JP6613466B2 - 荷電粒子ビーム照射装置 - Google Patents
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Description
第1実施形態による荷電粒子ビーム照射装置を図1に示す。本実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1は、荷電粒子、例えば、負パイ中間子、陽子、ヘリウムイオン、炭素イオン、ネオンイオン、シリコンイオン、またはアルゴンイオンを治療照射用の粒子ビーム源とする照射装置1である。
次に、垂直走査電磁石および水平走査電磁石について詳細に説明する。一対の垂直走査電磁石401aおよび一対の水平走査電磁石401bは、図2に示すように、荷電粒子ビーム104cの進行に対して並列に配置されている。すなわち一対の垂直走査電磁石401aは垂直方向に配置され、一対の水平走査電磁石401bは、一対の垂直走査電磁石401aが配置された位置と同じ位置でかつ水平方向に配置される。そして、一対の垂直走査電磁石401aおよび一対の水平走査電磁石401bは、直交する2方向、すなわち垂直方向および水平方向の走査を同時に行うように配置されている。
なお、図3(c)において、符号104cは荷電粒子ビームを示す。
次に、荷電粒子ビーム照射装置1の動作を説明する。
第2実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図6を参照して説明する。図6は第2実施形態の荷電粒子ビーム照射装置に用いられる走査電磁石401Aを示す図である。この第2実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、図1に示す第1実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、走査電磁石401を図6に示す走査電磁石401Aに置き換えた構成を有している。
第3実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図7を参照して説明する。図7は第3実施形態の荷電粒子ビーム照射装置に用いられる走査電磁石401Bを示す図である。この第3実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、図1に示す第1実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、走査電磁石401を図7に示す走査電磁石401Bに置き換えた構成を有している。
この下側のコイル部も上側のコイル部401a1と同様に、複数のコイルを有し、これらのコイルは構造体の下側の表面に設けられる。なお、図8では、コイルは一対の側面にそれぞれ3個設けられていたが、1個、2個、または4個以上設けてもよい。
第4実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図9を参照して説明する。図9は第4実施形態の荷電粒子ビーム照射装置に用いられる走査電磁石401Cを示す図である。この第4実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、図1に示す第1実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、走査電磁石401を図9に示す走査電磁石401Cに置き換えた構成を有している。
なお、第4実施形態では、走査電磁石401Cは、第1走査電磁石部401C1と、この第1走査電磁石部401C1の後段に設けられた第2走査電磁石部401C2と、からなる2段構造を有していたが、3段以上の構造を有していてもよい。例えば、第1走査電磁石部401C1と、この第1走査電磁石部401C1の後段に設けられた第2走査電磁石部401C2と、この第2走査電磁石部401C2の後段に設けられた第3走査電磁石と、からなる3段構造を有し、第3走査電磁石においては、入射側から出射側に向かうにつれて口径が前段の走査電磁石と異なる変化率で線形に増大する構造を有している。また、このような3段以上の構造は、後述する第5乃至第8実施形態においても適用することができる。
第5実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図12および図13を参照して説明する。この第5実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、第5実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、図9に示す垂直走査電磁石410a1、410a2のコイルをそれぞれの垂直走査電磁石に対応して設け、水平走査電磁石410b1、410b2のコイルをそれぞれの水平走査電磁石に対応して設けた構成を有している。
第6実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図14および図15を参照して説明する。この第6実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、第5実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、一対の垂直走査電磁石410a2および一対の水平走査電磁石410b2の構成するコイルの巻き線数を、一対の垂直走査電磁石410a1および一対の水平走査電磁石410b1の構成するコイルの巻き線数よりも多くした構造を有している。
第7実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図16および図17を参照して説明する。この第7実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、第4実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、一対の垂直走査電磁石410a2および一対の水平走査電磁石410b2の構成するコイルの巻き線数を、一対の垂直走査電磁石410a1および一対の水平走査電磁石410b1の構成するコイルの巻き線数よりも多くした構造を有している。
第8実施形態による荷電粒子ビーム照射装置について図18を参照して説明する。図18は第8実施形態の荷電粒子ビーム照射装置に用いられる走査電磁石401Dを示す図である。この第8実施形態の荷電粒子ビーム照射装置は、図1に示す第1実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、走査電磁石401を図9に示す走査電磁石401Dに置き換えた構成を有している。
Claims (15)
- 荷電粒子ビームが入射する第1方向に実質的に直交する第2方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第1走査電磁石部と、
前記第1方向および前記第2方向に実質的に直交する第3方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第2走査電磁石部と、
を備え、前記第1および第2走査電磁石部は、前記第1方向に対して並列に配置され、
前記第1走査電磁石部は、前記第1方向に沿って配列された複数段の第1走査電磁石を有し、
前記第2走査電磁石部は、前記第1方向に沿って配列され、前記複数段の第1走査電磁石に対応して設けられた複数段の第2走査電磁石を有し、
各第1走査電磁石は対応する第2走査電磁石と共に前記第1方向に並列に配置され、
前記第1走査電磁石および前記第2走査電磁石は、前段よりも後段の口径が大きい荷電粒子ビーム照射装置。 - 各第1走査電磁石は、中空形状の第1構造体と、前記第1構造体の前記第2方向において対向する第1および第2面にそれぞれ設けられた第1および第2コイルと、を備え、
各第2走査電磁石は、前記第1構造体および前記第1コイルならびに前記第2コイルを覆う中空形状の第2構造体と、前記第2構造体の前記第3方向において対向する第3および第4面にそれぞれ設けられた第3および第4コイルと、を備えている請求項1記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 荷電粒子ビームが入射する第1方向に実質的に直交する第2方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第1走査電磁石部と、
前記第1方向および前記第2方向に実質的に直交する第3方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第2走査電磁石部と、
を備え、前記第1および第2走査電磁石部は、前記第1方向に対して並列に配置され、
前記第1および第2走査電磁石部は、前記第1方向に沿って前記荷電粒子ビームの入射側から口径が連続的に大きくなるように構成されている荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1走査電磁石部は、前記第1方向に沿って前記荷電粒子ビームの入射側から口径が連続的に大きくなる中空形状の第1構造体と、前記第1構造体の前記第2方向において対向する第1および第2面にそれぞれ設けられた第1および第2コイルと、を備え、
前記第2走査電磁石部は、前記第1構造体および前記第1コイルならびに前記第2コイルを覆い、前記第1方向に沿って前記荷電粒子ビームの入射側から口径が連続的に大きくなる中空形状の第2構造体と、前記第2構造体の前記第3方向において対向する第3および第4面にそれぞれ設けられた第3および第4コイルと、を備えている請求項3記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1走査電磁石部および前記第2走査電磁石部の外側に設けられた中空形状のヨークを更に備えた請求項1乃至4のいずれかに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 荷電粒子ビームが入射する第1方向に実質的に直交する第2方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第1走査電磁石部と、
前記第1方向および前記第2方向に実質的に直交する第3方向に前記荷電粒子ビームを偏向する第2走査電磁石部と、
を備え、前記第1および第2走査電磁石部は、前記第1方向に対して並列に配置され、
前記第1走査電磁石部は、前記荷電粒子ビームの入射側から出射側まで実質的に一定であるかまたは線形に増大する口径を有する第1走査電磁石と、前記第1走査電磁石の後段に配置され前記荷電粒子ビームの入射側から出射側まで線形に増大する口径を有する第2走査電磁石と、を備え前記第1走査電磁石の出射側の口径と前記第2走査電磁石の入射側の口径が実質的に同じであり、
前記第2走査電磁石部は、前記荷電粒子ビームの入射側から出射側まで実質的に一定であるかまたは線形に増大する口径を有する第3走査電磁石と、前記第3走査電磁石の後段に配置され前記荷電粒子ビームの入射側から出射側まで線形に増大する口径を有する第4走査電磁石と、を備え前記第3走査電磁石の出射側の口径と前記第4走査電磁石の入射側の口径が実質的に同じである荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1および第2走査電磁石は、中空形状の第1構造体と、前記第1構造体の前記第2方向において対向する第1および第2面のうちの前記第1面に設けられた第1コイル部と、前記第2面に設けられたおよび第2コイル部と、備え、
前記第3および第4走査電磁石は、前記第1構造体および前記第1コイル部および第2コイル部を覆う中空形状の第2構造体と、前記第2構造体の前記第3方向において対向する第3および第4面のうちの前記第3面に設けられた第3コイル部と、前記第4面に設けられた第4コイル部と、を備え、
前記第1構造体は、入射側の口径が出射側の口径と実質的に同一であるかまたは線形に増大する第1部分と、前記第1部分に接続しかつ口径が出射側に向かって線形に増大する第2部分と、を有し、
前記第2構造体は、入射側の口径が出射側の口径と実質的に同一であるかまたは線形に増大する第3部分と、前記第3部分に接続しかつ口径が出射側に向かって線形に増大する第4部分と、を有している請求項6記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1コイル部は前記第1構造体の前記第1部分および第2部分に渡って設けられた第1コイルを有し、
前記第2コイル部は前記第1構造体の前記第1部分および第2部分に渡って設けられた第2コイルを有し、
前記第3コイル部は前記第2構造体の前記第3部分および第4部分に渡って設けられた第3コイルを有し、
前記第4コイル部は前記第2構造体の前記第3部分および第4部分に渡って設けられた第4コイルを有する請求項7記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1コイルは、前記第2部分に設けられた部分の巻き線数が前記第1部分に設けられた部分の巻き線数よりも多く、
前記第2コイルは、前記第2部分に設けられた部分の巻き線数が前記第1部分に設けられた部分の巻き線数よりも多く、
前記第3コイルは、前記第4部分に設けられた部分の巻き線数が前記第3部分に設けられた部分の巻き線数よりも多く、
前記第4コイルは、前記第4部分に設けられた部分の巻き線数が前記第3部分に設けられた部分の巻き線数よりも多い請求項7記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第1コイル部は、前記第1構造体の前記第1部分に設けられた第1コイルと、前記第2部分に設けられた第2コイルと、を有し、
前記第2コイル部は、前記第1構造体の前記第1部分に設けられた第3コイルと、前記第2部分に設けられた第4コイルと、を有し、
前記第3コイル部は、前記第2構造体の前記第3部分に設けられた第5コイルと、前記第4部分に設けられた第6コイルと、を有し、
前記第4コイル部は、前記第2構造体の前記第3部分に設けられた第7コイルと、前記第4部分に設けられた第8コイルと、を有する請求項7記載の荷電粒子ビーム照射装置。 - 前記第2コイルは前記第1コイルよりも巻き線数が多く、前記第4コイルは前記第3コイルよりも巻き線数が多く、前記第6コイルは前記第5コイルよりも巻き線数が多く、前記第8コイルは前記第7コイルよりも巻き線数が多い請求項10記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記第1走査電磁石部および前記第2走査電磁石部の外側に設けられた中空形状のヨークを更に備えた請求項6乃至11のいずれかに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記ヨークは、前記第1走査電磁石部および前記第2走査電磁石部のうちの口径大きな方の電磁石部の外形に沿って形状の口径を有する請求項12記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記ヨークは、前記荷電粒子ビームの出射側における厚さが、前記荷電粒子ビームの入射側における厚さよりも薄い請求項12または13記載の荷電粒子ビーム照射装置。
- 前記ヨークは、前記第1方向に沿って鉄板が積層された構造を有している請求項12乃至14のいずれかに記載の荷電粒子ビーム照射装置。
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