CN103370991B - 切割电磁铁及粒子射线治疗装置 - Google Patents

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Abstract

切割电磁铁构成为包括：磁轭(1)，该磁轭(1)呈弧状，具有在外周侧形成开口并沿周向延伸的空隙部(1s)，并且该磁轭(1)构成为能在轴向上的大致中央部进行分割；切割线圈(3)，该切割线圈(3)设置在空隙部(1s)内的径向的外侧，且有电流沿周向的一个方向流过；回程线圈(4)，该回程线圈(4)以隔着规定间隔与切割线圈(3)相对的方式设置在空隙部(1s)内的径向的内侧，且有与切割线圈(3)反向的电流流过；以及真空管道(2)，该真空管道(2)设置在切割线圈(3)和回程线圈(4)之间，切割线圈(3)形成为能与磁轭(1)的分割相对应地分离成第一部分(3u)和第二部分(3d)，并且，在切割线圈(3)和真空管道(2)之间设有辅助线圈(5)，在该辅助线圈(5)的与切割线圈(3)的第一部分(3u)和第二部分(3d)对应的部分(5u、5d)中有周向上的彼此反向的电流流过。

Description

切割电磁铁及粒子射线治疗装置
技术领域
本发明涉及设置在圆形粒子加速器或储存环装置等射线源上且用于提供或获取粒子射线的切割电磁铁(septummagnet)。
背景技术
切割电磁铁是通过在设置成与粒子射线的循环轨道共用切线的管道内产生磁场，从而使管道内的粒子射线移动到循环轨道上或将循环轨道上的粒子射线取入到管道内的装置。而且，在基本的切割电磁铁中，在截面呈C型且使开放部朝向外周侧的按弧状延伸的磁轭空隙内，弧状延伸的管道在空隙部内配置成夹在外周侧的切割线圈和内周侧的回程线圈之间。而且，切割线圈和回程线圈以在周向上流过方向相反、大小相同的电流的方式串联连接。由此，在管道内产生与粒子射线前进方向即周向和径向垂直的磁场，能使粒子射线朝径向偏转。
另一方面，切割线圈和回程线圈虽被称作线圈，但其实是因需要冷却而将铜管接合成线圈状，与一般绕组线圈不同，刚性较高。而且，在切割电磁铁中，在动作期间对线圈施加较强的力，因此，为便于维护，构成为使磁轭能分离成在轴向即设置状态下的竖直方向上的上部和下部。此时，需要使刚性较高的切割线圈和回程线圈也能与磁轭一同分别分割成上部和下部。在该情况下，需要在上下分别对线圈进行定位，以使上部切割线圈和上部回程线圈相对于上部磁轭固定，下部切割线圈和下部回程线圈相对于下部磁轭固定。因此，若在上部线圈和下部线圈之间，径向位置产生偏移，则产生不需要的径向磁场(斜磁场：skewmagneticfield)。
因此，考虑采用例如在欲改善磁场分布的区域附近设置辅助线圈的技术(例如，参照专利文献1～4。)来抑制斜磁场。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭63－224230号公报(第3页、图1～图3)
专利文献2：日本专利特开平1－209700号公报(第2页、图1、图2)
专利文献3：日本专利特开平6－151096号公报(0011～0021、图1～图6)
专利文献4：日本专利特开2001－43998号公报(0010～0021、图1～图3)
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，所公开的技术是为了改善垂直于粒子射线前进方向的截面中的规定的线上的磁场分布，对辅助线圈的配置、电流大小进行控制，难以改善截面内的磁场分布。因此，即使采用粒子射线在截面内广泛分布的切割电磁铁，也会产生无法抑制不需要的磁场的区域，无法正确地控制在该区域中前进的粒子射线的轨道。因而，对于例如粒子射线治疗装置那样要求正确控制粒子射线的装置，难以使用能容易维护且能正确控制粒子射线的轨道的切割电磁铁。
本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种能容易维护、并且能正确控制粒子射线的轨道的切割电磁铁及粒子射线治疗装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的切割电磁铁的特征在于，包括：磁轭，该磁轭呈弧状，具有在外周侧形成开口并沿周向延伸的空隙部，并且该磁轭构成为能在轴向上的大致中央部进行分割；切割线圈，该切割线圈设置在所述空隙部内的径向的外侧，且有电流沿周向的一个方向流过；回程线圈，该回程线圈以隔着规定间隔与所述切割线圈相对的方式设置在所述空隙部内的所述径向的内侧，且有与所述切割线圈反向的电流流过；以及真空管道，该真空管道设置在所述切割线圈和所述回程线圈之间，所述切割线圈形成为能与所述磁轭的分割相对应地分离成第一部分和第二部分，并且，在所述切割线圈和所述真空管道之间设有辅助线圈，在该辅助线圈的与所述切割线圈的第一部分和第二部分对应的部分中有所述周向上的彼此反向的电流流过。
发明效果
根据本发明的切割电磁铁，在切割线圈和真空管道之间设有辅助线圈，该辅助线圈中对应于与磁轭一并分割的切割线圈而有彼此反向的电流流过，因此，能有效抑制切割线圈内的偏移所造成的斜磁场，从而可获得能容易进行维护、并且能正确控制粒子射线的轨道的切割电磁铁及粒子射线治疗装置。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的结构的俯视图、剖视图及表示维护时能分离的零件的剖视图。
图2是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的结构的各线圈和驱动电源之间的布线图。
图3是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的动作的、表示真空管道内的与粒子射线轨道垂直的面内的磁场分量的剖视示意图。
图4是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的动作的、表示真空管道内的与粒子射线轨道垂直的面内的磁场分布的剖视示意图。
图5是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的动作的、表示真空管道内的粒子射线轨道的周向剖视示意图。
图6是表示使用本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的粒子射线治疗装置的结构的图。
图7是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的第一控制方法的流程图。
图8是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的第二控制方法的流程图。
图9是用于说明本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的第三控制方法的流程图。
具体实施方式
实施方式1
下面，对本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁、及使用该切割电磁铁的粒子射线治疗装置的结构及动作进行说明。图1～图9用于对本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的结构和动作、及使用切割电磁铁的粒子射线治疗装置的结构进行说明，图1(a)～(c)分别为表示切割电磁铁的结构的侧视图(a)、侧视图的沿A－A线的截面中省略了纵深方向的图示的剖视图(b)、以及用于表示切割电磁铁的主要部分中在维护时分离的线圈的关系的与(b)对应的部分的剖视图。图2为构成切割电磁铁的线圈与其驱动电源之间的布线图，图3是表示真空管道内的垂直于径向和高度方向、即垂直于粒子射线轨道的面内的磁场分量的剖视示意图，图4(a)和(b)表示在上下切割电磁铁中存在偏移的情况下的真空管道内的垂直于粒子射线轨道的面内的磁场分布，(a)表示未使辅助线圈动作时，(b)表示使辅助线圈动作时。此外，图5是表示真空管道内的粒子射线轨道的周向剖视示意图。另外，在图1(b)、(c)、图3、图4中，按照由径向位置、轴向位置、周向位置构成的圆柱坐标系(r、h、c(对应于将正交坐标系沿周向移动的移动坐标系))来进行图示，在图5中，按照正交坐标系(X、Y、Z(静止坐标系))来进行图示。
此外，图6是表示使用本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的粒子射线治疗装置的结构的图。此外，图7～图9是对作为本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁的控制方法的、用于调整辅助线圈的电流值的第一控制方法～第三控制方法分别进行说明的流程图。
首先，基于图1和图2，对本实施方式1所涉及的切割电磁铁的结构进行说明。
切割电磁铁10包括：磁轭1，该磁轭1呈弧状，以与构成下述圆形加速器100、储存环的循环轨道路径的一部分的管道11共用切线的方式配置，且通过设置截面为大致矩形、在外周侧形成开口并沿周向(c)延伸的空隙部1s，从而，如图1(b)所示那样，磁轭1的垂直于延伸方向的截面(r、h面)成为C型；贴靠于磁轭1的外周侧的磁屏蔽件6；在空隙部1s内、设置在径向(r)的外侧且有电流沿周向流过的切割线圈3；在径向内侧设置成与切割线圈3相对且有与切割线圈3反向的电流流过的回程线圈4；夹在切割线圈3和回程线圈4之间且沿周向延伸的真空管道2，并且，作为本发明的特征结构，在切割线圈3和真空管道2之间包括用于抑制真空管道2内的不需要的磁场(斜磁场)的辅助线圈5。
将切割线圈3和回程线圈4的高度设定成在轴向(h：垂直于径向r和周向c)即设置状态下的竖直方向上网罗磁轭1的矩形开口。此外，辅助线圈5的尺寸设定为与切割线圈3具有相同高度，但上侧一半和下侧一半构成为在周向(c)上流过彼此反向的电流。
而且，为使维护容易，本实施方式1所涉及的切割电磁铁10中，如图1(c)所示那样，磁轭1能以轴向(h)的中心为界而被分离为上磁轭1u和下磁轭1d。而且，切割线圈3能分离成定位固定于上磁轭1u的上切割线圈3u和定位固定于下磁轭1d的下切割线圈3d。同样，回程线圈4也能分离成定位固定于上磁轭1u的上回程线圈4u和定位固定于下磁轭1d的下回程线圈4d。另一方面，辅助线圈5也包括设置在上侧且有电流沿一个方向流过的上辅助线圈5u、和设置在下侧且有与上辅助线圈5u反向的电流流过的下辅助线圈5d，但上辅助线圈5u和下辅助线圈5d一同定位固定于真空管道2。
此外，如图2所示，切割线圈3、回程线圈4与主线圈用的驱动电源9M串联连接，辅助线圈5与辅助线圈用的驱动电源9S相连接，驱动电源9M和驱动电源9S分别与输出用于控制驱动的控制信号的控制部60相连接。由此，能使经调整的电流值相同的电流流过切割线圈3和回程线圈4，能使经另行调整的电流值的电流流过辅助线圈5。
接着，利用图3～图5，对动作进行说明。
若将驱动电源9M驱动，则切割电磁铁10的主线圈即切割线圈3和回程线圈4中沿周向流过相反方向的电流。此时，例如，若切割线圈3上流过周向(c)的负方向(纸面朝前)的电流、回程线圈4上流过周向(c)的正方向(纸面朝里)的电流，则在垂直于真空管道2的周向的截面(r、h)面中，如图3(a)所示，在成为射束通过区域的称作中间平面Pm的、位于上下方向中间的面上产生竖直向下方向的主磁场B。由此，在真空管道2内沿周向(c)朝c方向的正方向移动的粒子射线向切割线圈3侧(r方向的正方向)偏转，从而，从真空管道2侧移动至管道11侧(例如，加速器的循环轨道)。或者，在管道11内朝c方向的负方向移动的粒子射线向回程线圈4侧(r方向的负方向)偏转，从而，从管道11(例如，加速器的循环轨道)侧移动至真空管道2。
此时，如上所述，若磁轭1能分离成上磁轭1u和下磁轭1d，则不仅在初始设置时，而且在每次为进行维护而开闭时，都有可能在上切割线圈3u和下切割线圈3d之间产生水平方向(r、c方向)上的设置误差(未对准)。在该情况下，如图3(b)所示，在中间平面Pm上产生具有主磁场B(h方向)以外的不需要的磁场分量(r方向)即斜磁场的磁场Bw。此时，如图4(a)所示，越靠近线圈磁通密度越高，因此，如图3(b)所示，随着靠近线圈，斜磁场分量的绝对值增加的磁场Bw有增大的倾向。
但是，本实施方式1所涉及的切割电磁铁10中，通过调整流过辅助线圈5的电流，从而能抑制不需要的磁场分量。形成主磁场B的切割线圈3和回程线圈4如上所述那样设置成使高度相同的线圈以一定间隔相对，流过切割线圈3的电流经由回程线圈4回到电源。另一方面，辅助线圈5形成为上下辅助线圈中沿相反方向流过相同电流，但由于定位固定于真空管道2，因此，在上辅助线圈5u和下辅助线圈5d之间没有位置偏移，而且，形成为上下合起来的高度与切割线圈3的高度相同。因此，由辅助线圈5产生的磁场的方向是与主磁场B正交的方向。而且，如上所述，由于构成为在上下线圈5u－5d之间没有偏移、上下合起来的高度与切割线圈3的高度相同，因此，能使辅助线圈5所形成的磁场的空间依赖性近似于由切割线圈3的上下线圈3u－3d之间的偏移所产生的不需要的磁场的空间依赖性。因此，与中间平面Pm上的坐标无关地，如图4(b)所示那样形成上下均等的磁场分布，能消除不需要的磁场。
此处，对切割电磁铁10的真空管道2内的射束轨道进行说明。
图5表示真空管道2的垂直于Z轴(相当于圆柱坐标中的h)的截面(XZ面：对应于rc面)中的、与周向(c)的4分之1对应的Z方向300mm范围的粒子射线的轨道。图中，横轴为正交坐标系(X、Y、Z)中的Z方向长度，且与图1、3、4中使用的圆柱坐标系中的周向长度(c)相对应，纵轴为X方向长度，且与径向长度(r)相对应。如图所示，粒子射线通过真空管道2的内侧(回程线圈4侧)的管道孔Dpi和外侧(切割线圈3侧)的管道孔DPx之间。该通过区域是从管道孔的大致中间部分的内侧轨道Oi至外侧管道孔DPx附近的外侧轨道Ox的、向切割线圈3侧偏转的规定宽度的区域。
换言之，在真空管道2内的区域内，与靠近回程线圈4的区域相比，靠近切割线圈3的区域受到不需要的磁场Bw的影响更大。另一方面，就切割电磁铁10的性质而言，切割线圈3侧比回程线圈4侧受到更多尺寸制约。因此，将辅助线圈5设置到厚度制约较少的回程线圈4侧比设置到需要加工得较薄的切割线圈3侧更容易。或者，还可考虑在真空管道2的上下面侧设置辅助线圈。但是，如图4所示，不需要的磁场的状态根据区域而变化，因此，以一定宽度通过的粒子射线根据区域而受到不同的不需要的磁场的影响。因而，仅对中间平面Pm的某一狭窄区域抑制不需要的磁场，抑制不需要的磁场的影响的效果也较低，需要在粒子射线通过的整个区域中抑制不需要的磁场。
因此，如本实施方式那样，通过将辅助线圈5设置在切割线圈3和真空管道2之间，从而至少在对轨道产生影响的区域中使辅助线圈5所形成的磁场的空间依赖性接近不需要的磁场的空间依赖性，从而能高效地抑制对轨道控制产生影响的不需要的磁场Bw。另外，由于将辅助线圈5加工得较薄，因此，难以如切割线圈3那样形成为管状(空心管道)，使水流过内部来进行冷却。在该情况下，例如，也可在与真空管道2电绝缘的状态下进行密接以形成热传导路径，并进行冷却。
上下线圈的偏移越大，上述不需要的磁场则越强。例如，上下切割线圈3u、3d(回程线圈4也同样有偏移，但如上所述，切割线圈3的偏移成为问题，因此，对切割线圈3进行记载)的径向(r)的偏移量为0.5mm时，如图4所示，不需要的磁场分量从切割线圈3侧分布至中间平面Pm的中央部分。但是，通过使主线圈电流即流过切割线圈3的电流的1/20左右的电流流过具有上述结构的辅助线圈5，从而产生与不需要的磁场的空间依赖性相近的空间依赖性的磁场，能抑制不需要的磁场。同样，若偏移量为0.3mm，则通过使流过切割线圈3的电流的1/65左右的电流流过辅助线圈5，从而产生与不需要的磁场的空间依赖性相近的空间依赖性的磁场，能抑制不需要的磁场。
另外，若与切割线圈3、回程线圈4同样地，将辅助线圈5的定位对象设为上下磁轭1u、1d，则无论设置状况如何，能将切割线圈3和辅助线圈5之间的间隔在上下保持成均等。但是，对于使由辅助线圈5所形成的磁场的空间依赖性接近不需要的磁场的空间依赖性而言，重要的是将上下辅助线圈5u、5d之间的设置误差降低，优选如本实施方式所示那样，将不对辅助线圈5进行上下分离的真空管道2作为定位对象。
接着，利用图6，对包括本发明的实施方式1所涉及的切割电磁铁10的粒子射线治疗装置的结构进行说明。
图中，粒子射线治疗装置包括：作为粒子射线的提供源的同步加速器即圆形加速器100(下面，简单称作加速器)；输送从加速器100提供的粒子射线的输送系统30；将由输送系统30运输来的粒子射线照射到患者K的照射装置40；以及包括照射装置40的治疗室50。而且，将切割电磁铁10作为用于将从前级加速器20射出的粒子射线获取到加速器100内的入射装置10A和用于将在加速器100内加速后的粒子射线向输送系统30出射的出射装置10B而设置在加速器100内。
<加速器>
加速器100包括：成为粒子射线进行循环的轨道路径的真空管道11；用于将从前级加速器20提供的粒子射线入射到循环轨道内的入射装置10A；用于使粒子射线轨道偏转以使粒子射线沿真空管道11内的循环轨道循环的偏转电磁铁13a、13b、13c、13d(统称为13)；使在循环轨道上形成的粒子射线进行收敛以不使其发散的收敛用电磁铁14a、14b、14c、14d(统称为14)；对进行循环的粒子射线施加同步高频电压来加速的高频加速空洞15；用于将在加速器100内加速后的粒子射线取出到加速器100外并向输送系统30出射的出射装置10B；以及为了使粒子射线从出射装置10B出射而对粒子射线的循环轨道进行共振激励的六极电磁铁17。
另外，与利用图2对切割电磁铁10的驱动进行的说明相同地，包括用于对各部进行控制的未图示的装置，例如，对偏转电磁铁13而言，包括对偏转电磁铁13的励磁电流进行控制的偏转电磁铁控制装置，对高频加速空洞15而言，包括用于向高频加速空洞15提供高频电压的高频源、用于控制高频源的高频控制装置，在控制部60内还包括偏转电磁铁控制装置、高频控制装置、对收敛用电磁铁14等其它部件进行控制来控制整个加速器100的加速器控制装置等。
此外，为了简化的目的，在图中将前级加速器20作为一个设备进行了记载，但实际上，前级加速器20包括产生出质子、碳(重粒子)等带电粒子(离子)的离子源(离子束产生装置)以及对所产生的带电粒子进行初始加速的线性加速系统。而且，对于从前级加速器20入射到加速器100的带电粒子，在高频电场中进行加速、利用磁铁使其弯曲，从而加速到光速的大约70％～80％。
<输送系统>
由加速器100加速后的粒子射线向被称作HEBT(高能射束输送：HighEnergyBeamTransport)系统的输送系统30出射。输送系统30包括成为粒子射线的输送路径的真空管道31、对粒子射线的射束轨道进行切换的切换装置即切换电磁铁32、以及将粒子射线朝规定角度进行偏转的偏转电磁铁33。然后，对于由加速器100给予足够的能量、从出射装置10B出射并进入到真空管道31内的粒子射线，利用切换电磁铁32根据需要改变输送路径(治疗室50A用输送路径30A、治疗室50B用输送路径30B、……、治疗室50N用输送路径30N)，导入到对每个所指定的治疗室50设置的照射装置40。
<照射装置>
照射装置40将从输送系统30提供的粒子射线成形在与照射对象即患者K的患部的大小和深度相应的照射野(照射区域)中，并对患部进行照射。形成照射野的方法有多种，但例如在使粒子射线进行扫描来形成照射野的扫描照射法中，入射时的轨道精度尤其对所形成的照射野的精度产生较大影响。因而，通过使用本实施方式1所涉及的切割电磁铁10，从而抑制不需要的磁场的影响并以所设定那样的轨道来提供粒子射线，因此，能如设定那样形成照射野，将对于周边组织的影响降到最低限度，能进行高效治疗。
<治疗室>
治疗室50是用于对患者K实际照射粒子射线并进行治疗的房间，基本上，每个治疗室包括上述的照射装置。另外，图中示出了在治疗室50A中使偏转电磁铁33部分到照射装置40A整体以患者K(治疗台)为中心进行旋转、从而能自由设定粒子射线对患者K的照射角度的旋转照射室(还称作旋转机架)的示例。通常，对于一个加速器100，包括多个例如从照射装置沿水平方向对固定于能自由设定角度、位置的治疗台上的患者照射粒子射线的水平照射室、其它类型的不同治疗室。
<控制系统>
作为上述那样包括多个子系统(加速器100、输送系统30、每个治疗室50的照射装置40等)的系统的控制系统，大多使用包括专门控制各子系统的子控制器和对整体进行指挥控制的主控制器的层级型控制系统。本发明的实施方式1所涉及的粒子射线治疗装置的控制部60中，也采用该主控制器和子控制器的结构。而且，在控制系统内分担功能，即，能在子系统内进行控制的动作由子控制器进行控制，对多个系统进行协同控制的动作由主控制器进行控制。
另一方面，在粒子射线治疗装置中，一般而言，对控制部60采用工作站、计算机。因此，控制部60的主控制器、子控制器等功能由软件等来实现，未必限于特定硬件。因此，图中将它们一并记载为控制部60，但这并不意味着控制部60作为在物理上合并成一个的硬件来存在。
在这种粒子射线治疗装置中，利用图7～图9所示的流程图来说明如何控制流过上述辅助线圈5的电流值。
首先，切割线圈3的偏移在图1(a)所示A截面、B截面、C截面中不相同。但是，切割电磁铁10下游的射束轮廓(profile)失真由将各截面中的不需要的磁场分量(斜磁场)在周向上进行积分的积分量所决定。因此，能如下所述那样，将流过辅助线圈5的电流作为与偏移量的积分值对应的值来计算出。另外，通过上述控制部60来执行这些控制。
第一控制例
在第一控制例中，通过监视下游中的射束轮廓(射束宽度、位置变动)，来决定辅助线圈5的电流值(与流过切割线圈3的电流值相应的电流值。下面也相同。)。利用图7，对第一控制例进行说明。
首先，作为下游射束状态，对切割电磁铁10的下游中的射束宽度或位置变动进行测量(步骤S10)，通过射束计算，从所测量的下游射束状态计算出斜磁场所引起的偏转角(kickangle)或斜磁场强度(步骤S20)。
而且，基于电磁场分析结果或电流实际流过辅助线圈5时的磁场测定结果，计算出用于将所计算的偏转角或斜磁场抵消的、流过辅助线圈5的电流值(临时值)(步骤S30)。将辅助线圈5的电流值调整成计算出的临时值(步骤S40)。
调整成临时值的电流流过辅助线圈5的状态下，对下游射束状态进行测量(步骤S50)。由此，若下游射束状态相对于设定值的变动量为基准值以下(步骤S60为“是”)，则将临时值设为设定值并结束。另一方面，若下游射束状态相对于设定值的变动量超过基准值(步骤S60为“否”)，则转移至步骤S20，进行再次调整。
第二控制例
在第二控制例中，利用磁场传感器对斜磁场分量进行测量，根据周向上的积分值来决定辅助线圈5的电流值。利用图8，对第二控制例进行说明。
首先，利用霍尔元件等磁场传感器，对真空管道2内的斜磁场在周向上的多点进行测量(步骤S12)，根据所测量的斜磁场来计算积分值或利用长拾取线圈等来计算积分值(步骤S22)。
而且，基于电磁场分析结果或电流实际流过辅助线圈5时的磁场测定结果，计算出用于将所计算的斜磁场抵消的、流过辅助线圈5的电流值(临时值)(步骤S30)。将辅助线圈5的电流值调整成计算出的临时值(步骤S40)。
调整成临时值的电流流过辅助线圈5的状态下，对斜磁场进行测量(步骤S52)。由此，若斜磁场的强度为基准值以下(步骤S62为“是”)，则将临时值设为设定值并结束。另一方面，若斜磁场强度超过基准值(步骤S62为“否”)，则转移至步骤S22，进行再次调整。
第三控制例
在第三控制例中，对上下线圈的偏移进行测量，根据偏移量计算出斜磁场，并根据周向上的积分值来决定辅助线圈5的电流值。利用图9，对第三控制例进行说明。
首先，利用测定激光变位系统等的位置或尺寸的装置来对上下线圈位置偏移量进行测量(步骤S13)，通过电磁场分析，根据所测量的偏移量计算出斜磁场强度(步骤S23)。
而且，基于电磁场分析结果或电流实际流过辅助线圈5时的磁场测定结果，计算出用于将所计算的斜磁场抵消的、流过辅助线圈5的电流值(临时值)(步骤S33)。将辅助线圈5的电流值调整成计算出的临时值(步骤S40)。
调整成临时值的电流流过辅助线圈5的状态下，对斜磁场进行测量(步骤S53)。由此，若斜磁场的强度为基准值以下(步骤S63为“是”)，则将临时值设为设定值并结束。另一方面，若斜磁场强度超过基准值(步骤S63为“否”)，则转移至步骤S33，进行再次调整。此时，在步骤S33中，基于调整后的斜磁场强度，再次计算电流值的修正量。
另外，在第三本调整例中，在步骤S53中，对测量斜磁场的示例进行了说明，但例如，还可像第一调整例的步骤S50、S60那样，通过测量下游射束状态来判断临时值是否合适。
每次进行维护时实施这种调整，对于流过切割线圈3的每个电流值，例如将流过辅助线圈5的电流值进行表格化并预先存储到控制部60中，从而能抑制不需要的磁场的影响并以正确的轨道来取出射束。
如上所述，根据本实施方式1所涉及的切割电磁铁10，构成为包括：磁轭1，该磁轭1呈弧状，具有在外周侧形成开口并沿周向(c)延伸的空隙部1s，并且该磁轭1构成为能在轴向(h)上的大致中央部进行分割；切割线圈3，该切割线圈3设置在空隙部1s内的径向(r)的外侧，且有电流沿周向的一个方向流过；回程线圈4，该回程线圈4以隔着规定间隔与切割线圈3相对的方式设置在空隙部1s内的径向的内侧，且有与切割线圈3反向的电流流过；以及真空管道2，该真空管道2设置在切割线圈3和回程线圈4之间，切割线圈3形成为能与磁轭1的分割相对应地分离成第一部分即上部分3u和第二部分即下部分3d，并且，在切割线圈3和真空管道2之间设有辅助线圈5，在该辅助线圈5的与切割线圈3的上部分3u和下部分3d对应的部分(5u、5d)中有周向上的彼此反向的电流流过，因此，即使在设置或维护时，上下切割线圈3u、3d发生位置偏移，通过使辅助线圈5产生分布与因位置偏移而产生的斜磁场的分布相同的磁场，从而也能有效抑制斜磁场。因此，可获得能容易进行维护、并且能正确控制粒子射线的轨道的切割电磁铁及粒子射线治疗装置。
尤其是，辅助线圈5形成为其在轴向(h)上的尺寸与切割线圈3相同，因此，能使所产生的磁场进一步接近斜磁场的分布，能进一步高效地抑制斜磁场。
而且，辅助线圈5与真空管道2一体化，并定位于真空管道2，因此，上辅助线圈5u和下辅助线圈5d没有位置偏移，能使所产生的磁场进一步接近斜磁场的分布，能进一步高效地抑制斜磁场。
此外，本实施方式1所涉及的粒子射线治疗装置，包括：加速器100，该加速器100将本实施方式1所涉及的切割电磁铁10至少使用于粒子射线的出射装置10B；输送系统30，该输送系统30输送从出射装置10B出射的粒子射线；以及照射装置40，该照射装置40将经由输送系统30提供的粒子射线形成于规定照射野并进行照射，因此，能将出射位置及轨道正确的粒子射线提供给照射装置40，因此，能以正确的照射野进行照射。
标号说明
1：磁轭(1u：上磁轭、1d：下磁轭、1s：空隙部)、
2：真空管道、
3：切割线圈(3u：上切割线圈(第一部分)、3d：下切割线圈(第二部分))、
4：回程线圈(4u：上回程线圈、4d：下回程线圈)、
5：辅助线圈(5u：上辅助线圈(与第一部分对应的部分)、5d：下辅助线圈(与第二部分对应的部分))、
6：磁屏蔽件、
9：驱动电源(9M：主线圈用、9S：辅助线圈用)、
10：切割电磁铁、11：管道(循环轨道路径)
20：前级加速器、30：输送系统、40：照射装置、50：治疗室、60：控制部、
100：加速器。

Claims (5)

1.一种切割电磁铁，其特征在于，包括：
磁轭，该磁轭呈弧状，具有在外周侧形成开口并沿周向延伸的空隙部，并且该磁轭构成为能在轴向上的大致中央部进行分割；
切割线圈，该切割线圈设置在所述空隙部内的径向的外侧，且有电流沿周向的一个方向流过；
回程线圈，该回程线圈以隔着规定间隔与所述切割线圈相对的方式设置在所述空隙部内的所述径向的内侧，且有与所述切割线圈反向的电流流过；以及
真空管道，该真空管道设置在所述切割线圈和所述回程线圈之间，
所述切割线圈形成为能与所述磁轭的分割相对应地分离成第一部分和第二部分，并且，
在所述切割线圈和所述真空管道之间设有辅助线圈，在该辅助线圈的与所述切割线圈的第一部分和第二部分分别对应的部分中有所述周向上的彼此反向的电流流过。
2.如权利要求1所述的切割电磁铁，其特征在于，所述辅助线圈形成为其在所述轴向上的尺寸与所述切割线圈相同。
3.如权利要求1所述的切割电磁铁，其特征在于，所述辅助线圈与所述真空管道一体化。
4.如权利要求2所述的切割电磁铁，其特征在于，所述辅助线圈与所述真空管道一体化。
5.一种粒子射线治疗装置，其特征在于，包括：
加速器，该加速器将如权利要求1至4中任一项所述的切割电磁铁至少使用于粒子射线的出射装置；
输送系统，该输送系统输送从所述出射装置出射的粒子射线；以及
照射装置，该照射装置将经由所述输送系统提供的粒子射线形成于规定照射野并进行照射。
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