離子加速裝置和醫(yī)療用裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能增大繞轉(zhuǎn)電流值而且能提高離子束的利用效率的離子加速裝置。根據(jù)實(shí)施方式，具有：從照射激光而產(chǎn)生的等離子體抽出離子束的激光離子源（1a）、對(duì)從激光離子源（1a）抽出的離子束進(jìn)行加速的作為線性加速器的RFQ（3）、DTL（4）、輸出RFQ（3）、DTL（4）的離子束并使該離子束繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量的同步加速器（7）、每當(dāng)離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開其軌道的凸軌電磁鐵（12）、以及控制凸軌電磁鐵（12）的勵(lì)磁量并且基于激光離子源（1a）的脈沖定時(shí)來控制凸軌電磁鐵（12）的勵(lì)磁定時(shí)的控制裝置。
【專利說明】離子加速裝置和醫(yī)療用裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及對(duì)離子束進(jìn)行加速的離子加速裝置以及使用其的醫(yī)療用
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]一般來說，離子加速裝置會(huì)利用于物理實(shí)驗(yàn)以及癌癥治療裝置等中。在以下的【背景技術(shù)】中，對(duì)將離子加速裝置使用在癌癥治療裝置中的例子進(jìn)行說明。在癌癥治療中，使用了陽子線、重粒子線。該重粒子線的碳離子是主流。該碳離子由離子源生成，由多個(gè)加速器加速，照射到患者的患部(例如，參照專利文獻(xiàn)I~3)。
[0003]離子加速裝置主要包括離子源、線性加速器(高頻四重極型線性加速器(RadioFrequency Quadrupole,以下稱為RFQ)和漂移管型線性加速器(Drift Tube Linac,以下稱為DTL))、束輸送系統(tǒng)、以及同步加速器。
[0004]在面向以往的癌癥治療的離子加速裝置中，在電子回旋加速器共振(ElectronCyclotron Resonance,以下稱為ECR)離子源生成碳4價(jià)離子。該生成的碳4價(jià)離子由線性加速器加速為幾MeV / U，由荷電變換裝置荷電變換為碳6價(jià)離子(C6+)。該碳6價(jià)離子(C6+)入射到同步加速器，由該同步加速器加速。
[0005]本來即使是線性加速器，也只要使用碳6價(jià)離子(C6 +)，加速效率就良好，但在以往型的ECR離子源中，無法確保治療需要的碳6價(jià)離子(C6+)的電流量。因此，在以往型的ECR離子源中，使用碳4價(jià)離子(C4 +)。
[0006]來自ECR離子源的離子束是直流束，在抽出的最大電流值有上限(現(xiàn)狀為數(shù)百μΑ)0因此，為了向同步加速器入射，采用被稱為多轉(zhuǎn)入射的方式，確保了癌癥治療所需的離子數(shù)。
[0007]然而，在向同步加速器的入射方法中，有單轉(zhuǎn)入射方法和多轉(zhuǎn)入射方法。前者的單轉(zhuǎn)入射方法是以I次的入射進(jìn)行必要的離子數(shù)的方法。后者的多轉(zhuǎn)入射方法是，在無法以I次的入射得到需要的離子數(shù)的情況下多個(gè)繞轉(zhuǎn)入射而確保離子數(shù)的方法。
[0008]但是，在超過繞轉(zhuǎn)時(shí)間(約2 μ sec)而入射束的情況下，有無法通過與I繞轉(zhuǎn)而來的離子束相同的軌道的問題。由此，使用凸軌電磁鐵(bump magnet)錯(cuò)開同步加速器的束繞轉(zhuǎn)軌道，并呈時(shí)間性變化，由此能進(jìn)行多次的入射。
[0009]此外，在現(xiàn)在國內(nèi)普及的加速器系統(tǒng)中，由于在荷電變換裝置從碳4價(jià)離子(C4 +)變換為碳6價(jià)離子(C6+)時(shí)的最佳能量為4MeV / u，所以在線性加速器的加速能量是固定的。
[0010]另一方面，雖然是短脈沖(~數(shù)μ see)，但是作為抽出大電流的離子源，可舉出激光離子源。該激光離子源將激光聚光照射到靶上，通過激光的能量使靶元素蒸發(fā)，使其離子化，由此生成等離子體。是使包含在該等離子體中的離子保持等離子體原樣地輸送，在抽出時(shí)加速，由此作出離子束的裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)4)。
[0011]激光離子源通過對(duì)靶照射激光，從而能使離子生成，對(duì)使大電流多價(jià)離子生成是有利的。得到了在激光離子源生成的碳6價(jià)離子(C6+)與激光照射定時(shí)相一致地是μ sec量級(jí)的脈沖寬度，峰電流也是mA量級(jí)的結(jié)果。其結(jié)果是，相當(dāng)于能以I個(gè)脈沖提供癌癥治療裝置的同步加速器所需的電流值的離子數(shù)。
[0012]參照?qǐng)D7對(duì)以往的離子加速裝置進(jìn)行說明。
[0013]如圖7所示那樣，在離子源I生成的離子一邊在低能量束輸送系統(tǒng)(Low EnergyBeam Transport,以下稱為L(zhǎng)EBT系統(tǒng)設(shè)備)2調(diào)整束特性，一邊輸送到在其下游側(cè)設(shè)置的線性加速器即RFQ3、DTL4。在離子源1，已知有在氣體中引起放電而得到離子的方法。作為引起放電的方法，利用了微波或電子束。
[0014]一般來說，在癌癥治療用加速器所使用的是ECR離子源。該ECR離子源是將氣體電離而生成等離子體，利用電場(chǎng)而抽出離子的方式，其抽出電流是直流。ECR離子源雖然能生成多價(jià)離子，但價(jià)數(shù)高的離子的電流量小。為此，ECR離子源為了確保癌癥治療所需的離子電流量，而生成碳4價(jià)離子(C4 + )，在RFQ3、DTL4進(jìn)行加速。
[0015]在DTL4射出的離子在荷電變換裝置5從碳4價(jià)離子(C4+)變換為碳6價(jià)離子(C6+),經(jīng)由中間能量束輸送系統(tǒng)(Middle Energy Beam Transport,以下稱為MEBT系統(tǒng)設(shè)備)6輸送到同步加速器7。
[0016]同步加速器7具備偏轉(zhuǎn)電磁鐵8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10以及高頻加速空洞
11。此外，同步加速器7雖然未圖示，但具有校正電磁鐵、監(jiān)視離子束的監(jiān)視器類等。然后，離子束在加速至足夠的能量之后，經(jīng)由射出用的凸軌電磁鐵12、未圖示的切割電磁鐵等利用射出軌道13輸送到未圖示的照射室，照射到患者的患部并用于癌癥治療。
[0017]一般來說，入射到同步加速器7的離子束使用在同步加速器7設(shè)置的入射用的凸軌電磁鐵12制作入射軌道，進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。
[0018]以圖8所示的陽子線多轉(zhuǎn)入射為例說明以往的多轉(zhuǎn)入射方法。如圖8所示那樣，入射用的凸軌電磁鐵12以不入射到相同的軌道的方式每當(dāng)離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開軌道。該離子束經(jīng)由作為同步加速器的電磁鐵的偏轉(zhuǎn)電磁鐵8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10以及切割電磁鐵18進(jìn)行繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量。
[0019]此時(shí)，凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁波形如圖9所示那樣，在勵(lì)磁量降低而來的一側(cè)進(jìn)行入射。雖然勵(lì)磁寬度依賴于同步加速器7的環(huán)形繞轉(zhuǎn)時(shí)間，但是是?數(shù)百μ sec的量級(jí)。為此，一般在入射中使用的離子電流與凸起勵(lì)磁時(shí)間相一致地，在RFQ3在入射前被斬波(將不需要的束在時(shí)間上進(jìn)行除去)。
[0020]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0021]專利文獻(xiàn)
[0022]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-217938號(hào)公報(bào)
[0023]專利文獻(xiàn)2:日本專利第2596292號(hào)公報(bào)
[0024]專利文獻(xiàn)3:日本專利第3246364號(hào)公報(bào)
[0025]專利文獻(xiàn)4:日本特開2012-99273號(hào)公報(bào)
[0026]如上述那樣，在面向離子加速裝置的同步加速器中，由于離子源的最大電流值小，所以進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射，得到癌癥治療、物理實(shí)驗(yàn)所需的離子數(shù)。
[0027]為此，在以往的離子加速裝置中，有難以增大繞轉(zhuǎn)電流值的課題。使繞轉(zhuǎn)電流值增大在進(jìn)行掃描照射等方面是優(yōu)選，在現(xiàn)狀中是困難的。[0028]因此，只要使用最大峰電流值大的短脈沖離子源例如激光離子源來進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射，就能期待繞轉(zhuǎn)電流的大幅的提高。然而，激光離子源由于脈沖寬度與同步加速器繞轉(zhuǎn)時(shí)間同等或者比其短，所以在以往的方法中，無法進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]本發(fā)明的實(shí)施方式要解決的課題是，目的在于提供一種能增大繞轉(zhuǎn)電流值而且能增高離子束的利用效率的離子加速裝置和醫(yī)療用裝置。
[0030]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式的離子加速裝置的特征在于，具備:激光離子源，從照射激光而產(chǎn)生的等離子體抽出離子束；線性加速器，對(duì)從所述激光離子源抽出的離子束進(jìn)行加速；同步加速器，輸送所述線性加速器的離子束，使該離子束繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量；凸軌電磁鐵，每當(dāng)所述離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開其繞轉(zhuǎn)軌道；以及控制裝置，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量，而且基于所述激光離子源的脈沖定時(shí)，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁定時(shí)。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施方式的醫(yī)療用裝置的特征在于，具備:激光離子源，從照射激光而產(chǎn)生的等離子體抽出離子束；線性加速器，對(duì)從所述激光離子源抽出的離子束進(jìn)行加速；同步加速器，輸送所述線性加速器的離子束，使該離子束繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量；凸軌電磁鐵，每當(dāng)所述離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開其繞轉(zhuǎn)軌道；控制裝置，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量，而且基于所述激光離 子源的脈沖定時(shí)，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁定時(shí)；取出設(shè)備，取出由所述同步加速器加速的離子束；以及照射裝置，將由所述取出設(shè)備取出的離子束照射到照射對(duì)象。
[0032]發(fā)明效果
[0033]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能增大繞轉(zhuǎn)電流值，而且能提高離子束的利用效率。
[0034]附圖標(biāo)記說明
[0035]I...離子源，la...激光離子源,2...LEBT系統(tǒng)設(shè)備(低能量束輸送系統(tǒng)),3...RFQ (線性加速器)，4…DTL (線性加速器)，5...荷電變換裝置，6…MEBT系統(tǒng)設(shè)備(中間能量束輸送系統(tǒng))，7...同步加速器,8…偏轉(zhuǎn)電磁鐵,9…4極電磁鐵,10…6極電磁鐵,11…高頻加速空洞，12…凸軌電磁鐵，13…射出軌道，14…入射器控制裝置，15…同步加速、取出控制裝置，16…定時(shí)控制裝置，17…取出設(shè)備，18…切割電磁鐵，19…照射裝置，20…激光源，21…真空容器，22…靶，23…聚光透鏡，24…激光消融等離子體，25...C6 +離子，26…抽出電極，27...電極，28...輸送管，30...控制裝置，L...激光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是表示本發(fā)明的離子加速裝置的第一實(shí)施方式的構(gòu)成圖。
[0037]圖2是表示圖1的激光離子源的概略縱剖面的構(gòu)成圖。
[0038]圖3是表示第一實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的框圖。
[0039]圖4是表示圖3的各部的動(dòng)作的時(shí)間圖。
[0040]圖5是表示圖3的各部的動(dòng)作順序的流程圖。
[0041]圖6是表示在本發(fā)明的離子加速裝置的第二實(shí)施方式中凸軌電磁鐵、偏轉(zhuǎn)、4極、6極電磁鐵以及高頻加速空洞的動(dòng)作的時(shí)間圖。[0042]圖7是表示以往的離子加速裝置的構(gòu)成圖。
[0043]圖8是表示以往的多轉(zhuǎn)入射方法的說明圖。
[0044]圖9是表示圖8的凸軌電磁鐵的勵(lì)磁波形的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的離子加速裝置的實(shí)施方式。另外，在以下的實(shí)施方式的離子加速裝置中，對(duì)于作為醫(yī)療用裝置在癌癥治療裝置應(yīng)用的例子進(jìn)行說明。
[0046](第一實(shí)施方式)
[0047]圖1是表示本發(fā)明的離子加速裝置的第一實(shí)施方式的構(gòu)成圖。圖2是表示圖1的激光離子源的概略縱剖面的構(gòu)成圖。另外，對(duì)與圖7所示的以往的離子加速裝置相同的部分，標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行說明。此外，在本實(shí)施方式中，省略切割電磁鐵的圖示。
[0048]如圖1所示那樣，本實(shí)施方式的離子加速裝置大體包括激光離子源la、作為線性加速器的RFQ3、DTL4、作為束輸送系統(tǒng)的LEBT系統(tǒng)設(shè)備2、MEBT系統(tǒng)設(shè)備6、同步加速器7和凸軌電磁鐵12。激光離子源la、作為線性加速器的RFQ3、DTL4、作為束輸送系統(tǒng)的LEBT系統(tǒng)設(shè)備2構(gòu)成入射器。
[0049]在激光離子源Ia生成的離子一邊由LEBT系統(tǒng)設(shè)備2對(duì)束特性進(jìn)行調(diào)整，一邊輸送到在其下游側(cè)設(shè)置的RFQ3、DTL4。此外，也能不設(shè)置LEBT系統(tǒng)設(shè)備2地，直接連接激光離子源Ia和RFQ3，將從激光離子源Ia抽出的束直接入射到RFQ3。
[0050]RFQ3對(duì)離子束進(jìn)行電會(huì)聚以及加速。DTL4對(duì)離子束進(jìn)行電加速。在該DTL4射出的離子束經(jīng)由MEBT系統(tǒng)設(shè)備6輸送到同步加速器7。
[0051]同步加速器7是用于使離子束許多次繞轉(zhuǎn)進(jìn)而加速至癌癥治療所需的的能量的裝置。具體地說，同步加速器7具備用于做出繞轉(zhuǎn)軌道的偏轉(zhuǎn)電磁鐵8、控制離子束的會(huì)聚的4極電磁鐵9、色度(色像差)校正用的6極電磁鐵10、用于對(duì)離子束進(jìn)行加速的高頻加速空洞11。
[0052]離子束在由同步加速器7加速至足夠的能量之后，經(jīng)由射出用的凸軌電磁鐵12、圖3所示的取出設(shè)備17從射出軌道13輸送到未圖示的照射室，利用該照射室內(nèi)的照射裝置19照射到作為照射對(duì)象的患者的患部而在癌癥治療進(jìn)行使用。
[0053]接下來，基于圖2說明本實(shí)施方式的激光離子源Ia的具體的構(gòu)成。
[0054]如圖2所示那樣，激光離子源Ia具備真空容器21。在該真空容器21的內(nèi)部，配置有成為離子的元素或者具有其的祀22。該祀22由例如碳系的板狀構(gòu)件形成。
[0055]真空容器21在側(cè)面的上部，在用于入射激光的入射窗安裝有聚光透鏡23。該聚光透鏡23用于將激光L聚光于靶22。從激光源20射出的激光L，在通過聚光透鏡23入射到真空容器21內(nèi)之后，聚光照射于靶22上。作為激光源20，例如使用CO2激光或Nd-YAG激光。
[0056]在真空容器21的一側(cè)面(圖2中右側(cè)面)，設(shè)有用于取出離子的輸送管28。在該輸送管28內(nèi)配置有通過加上正電場(chǎng)從而排除不必要的離子的抽出電極26、以及排除C5 +以下的價(jià)數(shù)的不必要的離子的電極27。
[0057]這樣構(gòu)成的激光離子源la，將從脈沖驅(qū)動(dòng)的激光源20射出的激光L利用聚光透鏡23進(jìn)行聚光而照射于靶22上。在聚光于該靶22上的激光聚光點(diǎn)，靶22的微小部分被加熱到高溫。加熱到該高溫的部分進(jìn)行等離子體化，生成激光消融等離子體24。
[0058]該激光消融等離子體24由作為正的高電位的輸送管28輸送，利用該輸送管28與作為接地電位的線性加速器的RFQ3、DTL4之間的電位差，僅對(duì)成為必要的C6+離子25進(jìn)行加速，成為離子束而入射到RFQ3、DTL4。在此，C5 +以下的價(jià)數(shù)的不必要的離子由電極27排除。
[0059]接下來，對(duì)本實(shí)施方式的離子加速裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。
[0060]圖3是表不第一實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的框圖。圖4是表不圖3的各部的動(dòng)作的時(shí)間圖。圖5是表示圖3的各部的動(dòng)作順序的流程圖。
[0061]如圖3所示那樣，控制裝置30例如具有入射器控制裝置14、同步加速.取出控制裝置15和定時(shí)控制裝置16。入射器控制裝置14對(duì)激光離子源la、LEBT系統(tǒng)設(shè)備2、RFQ3、DTL4、以及MEBT系統(tǒng)設(shè)備6進(jìn)行電控制。
[0062]具體地說，入射器控制裝置14對(duì)LEBT系統(tǒng)設(shè)備2以及MEBT系統(tǒng)設(shè)備6的電磁鐵電源的電壓以及電流、RFQ3以及DTL4的高頻電源的電流以及電壓、激光源20的電源的電壓以及電流、以及高壓直流電源的電壓以及電流進(jìn)行控制，并且對(duì)上述各部的真空度、束監(jiān)視器的穩(wěn)固性進(jìn)行監(jiān)視。
[0063]同步加速?取出控制裝置15對(duì)凸軌電磁鐵12、偏轉(zhuǎn)電磁鐵8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10、高頻加速空洞11以及取出設(shè)備17進(jìn)行電控制。
[0064]具體地說，同步加速.取出控制裝置15對(duì)上述各部的電磁鐵電源、高頻電源的電壓以及電流進(jìn)行控制，并且對(duì)各部的真空度以及束監(jiān)視器的穩(wěn)固性進(jìn)行監(jiān)視。
[0065]本實(shí)施方式的同步加速?取出控制裝置15對(duì)每個(gè)入射的凸軌電磁鐵12的電流值進(jìn)行控制以對(duì)勵(lì)磁量進(jìn)行調(diào)整。
[0066]定時(shí)控制裝置16對(duì)激光離子源Ia的激光源電源、RFQ3的高頻電源、DTL4的高頻電源、凸軌電磁鐵12的電源、高頻加速空洞11的高頻電源、同步加速器7的偏轉(zhuǎn)電磁鐵8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10的電磁鐵電源、以及取出設(shè)備17的電源的各部的輸出定時(shí)進(jìn)行控制。
[0067]本實(shí)施方式的定時(shí)控制裝置16基于激光離子源Ia的脈沖定時(shí)，對(duì)凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁定時(shí)進(jìn)行控制。
[0068]接下來，基于圖4以及圖5說明本實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的動(dòng)作。
[0069]如圖4以及圖5所示那樣，首先，通過激光離子源Ia的激光照射，抽出數(shù)μ sec的離子束(步驟SI)。即，從激光離子源Ia抽出的離子束，具有與激光照射定時(shí)同步的重復(fù)頻率。離子束的脈沖寬度取決于等離子體中的離子速度、從激光離子源Ia到抽出電極26的距離。
[0070]一般來說，在生成癌癥治療所需的碳6價(jià)離子(C6+)的情況下，需要數(shù)百nsec~2 μ sec的脈沖寬度。激光離子源中，等離子體源為個(gè)體，與使用氣體的ECR離子源相比，等離子體密度高，因此有峰電流大的特征。
[0071]接著，以能對(duì)激光離子源Ia的離子束進(jìn)行加速的方式,定時(shí)控制裝置16使RFQ3的高頻(RF)電源、DTL4的高頻(RF)電源的輸出定時(shí)同步(步驟S2)。
[0072]然后，凸軌電磁鐵12的電源的輸出定時(shí)也與激光離子源Ia同步進(jìn)行勵(lì)磁，使離子束入射到同步加速器7 (步驟S3)。[0073]接下來，使離子束以預(yù)先設(shè)定的規(guī)定次數(shù)，例如10圈反復(fù)繞轉(zhuǎn)入射到同步加速器7 (步驟S4)。
[0074]在步驟S4離子束的規(guī)定次數(shù)的繞轉(zhuǎn)入射結(jié)束的(步驟S4:是)情況下，進(jìn)入到使離子束加速的步驟S5。
[0075]其后，在步驟S5中，使高頻加速空洞11的高頻電源與同步加速器7的偏轉(zhuǎn)電磁鐵
8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10的電磁鐵電源的輸出定時(shí)同步，使離子束進(jìn)一步加速至癌癥治療所需的能量。
[0076]接著，在離子束的加速結(jié)束后，通過取出設(shè)備17取出離子束(步驟S6)，從射出軌道13輸送到未圖示的照射室，在該照射室內(nèi)的照射裝置19中照射到作為照射對(duì)象的患者的患部而在癌癥治療中進(jìn)行使用。
[0077]另外，在步驟S7中，使高頻加速空洞11的高頻電源與同步加速器7的偏轉(zhuǎn)電磁鐵
8、4極電磁鐵9、6極電磁鐵10的電磁鐵電源的輸出定時(shí)同步，使離子束減速。經(jīng)由這一系列的動(dòng)作順序，使離子加速裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束。
[0078]接下來，對(duì)上述步驟S4的離子束的多轉(zhuǎn)入射的作用進(jìn)行說明。
[0079]以往的多轉(zhuǎn)對(duì)凸軌電磁鐵12進(jìn)行勵(lì)磁，利用磁場(chǎng)降低的時(shí)候，進(jìn)行入射。此時(shí)，由于來自離子源的離子束為直流，所以伴隨磁場(chǎng)的變化，以直流入射到同步加速器7。
[0080]當(dāng)設(shè)同步加速器7的繞轉(zhuǎn)時(shí)間為2 μ sec時(shí)，以10圈的量，為20 μ sec。其后，入射到同步加速器7的離子束被加速，伴隨之而使偏轉(zhuǎn)電磁鐵的磁場(chǎng)上升到額定。在到達(dá)額定之后，離子束一邊繞轉(zhuǎn)，一邊取出，例如被利用在癌癥治療以及物理實(shí)驗(yàn)等中。
[0081]另一方面，在本實(shí)施方式中，使用激光離子源la，進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。具體地說，激光離子源Ia的運(yùn)轉(zhuǎn)周期取決于激光的頻率。例如，在使激光頻率以20Hz運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，每50msec地提供離子束。為了使用這樣的束來進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射，每50msec地對(duì)入射用的凸軌電磁鐵12進(jìn)行勵(lì)磁，能與以往方式同樣地，一邊錯(cuò)開凸起軌道，一邊入射到同步加速器7。
[0082]此時(shí)，通過對(duì)每個(gè)入射的凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁量進(jìn)行控制，從而能進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。即，通過對(duì)入射用的凸軌電磁鐵12，使每當(dāng)入射而提供的電流值緩緩變小，從而能使離子束向同步加速器7入射的位置錯(cuò)開。由此，能進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。
[0083]另外，激光頻率通過激光離子源Ia為I臺(tái)并運(yùn)轉(zhuǎn)至約100Hz、或者使用多臺(tái)激光離子源la，由此也能提高頻率。即，激光頻率能以I臺(tái)激光離子源Ia設(shè)置多個(gè)激光源20來提高，或者設(shè)置多臺(tái)激光離子源Ia來提高。
[0084]因此，在本實(shí)施方式中，通過采用使用了短脈沖大電流的激光離子源Ia的多轉(zhuǎn)入射方式，從而能將離子束的環(huán)形繞轉(zhuǎn)時(shí)間取得較長(zhǎng)。因此，能使作為靜寂時(shí)間(dead time)的環(huán)形入射、加速、減速時(shí)間所占的比例減小，能使離子束的利用效率提高。
[0085]這樣根據(jù)本實(shí)施方式，通過對(duì)入射用的凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁量進(jìn)行控制，從而能進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。由此，能使繞轉(zhuǎn)電流值提高，能提高利用效率。
[0086](第二實(shí)施方式)
[0087]圖6是表示本發(fā)明的離子加速裝置的第二實(shí)施方式中凸軌電磁鐵、偏轉(zhuǎn)、4極、6極電磁鐵以及高頻加速空洞的動(dòng)作的時(shí)間圖。另外，對(duì)與所述第一實(shí)施方式相同的部分，附加相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0088]如圖6所示那樣，本實(shí)施方式改變了所述第一實(shí)施方式中的入射用的凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁控制方法。即，本實(shí)施方式的同步加速?取出控制裝置15控制成每個(gè)入射的凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁量恒定。定時(shí)控制裝置16控制成在使凸軌電磁鐵12與激光離子源Ia的脈沖定時(shí)同步地進(jìn)行了勵(lì)磁后，使勵(lì)磁定時(shí)從同步錯(cuò)開。
[0089]因此，在本實(shí)施方式中，使凸軌電磁鐵12與激光離子源Ia的脈沖定時(shí)同步地進(jìn)行勵(lì)磁，勵(lì)磁量恒定，錯(cuò)開勵(lì)磁定時(shí)，由此改變了離子束所受的磁場(chǎng)。
[0090]這樣根據(jù)本實(shí)施方式，通過凸軌電磁鐵12的勵(lì)磁量恒定，錯(cuò)開勵(lì)磁定時(shí)，從而能改變離子束所受的磁場(chǎng)，能進(jìn)行多轉(zhuǎn)入射。由此，能使繞轉(zhuǎn)電流值提高，并使利用效率變高。
[0091](其它的實(shí)施方式)
[0092]雖然說明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子而提示出的，不意在對(duì)發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。這些實(shí)施方式能以其它各種方式加以實(shí)施，能在不脫離發(fā)明的要旨的范圍，進(jìn)行各種的省略、置換、變更、組合。這些實(shí)施方式及其變形與包含在發(fā)明的范圍、要旨中同樣地，是包含于一同附上的權(quán)利要求書所述的發(fā)明及其均等的范圍中的。
[0093]例如，雖然在上述各實(shí)施方式中，對(duì)設(shè)置了 LEBT系統(tǒng)設(shè)備2的例子進(jìn)行了說明，但該LEBT系統(tǒng)設(shè)備2未 必一定需要設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種離子加速裝置，其特征在于，具備: 激光離子源，從照射激光而產(chǎn)生的等離子體抽出離子束； 線性加速器，對(duì)從所述激光離子源抽出的離子束進(jìn)行加速； 同步加速器，輸送所述線性加速器的離子束，使該離子束繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量；凸軌電磁鐵，每當(dāng)所述離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開其繞轉(zhuǎn)軌道；以及控制裝置，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量，而且基于所述激光離子源的脈沖定時(shí)，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁定時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子加速裝置，其特征在于，所述控制裝置與所述激光離子源的脈沖定時(shí)同步地對(duì)所述凸軌電磁鐵進(jìn)行勵(lì)磁，使所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子加速裝置，其特征在于，所述控制裝置控制成:將所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量控制為恒定，在與所述激光離子源的脈沖定時(shí)同步地對(duì)所述凸軌電磁鐵進(jìn)行了勵(lì)磁后，使所述勵(lì)磁定時(shí)從同步錯(cuò)開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的離子加速裝置，其特征在于，所述線性加速器具有:將所述離子束電會(huì)聚以及加速的高頻四重極型線性加速器、以及將所述離子束電加速的漂移管型線性加速器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子加速裝置，其特征在于，所述控制裝置使所述高頻四重極型線性加速器以及所述漂移管型線性加速器的輸出定時(shí)與所述激光離子源的脈沖定時(shí)同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的離子加速裝置，其特征在于，使所述激光離子源入射多個(gè)所述激光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的離子加速裝置，其特征在于，設(shè)置有多臺(tái)所述激光尚子源。
8.—種醫(yī)療用裝置，其特征在于，具備: 激光離子源，從照射激光而產(chǎn)生的等離子體抽出離子束； 線性加速器，對(duì)從所述激光離子源抽出的離子束進(jìn)行加速； 同步加速器，輸送所述線性加速器的離子束，使該離子束繞轉(zhuǎn)而加速至規(guī)定的能量； 凸軌電磁鐵，每當(dāng)所述離子束繞轉(zhuǎn)而來就錯(cuò)開其繞轉(zhuǎn)軌道； 控制裝置，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁量，并且基于所述激光離子源的脈沖定時(shí)，控制所述凸軌電磁鐵的勵(lì)磁定時(shí)； 取出設(shè)備，取出由所述同步加速器加速的離子束；以及 照射裝置，將由所述取出設(shè)備取出的離子束照射到照射對(duì)象。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK104010430SQ201410059273
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】角谷晶子, 佐藤潔和, 吉行健, 矢澤孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝