いて説明する。本実施例の線形加速装置６６は、イオン源６５，高周波四重極加速器（ＲＦＱ）６７及びドリフトチューブライナック（ＤＴＬ）６８を備える。イオン源６５より出射された低エネルギー（例えば５０ｋｅＶ）のイオンビーム２３は、ＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８の２つの加速器によって加速されて高エネルギー（例えば１０ＭｅＶ）のイオンビーム２６になる。ＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８は線形加速器を構成する。 An embodiment of a linear acceleration device to which the above ion source 65 is applied will be described with reference to FIG. The linear accelerator 66 of this embodiment includes an ion source 65, a high frequency quadrupole accelerator (RFQ) 67, and a drift tube linac (DTL) 68. The low energy (for example, 50 keV) ion beam 23 emitted from the ion source 65 is accelerated by two accelerators of RFQ 67 and DTL 68 to become a high energy (for example, 10 MeV) ion beam 26. RFQ 67 and DTL 68 constitute a linear accelerator.

イオンビームを加速するために、高周波電源２７よりＲＦＱ６７に、高周波電源２８よりＤＴＬ６８にそれぞれ高周波加速電界が印加される。線形加速器制御装置２９が、高周波電源２７，２８が高周波電界をパルス的に発生しＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８がイオンビームを加速するタイミングと、マイクロ波パワー制御装置１３によってイオンビーム２３の電流を変化させるタイミングとの相対関係を調整するため、高エネルギーのパルス状のイオンビーム２６が線形加速装置６６より出射される。線形加速器制御装置２９による線形加速装置６６の具体的な制御を、図５を用いて以下に説明する。 In order to accelerate the ion beam, a high frequency acceleration electric field is applied from the high frequency power source 27 to the RFQ 67 and from the high frequency power source 28 to the DTL 68. The linear accelerator controller 29 has a timing at which the high-frequency power sources 27 and 28 generate a high-frequency electric field in pulses and the RFQ 67 and the DTL 68 accelerate the ion beam, and a timing at which the microwave power controller 13 changes the current of the ion beam 23. In order to adjust the relative relationship, the high-energy pulsed ion beam 26 is emitted from the linear accelerator 66. Specific control of the linear accelerator 66 by the linear accelerator controller 29 will be described below with reference to FIG.

図５は、線形加速器制御装置２９よりマイクロ波パワー制御装置１３及び高周波電源
２７，２８に送信するタイミング制御トリガー信号の電圧波形(図５(ａ))，それに対応して立ち上がるマイクロ波のパワーパルス波形（図５（ｂ）），イオン源６５から出射されるイオンビームの電流波形（図５（ｃ）），高周波加速電界を印加するタイミングトリガー信号の電圧パルス波形（図５（ｄ））、及びＤＴＬ６８から出射されるイオンビームの電流波形（図５（ｅ））を示している。 FIG. 5 shows a voltage waveform (FIG. 5A) of a timing control trigger signal transmitted from the linear accelerator controller 29 to the microwave power controller 13 and the high frequency power sources 27 and 28, and a microwave power pulse that rises correspondingly. A waveform (FIG. 5B), a current waveform of an ion beam emitted from the ion source 65 (FIG. 5C), a voltage pulse waveform of a timing trigger signal for applying a high-frequency acceleration electric field (FIG. 5D), And the electric current waveform (FIG.5 (e)) of the ion beam radiate | emitted from DTL68 is shown.

図５（ａ）に示すトリガー信号が線形加速器制御装置２９からマイクロ波パワー制御装置１３に送信されると、マイクロ波パワー制御装置１３の制御により、そのトリガー信号に同期して、図５（ｂ）の「１」のようにマイクロ波パワーが立ち上がり、マイクロ波パワーが設定レベルＰ_C を越えたときに放電容器１９内で放電が点弧する。このため、図５（ｃ）の「７」のようにイオン源６５からイオンビームが出射され、そのイオンビームの電流も急激に上昇する。トリガー信号が出力されてから所定時間経過後に、マイクロ波パワーがパルスの途中で低減され（「２」→「４」）、イオン源６５の出射ビームの電流が「１０」のように低下する。このビーム電流低下のタイミングと同期して、すなわち、トリガー信号が出力されてから所定時間経過後に、線形加速器制御装置２９は、高周波電源２７，２８に高周波電界印加トリガー信号（図５（ｄ）に示す電圧パルス波形を有する）をそれぞれ出力し、高周波電源２７，２８からそれぞれ高周波信号を出力させる。具体的には、高周波電源２７からＲＦＱ６７に、高周波電源２８からＤＴＬ６８にそれぞれ高周波電界が印加される。このため、イオン源６５で生成されるビーム電流Ｉ₂ のパルスイオンビームをＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８で選択的に加速することができる。この結果、
ＤＴＬ６８から出射される高エネルギーのイオンビームは、図５（ｅ）に示す電流波形を有することになる。このパルスイオンビームを選択的に加速する際に、マイクロ波パワーＰ₂ の強度を図５(ｂ)の「４」において矢印のように増減させて図５（ｃ）の「１０」のようにイオンビーム電流Ｉ₂ の強度を調整する。この調整によって、ＲＦＱ６７に入射されて加速されるパルスイオンビーム電流を変化させることができ、図４（ｅ）に示すようにイオンビーム２６の電流Ｉ₃ の強度を制御することができる。この制御によって電流
Ｉ₃ が可変する範囲は、図２で説明したように、最低放電点弧可能パワーＰ_C に対応する電流値よりも低い電流の領域まで拡大される。 When the trigger signal shown in FIG. 5 (a) is transmitted from the linear accelerator controller 29 to the microwave power controller 13, the control of the microwave power controller 13 synchronizes with the trigger signal in FIG. microwave power, such as "1" rises in), discharge within the discharge vessel 19 is firing when the microwave power exceeds the set level P _C. For this reason, an ion beam is emitted from the ion source 65 as indicated by “7” in FIG. 5C, and the current of the ion beam also rapidly increases. After a predetermined time has elapsed since the trigger signal was output, the microwave power is reduced in the middle of the pulse (“2” → “4”), and the current of the beam emitted from the ion source 65 is reduced to “10”. In synchronization with the beam current lowering timing, that is, after a predetermined time has elapsed since the trigger signal was output, the linear accelerator controller 29 sends a high-frequency electric field application trigger signal (see FIG. 5D) to the high-frequency power sources 27 and 28. Are output from the high-frequency power sources 27 and 28, respectively. Specifically, a high frequency electric field is applied from the high frequency power supply 27 to the RFQ 67 and from the high frequency power supply 28 to the DTL 68. Therefore, the pulsed ion beam having the beam current I ₂ generated by the ion source 65 can be selectively accelerated by the RFQ 67 and the DTL 68. As a result,
The high energy ion beam emitted from the DTL 68 has a current waveform shown in FIG. When this pulsed ion beam is selectively accelerated, the intensity of the microwave power P ₂ is increased or decreased as indicated by an arrow at “4” in FIG. 5B, as indicated by “10” in FIG. The intensity of the ion beam current I ₂ is adjusted. By this adjustment, the pulsed ion beam current that is accelerated by being incident on the RFQ 67 can be changed, and the intensity of the current I ₃ of the ion beam 26 can be controlled as shown in FIG. Range where current I ₃ is changed by this control, as described in FIG. 2, is expanded to the region of lower current than the current value corresponding to the lowest discharge ignition can power P _C.

本実施例によれば、マイクロ波パワーのパルスの途中でのイオンビーム電流の低下後に、ＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８に対して加速用の高周波電界をパルス状に印加してイオンビームを加速するため、イオンビーム電流を最低放電点弧可能パワーＰ_C に対応する電流値よりも低減することができる。このため、線形加速装置６６から出射されるイオンビーム２６のビーム電流の可変範囲を拡大させることができる。また、放電点火ミスを防止できるため、パルス状のイオンビームを確実に生成できる。これにより、線形加速装置６６の運転の信頼性を向上させることができる。 According to the present embodiment, the ion beam is accelerated by applying a high-frequency electric field for acceleration to the RFQ 67 and the DTL 68 in a pulse form after the ion beam current is reduced in the middle of the pulse of the microwave power. than the current value corresponding current to minimum discharge ignition can power P _C can be reduced. For this reason, the variable range of the beam current of the ion beam 26 emitted from the linear accelerator 66 can be expanded. Moreover, since a discharge ignition mistake can be prevented, a pulsed ion beam can be generated reliably. Thereby, the reliability of the operation of the linear accelerator 66 can be improved.

図５とは別の線形加速器制御装置２９による線形加速装置６６の制御を、図６を用いて説明する。線形加速器制御装置２９からの図５（ａ）に示すトリガー信号を入力したマイクロ波パワー制御装置１３は、図６（ａ）の「３１」に示すようにイオン源６５のマイクロ波パワーを、「３２」のレベル（Ｐ₁ ）まで上昇させた後、「３３〜３６」の４段階で減少させる制御を行う。図６（ｂ）に示すように、その制御に対応してイオン源６５から出射されるイオンビームの電流が、「４２〜４６」の５段階に変化する。線形加速器制御装置２９において５段階のうちのある段階が選択されると、線形加速器制御装置２９は、選択された段階のタイミングと高周波電界を発生するタイミングとが同期するように高周波電源２７，２８に高周波電界印加トリガー信号をそれぞれ送信する。これにより、高周波電源２７からＲＦＱ６７に、高周波電源２８からＤＴＬ６８にそれぞれ高周波電界が印加され、イオンビーム電流Ｉ₁ 〜Ｉ₅ のうち選択された段階の電流値を有するイオンビームを選択的に加速することができる。線形加速器制御装置２９が、例えば、図６（ｂ）における「４５」のタイミングと同期して高周波電界印加トリガー信号（図６（ｃ）に示す電圧パルス波形を有する）を高周波電源２７，２８に出力すると、ＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８において電流Ｉ₄ のイオンビームが選択的に加速される。図６に示す線形加速装置
６６の制御は、図５に示すその制御に比べて、毎周期全く同じパルス波形のマイクロ波パワーで繰り返し放電を発生する。このため、図６に示す制御は、放電をより安定に発生できると共にパルスごとのマイクロ波パワーの調整が不要である。なお、図６に示す制御におけるパルス波形ではマイクロ波パワーが階段状に低下しているが、パルス波形を三角形状にしてマイクロ波パワーを連続的に低下させることが可能である。 Control of the linear accelerator 66 by the linear accelerator controller 29 different from FIG. 5 will be described with reference to FIG. The microwave power control device 13 that has received the trigger signal shown in FIG. 5A from the linear accelerator control device 29 changes the microwave power of the ion source 65 as shown by “31” in FIG. After raising the level to “32” (P ₁ ), control is performed to decrease in four stages “33 to 36”. As shown in FIG. 6B, the current of the ion beam emitted from the ion source 65 changes in five stages of “42 to 46” corresponding to the control. When one of the five stages is selected in the linear accelerator controller 29, the linear accelerator controller 29 causes the high-frequency power sources 27 and 28 to synchronize the timing of the selected stage and the timing of generating a high-frequency electric field. The high-frequency electric field application trigger signal is transmitted to each. Thereby, a high frequency electric field is applied from the high frequency power supply 27 to the RFQ 67 and from the high frequency power supply 28 to the DTL 68, respectively, and the ion beam having a current value at a selected stage among the ion beam currents I _{1 to} I ₅ is selectively accelerated. be able to. The linear accelerator controller 29 sends a high frequency electric field application trigger signal (having the voltage pulse waveform shown in FIG. 6C) to the high frequency power supplies 27 and 28 in synchronization with the timing “45” in FIG. When output, the ion beam of current I ₄ is selectively accelerated in RFQ 67 and DTL 68. Control of the linear accelerator 66 shown in FIG. 6 repeatedly generates discharge with microwave power having the same pulse waveform every cycle as compared with the control shown in FIG. Therefore, the control shown in FIG. 6 can generate discharge more stably and does not require adjustment of microwave power for each pulse. In the pulse waveform in the control shown in FIG. 6, the microwave power decreases stepwise, but the microwave power can be continuously decreased by making the pulse waveform triangular.

図６に示す制御を実施する線形加速器制御装置２９を備えた線形加速装置６６は、イオン源６５からＲＦＱ６７に入射されるイオンビーム２３のビーム電流をパルス波形の途中で複数回低下させることが可能であり、ビーム電流が低下した各段階と、ＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８に該当する電源からそれぞれ高周波電界を印加してイオンビームを加速するタイミングとを選択的に合せることが可能である。ビーム電流が低下した各段階とイオンビームの加速のタイミングとを選択的に合せることによって、各段階におけるイオン源６５の出射イオンビームのビーム電流値に対応してＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８で加速されるイオンビームのビーム電流を変化させる場合には、ビーム電流を変化させるためにマイクロ波パワーのパルス波形を変化させる必要がなく、前述のタイミング調整のみでビーム電流を変化させることができる。このため、イオン源６５の制御を簡略化できる。また、パルスの各周期において全く同じマイクロ波パワーのパルス波形で繰り返してイオン源６５を動作させるので、イオン源６５の動作が安定し、線形加速装置６６の信頼性とイオンビーム電流制御の精度を高めることができる。 The linear accelerator 66 including the linear accelerator controller 29 that performs the control shown in FIG. 6 can reduce the beam current of the ion beam 23 incident on the RFQ 67 from the ion source 65 a plurality of times in the middle of the pulse waveform. Thus, it is possible to selectively match each stage in which the beam current has decreased with the timing of accelerating the ion beam by applying a high-frequency electric field from the power source corresponding to RFQ 67 and DTL 68. The ion beam accelerated by the RFQ 67 and the DTL 68 in accordance with the beam current value of the ion beam emitted from the ion source 65 in each stage by selectively matching the stage in which the beam current is reduced and the acceleration timing of the ion beam. When changing the beam current, it is not necessary to change the pulse waveform of the microwave power in order to change the beam current, and the beam current can be changed only by the timing adjustment described above. For this reason, control of the ion source 65 can be simplified. In addition, since the ion source 65 is operated repeatedly with a pulse waveform of exactly the same microwave power in each cycle of the pulse, the operation of the ion source 65 is stabilized, and the reliability of the linear accelerator 66 and the accuracy of the ion beam current control are improved. Can be increased.

以上に述べた線形加速装置６６は、ポジトロンエミッショントモグラフィー(PET)等に使用するＲＩを製造するＲＩ製造装置，粒子線治療装置，分析装置及び中性子発生装置等に適用すると、それらの装置で利用するイオンビームの電流の制御を従来よりも簡易にすることができると共に、電流の可変範囲を拡大できる。 When the linear accelerator 66 described above is applied to an RI manufacturing apparatus, a particle beam therapy apparatus, an analysis apparatus, a neutron generation apparatus, etc. for manufacturing RI used for positron emission tomography (PET) or the like, it is used in those apparatuses. Control of the current of the ion beam can be made easier than before, and the variable range of the current can be expanded.

以下に、線形加速装置６６を適用した粒子線治療装置の実施例を、図７を用いて説明する。本実施例の粒子線治療装置は、線形加速装置６６，シンクロトロン６９，ビーム輸送系５３及び照射装置７０を備える。シンクロトロン６９は、周回軌道に偏向電磁石Ｓ１，加速空胴Ｓ２を有する。照射装置７０は一対の走査電磁石５５を有する。 Below, the Example of the particle beam therapy apparatus to which the linear acceleration apparatus 66 is applied is described using FIG. The particle beam therapy system according to the present embodiment includes a linear accelerator 66, a synchrotron 69, a beam transport system 53, and an irradiation device 70. The synchrotron 69 has a deflecting electromagnet S1 and an accelerating cavity S2 in a circular orbit. The irradiation device 70 has a pair of scanning electromagnets 55.

線形加速装置６６から出射されたイオンビームは、入射装置５１を介してシンクロトロン６９に入射される。入射されたイオンビームは、加速空胴Ｓ２で加速されて偏向電磁石Ｓ１で偏向され、シンクロトロン６９の周回軌道に沿って周回する。システム制御装置
５０は、線形加速器制御装置２９，入射装置５１及び偏向電磁石Ｓ１を制御する。このため、患者５９の治療に必要な量のイオンビームをシンクロトロン６９内に蓄積できる。システム制御装置５０は加速空胴Ｓ２に印加される高周波電界を制御する。加速空胴Ｓ２は高周波電界の印加によって周回軌道を周回するイオンビームを加速する。高エネルギー
（例えば、２５０MeV)に加速されたイオンビームは、出射装置５２によってシンクロトロン６９からビーム輸送系５３に出射される。ビーム輸送系５３内を通過した高エネルギーのイオンビーム５７は、照射装置７０より治療ベッド上の患者５９の患部に治療のために照射される。照射装置７０に設けられた走査電磁石５５を用いて矢印５８のようにイオンビーム５７を走査すると共に、加速空胴Ｓ２により印加する高周波電界を制御してイオンビームの加速エネルギーを調整することによって、イオンビーム５７の照射位置及び患者の体内において到達する深さを変え、患者５９の患部を狙っての適切なイオンビームの照射を実施する。上記の高周波電界の制御はシステム制御装置５０によって行われる。 The ion beam emitted from the linear accelerator 66 is incident on the synchrotron 69 via the incident device 51. The incident ion beam is accelerated by the acceleration cavity S 2, deflected by the deflecting electromagnet S 1, and circulates along the orbit of the synchrotron 69. The system control device 50 controls the linear accelerator control device 29, the incidence device 51, and the deflection electromagnet S1. Therefore, an ion beam in an amount necessary for treatment of the patient 59 can be accumulated in the synchrotron 69. The system controller 50 controls the high frequency electric field applied to the acceleration cavity S2. The acceleration cavity S2 accelerates the ion beam that circulates in the orbit by applying a high-frequency electric field. The ion beam accelerated to high energy (for example, 250 MeV) is emitted from the synchrotron 69 to the beam transport system 53 by the extraction device 52. The high-energy ion beam 57 that has passed through the beam transport system 53 is irradiated from the irradiation device 70 to the affected part of the patient 59 on the treatment bed for treatment. By using the scanning electromagnet 55 provided in the irradiation device 70 to scan the ion beam 57 as indicated by the arrow 58 and adjusting the acceleration energy of the ion beam by controlling the high-frequency electric field applied by the acceleration cavity S2, The irradiation position of the ion beam 57 and the depth reached in the patient's body are changed, and appropriate ion beam irradiation is performed targeting the affected area of the patient 59. The control of the high frequency electric field is performed by the system controller 50.

照射装置７０から患者５９に照射されるイオンビーム５７のイオンビーム電流は電流モニター５６で計測される。電流モニター５６から出力された電流計測信号はシステム制御装置５０に入力される。患者５９に照射されるイオンビームの量は、適切に調節されることが要求される。このため、システム制御装置５０は、電流計測信号に基づいて、患者
５９に照射されるイオンビームの量を適切に調節するために線形加速器制御装置２９に制御信号を出力する。線形加速制御装置２９は、この制御信号に基づいて図５（ａ）に示すトリガー信号をマイクロ波パワー制御装置１３に出力し、更に図５（ｄ）に示す高周波電界印加トリガー信号を高周波電源２７，２８に出力する。このように、線形加速器制御装置２９は、図５で説明した制御により線形加速装置６６から出射されてシンクロトロン
６９に入射されるイオンビーム２６のビーム電流を調整する。したがって、線形加速装置６６から出射されるイオンビーム２６のビーム電流の可変範囲を拡大できる。更に、線形加速器制御装置２９はシンクロトロン６９の運転パターンに同期させてイオンビーム２６のパルス幅及び発生周期を制御する。 The ion beam current of the ion beam 57 irradiated to the patient 59 from the irradiation device 70 is measured by the current monitor 56. The current measurement signal output from the current monitor 56 is input to the system controller 50. The amount of ion beam applied to the patient 59 is required to be adjusted appropriately. Therefore, the system control device 50 outputs a control signal to the linear accelerator control device 29 in order to appropriately adjust the amount of the ion beam irradiated to the patient 59 based on the current measurement signal. The linear acceleration control device 29 outputs the trigger signal shown in FIG. 5A to the microwave power control device 13 based on this control signal, and further applies the high-frequency electric field application trigger signal shown in FIG. , 28. As described above, the linear accelerator controller 29 adjusts the beam current of the ion beam 26 that is emitted from the linear accelerator 66 and incident on the synchrotron 69 by the control described in FIG. Therefore, the variable range of the beam current of the ion beam 26 emitted from the linear accelerator 66 can be expanded. Further, the linear accelerator controller 29 controls the pulse width and generation period of the ion beam 26 in synchronization with the operation pattern of the synchrotron 69.

本実施例は、イオン源線形加速装置６６から出射するイオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大できるので、これに対応してシンクロトロン６９で加速して出射するイオンビームのビーム電流の調整範囲が拡大される。このため、患者５９に照射するイオンビーム５７の量を患部の治療に必要な適切な値（患部の治療に十分で、患部以外の健全な細胞への影響が最小限となる値）に精度良く調整でき、高度な治療が可能になる。また、従来の粒子線治療装置ではシンクロトロン６９に入射されるイオンビーム２６のビーム電流の可変範囲が小さいため、十分なビーム照射電流の変化には、シンクロトロン６９内にイオンビームを蓄積するイオンビームの入射周回数及び出射装置５２の動作を、システム制御装置５０によって変化させることが必要であった。しかしながら、本実施例は、線形加速装置６６から入射されるイオンビームのビーム電流の可変範囲が拡大されているので、従来必要としたそれらの制御を省略することによって、シンクロトロン６９の制御を簡易化することができる。 In the present embodiment, since the variable range of the beam current of the ion beam emitted from the ion source linear accelerator 66 can be expanded, the adjustment range of the beam current of the ion beam accelerated and emitted by the synchrotron 69 correspondingly is increased. Enlarged. For this reason, the amount of the ion beam 57 irradiated to the patient 59 is accurately adjusted to an appropriate value necessary for the treatment of the affected area (a value that is sufficient for the treatment of the affected area and has a minimal effect on healthy cells other than the affected area). It can be adjusted and advanced treatment is possible. Further, in the conventional particle beam therapy system, since the variable range of the beam current of the ion beam 26 incident on the synchrotron 69 is small, an ion that accumulates the ion beam in the synchrotron 69 is sufficient for a sufficient change in the beam irradiation current. It was necessary for the system controller 50 to change the number of times of beam incidence and the operation of the emission device 52. However, in this embodiment, since the variable range of the beam current of the ion beam incident from the linear acceleration device 66 is expanded, the control of the synchrotron 69 can be simplified by omitting those controls that were conventionally required. Can be

なお、患者５９にイオンビームを照射する前にあらかじめイオンビーム電流を電流モニター５６によって計測し、その電流の計測値に基づいて電流調整制御シーケンスをプログラミングしておけば、計画的に適切な高度治療を実現できる。また、従来のイオンビームのビーム電流制御方法と、本実施例におけるそのビーム電流制御方法とを組み合わせて併用した場合には、ビーム電流の可変範囲を更に拡大でき、（１）患部５９へのイオンビームの照射量をきめ細かく調整できる、（２）その照射量の制御精度を向上できる、（３）各装置の誤動作によるイオンビーム照射量の誤差の影響をリスク分散効果によって低減することができる等の利点を生じる。 If the ion beam current is previously measured by the current monitor 56 before the patient 59 is irradiated with the ion beam, and the current adjustment control sequence is programmed based on the measured value of the current, the advanced treatment appropriate for the system is planned. Can be realized. In addition, when the conventional beam current control method for an ion beam and the beam current control method in this embodiment are used in combination, the variable range of the beam current can be further expanded, and (1) ions to the affected part 59 The beam dose can be finely adjusted, (2) the control accuracy of the dose can be improved, (3) the influence of the ion beam dose error due to malfunction of each device can be reduced by the risk dispersion effect, etc. Produces benefits.

次に、線形加速装置６６を適用したＲＩ製造装置の実施例を、図８より説明する。ＲＩ製造装置７１は、線形加速装置６６、及びＲＩ製造用のビーム照射室６２を備える。ＲＩ製造装置７１は、例えば、ＰＥＴに用いる放射性薬剤の原料となる短半減期のＲＩ（例えば、¹⁸Ｆ）を製造する。ビーム照射室６２内には、ＲＩ製造用のターゲット６１が設置される。ビーム照射室６２はＤＴＬ６８に接続される。イオン源６５から出射されたイオンビーム２３はＲＦＱ６７及びＤＴＬ６８によって加速されてイオンビーム２３よりもエネルギーの高いイオンビーム２６となってＤＴＬ６８より出射される。イオンビーム２６はビーム照射室６２内に導かれてターゲット６１に照射される。イオンビーム２６をターゲット６１に照射することによって、ターゲット６１を構成する材料が核反応を起こし、
ＲＩが製造される。 Next, an embodiment of an RI manufacturing apparatus to which the linear accelerator 66 is applied will be described with reference to FIG. The RI manufacturing apparatus 71 includes a linear accelerator 66 and a beam irradiation chamber 62 for manufacturing RI. The RI manufacturing apparatus 71 manufactures a short half-life RI (for example, ¹⁸ F) that is a raw material of a radiopharmaceutical used for PET, for example. In the beam irradiation chamber 62, an RI manufacturing target 61 is installed. The beam irradiation chamber 62 is connected to the DTL 68. The ion beam 23 emitted from the ion source 65 is accelerated by the RFQ 67 and the DTL 68, becomes an ion beam 26 having higher energy than the ion beam 23, and is emitted from the DTL 68. The ion beam 26 is guided into the beam irradiation chamber 62 and irradiated onto the target 61. By irradiating the target 61 with the ion beam 26, the material constituting the target 61 causes a nuclear reaction,
RI is manufactured.

本実施例は、イオン源６５を備えているのでイオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大することができる。また、線形加速器制御装置２９による制御によって、選択された電流値を有するイオンビームを選択的に加速することができる。このため、ターゲット６１が熱負荷により破損しやすい場合、照射するイオンビーム２６のビーム電流を低減でき、ターゲット６１の破損を防止できる。また、大きな照射量を必要とするターゲット６１に対しては、イオンビームのビーム電流を増大させることができ、ＲＩ製造のスループットを向上できる。また、イオンビームの照射量をきめ細かく調整でき、その照射量の制御精度も向上できる。 In this embodiment, since the ion source 65 is provided, the variable range of the beam current of the ion beam can be expanded. Further, the ion beam having the selected current value can be selectively accelerated by the control by the linear accelerator controller 29. For this reason, when the target 61 is easily damaged by a thermal load, the beam current of the ion beam 26 to be irradiated can be reduced, and the target 61 can be prevented from being damaged. Further, for the target 61 that requires a large dose, the beam current of the ion beam can be increased, and the throughput of the RI manufacturing can be improved. Further, the ion beam irradiation amount can be finely adjusted, and the control accuracy of the irradiation amount can be improved.

以上に述べた各実施例は、マイクロ波パワーの供給による放電発生方式を適用しており、イオン源の放電容器にマイクロ波を導入して放電を発生させている。しかし、その放電発生方式の替りに、放電容器の周囲または内部に設置したアンテナ（またはコイル）に高周波パワーを供給して放電を発生させる方式を用いてもよい。この高周波パワーの供給による放電発生方式を用いた場合にも、前述した各実施例におけるマイクロ波パワーの制御と同様な制御を実施することによって、イオンビームのビーム電流の可変範囲を拡大できる。高周波パワーの制御は、マイクロ波パワー制御装置と同じ機能を有する高周波パワー制御装置によって行われる。特に、図４，図７及び図８の各実施例における線形加速装置に対して、マイクロ波パワーの供給による放電発生方式の替りに高周波パワーの供給による放電発生方式を適用した場合には、マイクロ波パワーの供給による放電発生方式を適用した場合と同様に、線形加速装置から出射されるイオンビーム２６のビーム電流をきめ細かく調整できる。高周波パワーの供給による放電発生方式では、パルス波出力装置として高周波発信器が用いられ、高周波が高周波発信器から放電容器１９に導入される。高周波パワーの供給による放電発生方式は、マイクロ波パワーの供給による放電発生方式とは高周波が放電容器１９に導入される点で異なっているだけである。 Each of the embodiments described above applies a discharge generation method by supplying microwave power, and a microwave is introduced into a discharge vessel of an ion source to generate a discharge. However, instead of the discharge generation method, a method of generating a discharge by supplying high-frequency power to an antenna (or coil) installed around or inside the discharge vessel may be used. Even when this discharge generation method using high-frequency power supply is used, the variable range of the beam current of the ion beam can be expanded by performing the same control as the microwave power control in each of the embodiments described above. The control of the high frequency power is performed by a high frequency power control device having the same function as the microwave power control device. In particular, when the discharge generating method by supplying high frequency power is applied instead of the discharge generating method by supplying microwave power to the linear accelerator in each of the embodiments of FIGS. The beam current of the ion beam 26 emitted from the linear accelerator can be finely adjusted as in the case of applying the discharge generation method by supplying wave power. In the discharge generation method by supplying high-frequency power, a high-frequency transmitter is used as a pulse wave output device, and high-frequency is introduced into the discharge vessel 19 from the high-frequency transmitter. The discharge generation method by supplying high frequency power is different from the discharge generation method by supplying microwave power only in that a high frequency is introduced into the discharge vessel 19.

本発明の好適な一実施例であるイオン源の構成図である。It is a block diagram of the ion source which is one preferable Example of this invention. 図１のイオン源におけるマイクロ波パワー及びイオンビーム電流のパルス波形の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pulse waveform of the microwave power and ion beam current in the ion source of FIG. 従来のイオン源におけるマイクロ波パワー及びイオンビーム電流の典型的なパルス波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the typical pulse waveform of the microwave power and ion beam current in the conventional ion source. 図１のイオン源を適用した線形加速装置の一実施例の構成図である。It is a block diagram of one Example of the linear acceleration apparatus to which the ion source of FIG. 1 is applied. 図４の線形加速装置におけるマイクロ波パワー，イオンビーム電流及び高周波加速電界を発生するトリガー電圧の各パルス波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each pulse waveform of the trigger voltage which generate | occur | produces the microwave power, ion beam current, and high frequency acceleration electric field in the linear acceleration apparatus of FIG. 図５とは別のマイクロ波パワー，イオンビーム電流及び高周波加速電界を発生するトリガー電圧の各パルス波形を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each pulse waveform of the trigger voltage which produces | generates a microwave power different from FIG. 5, an ion beam electric current, and a high frequency acceleration electric field. 図４の線形加速装置を適用した粒子線治療装置の一実施例の構成図である。It is a block diagram of one Example of the particle beam therapy apparatus to which the linear acceleration apparatus of FIG. 4 is applied. 図４の線形加速装置を適用したＲＩ製造装置の一実施例の構成図である。It is a block diagram of one Example of RI manufacturing apparatus to which the linear acceleration apparatus of FIG. 4 is applied.

符号の説明Explanation of symbols

１３…マイクロ波パワー制御装置、１５…マイクロ波発信器、１９…放電容器、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…電極、２４，２５，２７，２８…電源、２９…線形加速器制御装置、６１…ターゲット、６５…イオン源、６６…線形加速装置、６７…高周波四重極加速器、６８…ドリフトチューブライナック、６９…シンクロトロン、７０…照射装置、７１…
ＲＩ製造装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Microwave power control device, 15 ... Microwave transmitter, 19 ... Discharge vessel, 21a, 21b, 21c ... Electrode, 24, 25, 27, 28 ... Power source, 29 ... Linear accelerator control device, 61 ... Target, 65 ... Ion source, 66 ... Linear accelerator, 67 ... High frequency quadrupole accelerator, 68 ... Drift tube linac, 69 ... Synchrotron, 70 ... Irradiator, 71 ...
RI manufacturing equipment.

Claims

パルス状のマイクロ波及び高周波のいずれかのパルス波を出力するパルス波出力装置と、前記パルス波出力装置から出力された前記マイクロ波及び前記高周波のいずれかによる放電によってプラズマを生成する放電室と、前記放電室内で生成された前記プラズマからイオンをビームとして引き出す電極と、前記パルス波出力装置で前記マイクロ波及び前記高周波のいずれかのパルスを繰り返し複数回発生させ、その各パルスの一周期内で前記マイクロ波及び前記高周波のいずれかのパワーを段階的に少なくとも一回低下させるパワー制御装置とを備えたことを特徴とするイオン源。 A pulse wave output device that outputs either a pulsed microwave or a high-frequency pulse wave; and a discharge chamber that generates plasma by a discharge from either the microwave or the high-frequency wave output from the pulse wave output device; An electrode for extracting ions from the plasma generated in the discharge chamber as a beam, and the pulse wave output device repeatedly generates one of the pulses of the microwave and the high frequency, and within one cycle of each pulse. An ion source comprising: a power control device that reduces the power of either the microwave or the high frequency stepwise at least once.

前記パワー制御装置は、前記パルスの波形が、前記パルスの初期において前記パワーが設定値よりも高くなるように、前記パルスの途中で前記パワーが前記設定値よりも低下するように制御する請求項１記載のイオン源。 The power control device controls the waveform of the pulse so that the power falls below the set value in the middle of the pulse so that the power becomes higher than a set value in the initial stage of the pulse. The ion source according to 1.

前記パワー制御装置は、前記パルスの波形が、前記パルスの途中で段階的に複数回低下するように制御する請求項１または請求項２記載のイオン源。 3. The ion source according to claim 1, wherein the power control device performs control so that the waveform of the pulse decreases a plurality of times stepwise in the middle of the pulse.

前記放電室を取り囲み、前記放電室内の磁場の強度を調整するコイルと、前記コイルを流れる電流を制御する電流制御装置とを備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のイオン源。 The ion source according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a coil that surrounds the discharge chamber and adjusts a magnetic field strength in the discharge chamber; and a current control device that controls a current flowing through the coil.

前記繰り返し複数回発生させるパルスはそのパルス波形が同一であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のイオン源。 5. The ion source according to claim 1, wherein the pulse generated repeatedly a plurality of times has the same pulse waveform.

請求項１ないし５の何れかに記載のイオン源と、
前記イオン源から出射された前記イオンビームを加速する線形加速器と、
前記イオンビームを加速する高周波電界を前記線形加速器に印加する高周波電界印加装置と、
前記パワー制御装置に前記パルス波を出力させる第１トリガー信号を出力し、前記高周波電界を前記線形加速器に印加させる指令信号である第２トリガー信号を、前記パルス内の前記パワーが低下された状態において前記高周波電界印加装置に出力する制御装置と
を備えたことを特徴とする線形加速装置。 An ion source according to any of claims 1 to 5;
A linear accelerator for accelerating the ion beam emitted from the ion source;
A high-frequency electric field applying device that applies a high-frequency electric field for accelerating the ion beam to the linear accelerator;
The first trigger signal for outputting the pulse wave to the power control device is output, and the second trigger signal which is a command signal for applying the high-frequency electric field to the linear accelerator is reduced in the power in the pulse. And a control device for outputting to the high-frequency electric field applying device.

請求項６に記載の線形加速装置と、前記線形加速装置から出射された前記イオンビームを加速するシンクロトロンと、前記シンクロトロンから出射された前記イオンビームを患部に照射する照射装置とを備えたことを特徴とする粒子線治療装置。 7. The linear accelerator according to claim 6, a synchrotron for accelerating the ion beam emitted from the linear accelerator, and an irradiation device for irradiating an affected area with the ion beam emitted from the synchrotron. A particle beam therapy system.

請求項６に記載の線形加速装置と、前記線形加速装置から出射された前記イオンビームをターゲットに照射するラジオアイソトープ製造部とを備えたことを特徴とするラジオアイソトープ製造装置。
A radioisotope manufacturing apparatus comprising: the linear accelerator according to claim 6; and a radioisotope manufacturing unit that irradiates a target with the ion beam emitted from the linear accelerator.