CN116918460A - 圆形加速器及粒子束治疗系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够提高射束的取出效率的圆形加速器及粒子束治疗系统。圆形加速器(1)对在磁场中环绕的带电粒子的射束进行加速来取出射束，射束的每个能量的闭合轨道偏心，圆形加速器具备：第一磁场区域(26)，其具有磁场朝向外周侧变弱的磁场梯度；以及第二磁场区域(27)，其具有磁场朝向外周侧变强的磁场梯度，第一磁场区域与第二磁场区域的边界(28)相对于射束的每个能量的闭合轨道的间隔最窄的预定区域(16)，位于射束的行进方向的下游侧。

Description

圆形加速器及粒子束治疗系统
技术领域
本发明涉及圆形加速器及粒子束治疗系统。
背景技术
进行通过同步加速器或回旋加速器等加速器对带电粒子束(以下简称为射束)进行加速，向癌等病变照射加速后的射束的粒子束治疗(专利文献1)。在专利文献1中记载了对在静磁场中环绕的射束进行加速并取出该射束的圆形加速器以及使用该圆形加速器的粒子束治疗系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-133745号公报
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1中记载的圆形加速器将在静磁场中由动能(以下简称为能量)不同的射束粒子形成的圆形的闭合轨道(以下，称为中心轨道)配置为向加速器的射束的取出口偏心，将不同能量的射束从同一射束取出口向加速器的外部取出。
而且，专利文献1中记载的圆形加速器在将在加速器中环绕的射束(以下，称为环绕射束)加速至期望的能量之后，对环绕射束施加与射束行进方向以及磁极间隙方向(以下，称为铅垂方向)垂直的方向(以下，称为水平方向)的高频电压。被施加了高频电压的射束粒子的以中心轨道为中心的振动(以下称为电子回旋加速振动)的水平方向的振幅逐渐增大，与在中心轨道的周围形成的被称为剥离磁场及再生磁场的用于产生电子回旋加速振动的共振的磁场分布接触。与剥离磁场及再生磁场接触的射束粒子的水平方向的电子回旋加速振动的振幅急剧增大，其入射到取出用切割磁场从而向加速器的外部取出。
因此，专利文献1所记载的圆形加速器是在静磁场中加速射束的加速器，并且能够在预定的范围(例如70MeV至230MeV)内切换从加速器取出的射束的能量。
另一方面，在专利文献1所记载的圆形加速器中，射束粒子的振动在射束的取出过程中在铅垂方向上发散，射束粒子在加速器内损失，加速器的射束取出效率有可能降低。射束取出效率的降低导致从加速器照射的射束电流的减少以及使用了该加速器的粒子束治疗系统的治疗时间的增大。
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够提高射束的取出效率的圆形加速器及粒子束治疗系统。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的圆形加速器是对在磁场中环绕的带电粒子的射束进行加速来取出射束的圆形加速器，射束的每个能量的闭合轨道偏心，具备：第一磁场区域，其具有磁场朝向外周侧变弱的磁场梯度；以及第二磁场区域，其具有磁场朝向外周侧变强的磁场梯度，第一磁场区域与第二磁场区域的边界相对于射束的每个能量的闭合轨道的间隔最窄的预定区域，位于射束的行进方向的下游侧。
发明效果
根据本发明，在水平电子回旋加速振动的振幅增大时，第一磁场的梯度和第二磁场的梯度同时增大，因此能够保持作用于射束的垂直方向的收敛力与发散力的平衡，能够抑制射束损失。
附图说明
图1是表示圆形加速器的与射束轨道平行的平面的截面的示意图。
图2是表示圆形加速器的与射束轨道垂直的平面的截面与主磁场的强度的关系的说明图。
图3是表示圆形加速器的中心轨道的形状的说明图。
图4是表示在间隔轨道汇集区域而配置了剥离磁场以及再生磁场的比较例中，与剥离磁场以及再生磁场接触的射束粒子距中心轨道的距离的变化的说明图。
图5是表示在第一实施例的磁场配置中，与剥离磁场以及再生磁场接触的射束粒子距中心轨道的距离的变化的说明图。
图6涉及第二实施例，是表示在将再生磁场相对于剥离磁场设置在径向外侧的情况下，与剥离磁场以及再生磁场接触的射束粒子距中心轨道的距离的变化的说明图。
图7涉及第三实施例，是表示圆形加速器的与射束轨道平行的平面的截面的示意图。
图8是表示圆形加速器的中心轨道的形状的说明图。
图9涉及第四实施例，是使用了圆形加速器的粒子束治疗系统的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。在本实施方式中，如后所述，通过使剥离磁场26与再生磁场27的边界相对于轨道汇集区域16位于射束行进方向的下游侧，在以轨道汇集区域16为波节，水平电子回旋加速振动的振幅增大时，使剥离磁场26的梯度与再生磁场27的梯度同时增大，从而能够保持垂直方向的收敛力与发散力的平衡，能够抑制射束的损失。
在本实施方式中，公开了一种圆形加速器1，其对在磁场中环绕的带电粒子束进行加速来取出该带电粒子束，带电粒子束的每个能量的闭合轨道30、31、32、33偏心，该圆形加速器1具备：第一磁场区域26，其具有磁场朝向圆形加速器1的外周侧变强的磁场梯度；以及第二磁场区域27，其具有磁场朝向圆形加速器1的外周侧变弱的磁场梯度，第一磁场区域26与第二磁场区域27的边界相对于每个能量的闭合轨道的间隔狭窄的区域16处于射束行进方向的下游侧。
根据本实施方式，能够实现不依赖于射束能量而能够照射大电流的圆形加速器和能够缩短射束照射所需的时间的粒子束治疗系统。
实施例1
使用图1～图5对第一实施例进行说明。图1是圆形加速器1的与射束轨道面平行的截面的示意图。图2是沿着图1中的箭头B1-B2的截面的示意图，是圆形加速器1的与射束轨道面垂直的截面的示意图。
圆形加速器1通过能够在图2中的上下方向上分割的主电磁铁10形成其外壳。在主电磁铁10的内部设置有射束经过的空间(以下，称为射束环绕区域)，将射束环绕区域保持为真空。
在主电磁铁10的上部设置有用于生成向圆形加速器1入射的射束的离子源11。由离子源11生成的射束经由低能量射束输送系统12向主电磁铁10内部的射束环绕区域入射。作为离子源11，例如能够应用ECR(Electron Cyclotron Resonance：电子回旋共振)离子源。
此外，离子源11也可以配置在射束环绕区域。在这种情况下，可以使用PIG(Penning Ionization Gauge：潘宁电离计)型离子源等。如果使用PIG型离子源，则能够使圆形加速器1在高度方向上小型化。
主电磁铁10例如具备磁极15、磁轭13以及线圈14。磁轭13形成主电磁铁的外观，在其内部构成大致圆筒状的区域。线圈14是圆环状的线圈，沿着磁轭13的内壁设置。在线圈14的内周侧，在上下方向上对置地形成了磁极15。
主电磁铁10通过在线圈14流过电流而被励磁。当主电磁铁10被励磁时，在对置的磁极15之间形成射束的环绕所需的磁场分布(以下，称为主磁场)。
在图2的下侧表示箭头B1-B2上的主磁场的强度。主磁场相对于磁极15的中心轴O15形成非轴对称的分布。磁极15边缘部的B1侧的磁场梯度的绝对值大于B2侧的磁场梯度的绝对值。将在磁极15的边缘部磁场梯度的绝对值比周围大的区域称为轨道汇集区域16。
在磁轭13设置有多个贯通孔17。贯通孔17例如用于从圆形加速器1取出射束、线圈14向外部的引出(未图示)、以及用于设置高频加速空腔18。
高频加速空腔18例如构成为包含D形电极19、虚拟D形电极20以及谐振器21。高频加速空腔18与高频电源40连接。当从高频电源40向高频加速空腔18供给了高频电力时，在D形电极19与虚拟D形电极20之间的加速间隙22中感应出射束的加速所需的高频电压。
在圆形加速器1，作为用于取出射束的设备而具有高频冲击器23、隔垫线圈24、取出通道25。在磁极15的外周形成有被称为剥离磁场26和再生磁场27的磁场分布。
对于使用圆形加速器1将射束加速并取出射束的顺序进行说明。由离子源11生成的射束经由低能量射束输送系统12向主电磁铁10内入射。入射到主电磁铁10的射束通过主电磁铁10产生的主磁场而偏转，在主电磁铁10的内部进行环绕运动。将在主电磁铁10内环绕的射束所形成的圆形的闭合轨道称为中心轨道。将射束粒子以中心轨道为中心进行的振动称为电子回旋加速振动。将形成中心轨道的平面设为圆形加速器1的轨道平面。将电子回旋加速振动的每绕中心轨道一周的振动频率称为调谐(tune)。
在此，圆形加速器1的主磁场的强度在运转期间恒定，因此射束针对每个能量形成不同的中心轨道。图3是圆形加速器1中的每个能量的中心轨道的示意图。
从射束入射时的能量(以下称为入射能量)到预定能量(以下称为最低取出能量)的中心轨道30是随着能量上升而半径增大的同心圆状。
能量比最低取出能量高的射束形成随着能量上升而轨道中心接近磁极15的中心那样的偏心的中心轨道32。中心轨道31是最低取出能量下的中心轨道。中心轨道33是最高取出能量下的中心轨道。将磁极15的中心O15与中心轨道的中心O33一致的能量称为最高取出能量。在最低取出能量以上的能量区域，中心轨道在轨道汇集区域16中密集。
加速间隙22通过施加与射束的行进方向平行的方向的高频电压(以下，称为加速电压)，将射束加速至目标能量。射束在能量低于最低取出能量的区域一边描绘螺旋状的轨道一边加速，在能量比最低取出能量高的区域一边描绘偏心的螺旋状的轨道一边加速。
当射束被加速至目标能量时，从加速间隙22施加的加速电压停止，射束在能量恒定的状态下在主磁场中环绕。根据圆形加速器1的用途，在从最低取出能量到最高取出能量的范围内选择停止射束加速的目标能量。
高频冲击器23在射束的加速停止后，向射束施加水平方向的高频电压(以下，称为取出电压)，增大射束粒子的水平方向的电子回旋加速振动的振幅。高频冲击器23设置在轨道汇集区域16，因此能够利用一台高频冲击器23对处于取出范围的全部能量施加高频电压。
另外，射束的环绕频率取决于能量，因此将取出电压的频率控制为适于增大水平方向的电子回旋加速振动的振幅的值。具体而言，在将射束的环绕频率设为FB，将射束的水平调谐设为Nx，将n设为自然数时，高频电压的频率FR被设定为式1或式2的附近。
FR＝nFB Nx···(式1)
FR＝nFB(1-Nx)…(式2)
水平电子回旋加速振动的振幅增大后的射束粒子与设置在最高取出能量下的中心轨道的更外周侧的剥离磁场26及再生磁场27接触。
剥离磁场26是随着远离磁极15的中心使主磁场的强度减弱的磁场。再生磁场27是随着远离磁极15的中心使主磁场的强度增强的磁场。为了形成剥离磁场26以及再生磁场27，在磁极15形成了使磁场分布变化的垫片构造(未图示)。
剥离磁场以及再生磁场也可以使用配置在主电磁铁10内的磁场修正用线圈来形成。在使用线圈来形成剥离磁场26以及再生磁场27的情况下，能够根据要取出的射束的能量来调节剥离磁场以及再生磁场的强度。也可以使用在磁极15形成的垫片结构和磁场修正线圈这两者来形成剥离磁场26和再生磁场27。在该情况下，能够在抑制磁场修正线圈所需要的电流的同时，调节剥离磁场26以及再生磁场27的强度。
与剥离磁场26及再生磁场27接触的射束粒子的水平电子回旋加速振动的振幅由于电子回旋加速振动的共振而急剧增大，向射束取出用的隔垫线圈24入射。隔垫线圈24使射束向远离磁极15的中心的方向或者接近磁极15的中心的方向偏转。由此，从贯通孔17向加速器1的外部取出射束。
根据要取出的射束的能量来调节隔垫线圈24使射束偏转的方向和偏转量。为了取出射束，可以使用多个隔垫线圈24。在该情况下，能够分别独立地调整从圆形加速器1取出的射束的水平方向的位置和梯度(水平方向位置的沿着射束行进方向的变化率)。
也可以代替隔垫线圈24，使用由铁等磁性体构成的磁场修正结构(以下称为磁通道)来取出射束。磁通道不需要励磁用电源，相反，无法根据射束的能量来调节磁场强度。但是，通过并用磁通道和隔垫线圈24，能够在抑制隔垫线圈24的励磁电流的同时，从相同的位置取出能量不同的射束。
对于提高从圆形加速器1取出射束的效率的方法进行说明。剥离磁场26具备使射束在铅垂方向上收敛的作用。再生磁场27具备使射束在铅垂方向上发散的作用。因此，与剥离磁场26及再生磁场27接触的射束粒子在铅垂方向上受到来自剥离磁场26的收敛力和来自再生磁场27的发散力这两者的同时在主磁场中环绕。
在剥离磁场26产生的收敛力强于再生磁场27产生的发散力的情况下，射束粒子的垂直调谐增大。与此相对，在剥离磁场26产生的收敛力弱于再生磁场27产生的发散力的情况下，射束粒子的垂直调谐减少。在射束粒子与剥离磁场26及再生磁场27接触之前的状态下，将圆形加速器1的垂直调谐调整成为0以上且0.5以下的范围。
在垂直调谐增大而接近0.5的情况和垂直调谐减少而接近0的情况下，在垂直方向的电子感应加速振动中产生共振，垂直电子感应加速振动的振幅急剧增大，产生射束损失。因此，剥离磁场26和再生磁场27的强度需要设定为不会使射束粒子的垂直调谐大幅变化。
在圆形加速器1中，为了取出不同能量的射束而形成了轨道汇集区域16。轨道汇集区域16中的主磁场与剥离磁场26同样地，随着远离磁极15的中心向使主磁场减弱的方向变化。
为了抑制对加速中的射束的影响，并且得到射束取出所需的强度的磁场，剥离磁场26及再生磁场27形成强度的绝对值相对于距中心轨道的距离非线性地增大那样的磁场分布。更具体而言，剥离磁场26以及再生磁场27形成为具有其强度与距中心轨道的距离的平方成比例的六极磁场成分。因此，剥离磁场26和再生磁场27形成的磁场梯度的绝对值随着远离中心轨道而变大。与此相对，轨道汇集区域16的主磁场的梯度需要对加速中的射束施加收敛力，另一方面，对射束的取出来说不需要。因此，轨道汇集区域16的主磁场不取决于距中心轨道的距离而使磁场梯度恒定。
使用图4及图5来说明与剥离磁场26及再生磁场27接触的射束粒子距中心轨道的距离的变化。图4是与本实施例进行比较的结构的示意图。图5是本实施例的结构中的示意图。
在图4所示的比较例中，剥离磁场26和再生磁场27隔着轨道汇集区域16大致均等地配置。在图6所示的本实施例中，剥离磁场26与再生磁场27的边界28相对于轨道汇集区域16配置在下游侧。即，在本实施例中，剥落磁场26与再生磁场27的组向射束行进方向下游侧偏移。图4、图5中的横轴是射束行进方向的位置。与纵轴的交点0对应于轨道汇集区域16。
在对射束粒子施加了剥离状的磁场(剥离磁场26及轨道汇集区域16的磁场)和再生磁场27的情况下，水平电子回旋加速振动的振幅如图4、图5所示，以将剥离状的磁场设为波节n的方式增大。在中心轨道的附近，轨道汇集区域16的磁场变化比剥离磁场26的磁场变化大，因此水平电子回旋加速振动的振幅在将轨道汇集区域16设为波节n的同时而增大。
在剥离磁场26以及再生磁场27隔着轨道汇集区域16而配置的图4的比较例中，由于水平电子回旋加速振动的振幅增大，再生磁场27的磁场梯度增大，与此相对，轨道汇集区域16的磁场梯度从初始状态没有变化。由于垂直方向的收敛力及发散力与磁场梯度成比例，因此在图4的比较例中，通过水平电子回旋加速振动的振幅增大，垂直方向的发散力占优势，垂直调谐接近0从而产生射束损失。
与此相对，在图5所示的本实施例中，由于剥离磁场26与再生磁场27的边界28相对于轨道汇集区域16位于射束行进方向的下游侧，因此在将轨道汇集区域16作为波节n而水平电子回旋加速振动的振幅增大的情况下，射束粒子受到的剥离状磁场的强度同时非线性地增大。
由此，在本实施例中，在水平电子回旋加速振动的振幅增大时，剥离状磁场的梯度与再生磁场27的梯度同时增大，因此保持垂直方向的收敛力与发散力的平衡，抑制射束损失的产生。
在图1和图5中，使剥离磁场26的中心与轨道汇集区域16的中心一致，但不限于此。只要满足剥离磁场26与再生磁场27的边界28相对于轨道汇集区域16的中心位于下游侧的条件，则也可以将剥离磁场26的中心设定在其他场所。若将剥离磁场26的中心相对于轨道汇集区域16的中心设定在上游侧，则再生磁场27接近轨道汇集区域16，因此特别容易使低能量的射束粒子与再生磁场27接触。
实施例2
使用图6说明第二实施例。在包括本实施例在内的以下的各实施例中，以与第一实施例的差异为中心来进行说明。图6是表示与剥离磁场26及再生磁场27接触的射束粒子的距中心轨道的距离的变化的示意图。
在本实施例中，将再生磁场27相对于剥离磁场26配置在磁极外周侧。在该情况下，能够抑制水平电子回旋加速振动的振幅增大的射束粒子相对于剥离磁场26先与再生磁场27接触，因此能够比第一实施例更有效地抑制垂直方向的共振产生。
实施例3
使用图7和图8说明第三实施例。本实施例的圆形加速器1A具有轨道修正磁场29A、29B。本实施例的圆形加速器1A具有与第一实施例中记载的圆形加速器1相同的结构，但与第一实施例的不同点在于，在磁极15上形成了轨道修正磁场29A、29B。图7是表示圆形加速器1A的与射束轨道平行的平面的截面的示意图。
轨道修正磁场29A是使磁极15产生的主磁场减弱的方向的磁场。轨道修正磁场29B是使磁极15产生的主磁场增强的方向的磁场。轨道修正磁场29A、29B隔着轨道汇集区域16形成在对称的位置上。轨道修正磁场29A、29B的强度成为与轨道修正磁场29A、29B交叉的环绕射束的能量所相应的不同的值。
能够通过在磁极15设置磁场产生用的垫片构造(未图示)来形成轨道修正磁场29A、29B。通过设为使磁极15的形状局部地变化，使得铅垂方向上下的磁极间隔增大或减少的垫片构造，来形成轨道修正磁场29A、29B。通过针对每个场所使垫片结构的高度和宽度变化，能够根据能量使轨道修正磁场29A、29B的强度变化。
轨道修正磁场29A、29B也可以由插入到磁极15间的修正磁场线圈(未图示)形成。在该情况下，轨道修正磁场29A、29B的强度由流过修正磁场线圈的电流来控制。为了使轨道修正磁场29A、29B的强度成为与从圆形加速器1A要取出的射束的能量相对应的值，将修正磁场线圈中流动的电流调整为与射束能量相对应的值。
在通过修正磁场线圈形成轨道修正磁场29A、29B的情况下，能够在制作了加速器1A后调整轨道修正磁场29A、29B的强度。轨道修正磁场29A、29B也可以通过并用垫片结构和修正磁场线圈来形成。在该情况下，由于使电流流向修正磁场线圈之前的磁场分布已经成为接近施加了所需的轨道修正磁场29A、29B的状态的值，因此能够抑制向修正磁场线圈流动的电流的强度，并且在制作加速器1A后能够对轨道修正磁场29A、29B的强度进行微调。
使用图8来说明通过轨道修正磁场29A、29B来提高圆形加速器1A的射束取出速度的方法。图8是圆形加速器1A中的每个能量的中心轨道的示意图。
本实施例的圆形加速器1A与第一实施例同样地，比最低取出能量低的能量区域中的中心轨道为同心圆状，比最低取出能量高的能量区域中的中心轨道偏心。并且，在圆形加速器1A中，由于对环绕射束施加轨道修正磁场29A、29B，因此在从最低取出能量到最高取出能量的能量区域中，射束能量越低则中心轨道越向再生磁场27的方向移动。中心轨道的移动量随着能量变高而变小，在最高能量时为0，因此最高能量下的中心轨道33的形状与第一实施例相同。
在本实施例的圆形加速器1A中，为了防止在取出射束时铅垂方向的电子回旋加速振动变得不稳定，将剥离磁场26与再生磁场27的边界28相对于轨道汇集区域16配置在下游侧。
低能量的射束与高能量的射束相比，中心轨道的半径小。因此，能量越低，为了与再生磁场27接触所需的水平电子回旋加速振动的振幅越大。由此，在第一实施例的圆形加速器1中，在取出低能量的射束时，需要使用高频冲击器23使水平电子回旋加速振动的振幅大幅增大。因此，第一实施例的圆形加速器1直到开始取出射束为止花费时间。
与此相对，在本实施例的圆形加速器1A中，将射束的中心轨道修正为能量越低则越接近再生磁场27。因此，在圆形加速器1A中，在低能量区域，射束与再生磁场27接触所需的水平电子回旋加速振动的振幅比第一实施例小。由此，在本实施例的圆形加速器1A中，在低能量区域，能够缩短直到开始取出射束为止所需的时间，能够在短时间内结束射束的照射。
在本实施例的圆形加速器1A中，关于比最低取出能量低的能量区域，不通过轨道修正磁场29A、29B修正中心轨道。因此，在比最低能量低的能量区域，即每个能量的中心轨道成为同心圆状的区域不形成轨道修正磁场29A、29B。但是，使磁场的强度在空间上急剧变化可能会损害环绕射束的稳定性。因此，在比最低取出能量低的能量区域中，随着能量降低，使轨道修正磁场29A、29B的强度逐渐衰减。
在本实施例的圆形加速器1A中，将轨道修正磁场29A、29B相对于轨道汇集区域16对称地形成，但这只是一例。轨道修正磁场29A、29B作为整体，只要是使中心轨道接近再生磁场的分布即可，与其形状无关。轨道修正磁场29A、29B也可以不是相对于轨道汇集区域16对称地形成。
另一方面，使轨道修正磁场29A、29B相对于轨道汇集区域16对称地形成时，具有能够容易地计算出中心轨道的移动量的优点。形成轨道修正磁场的场所可以是1处，也可以是3处以上。若在多处形成了轨道修正磁场，则降低每一处的轨道修正磁场的强度。因此，垫片构造、磁场修正线圈的制作变得容易，但磁场分布的设计变得复杂。
本实施例的圆形加速器1A与第一实施例的圆形加速器1同样地，射束取出效率提高。并且，在本实施例的圆形加速器1A中，在低能量射束的取出中，能够缩短直到取出射束为止的时间，因此能够提高平均射束电流。由此，在将本实施例的圆形加速器1A用于粒子束治疗系统的情况下，与将第一实施例所记载的圆形加速器1用于粒子束治疗系统的情况相比，能够在更短时间内结束治疗。
实施例4
使用图9来说明使用了圆形加速器1的粒子束治疗系统100。图9所示的粒子束治疗系统100例如构成为包含圆形加速器1、射束输送系统50、旋转机架51，这些主要构成设备1、50、51分别与控制装置60连接。
控制装置60基于由治疗计划装置(未图示)预先生成的治疗计划，进行圆形加速器1的运转、射束输送系统50及旋转机架51的控制，向患者52的患部53照射射束。
粒子束治疗系统100能够在粒子束治疗中使用的范围(例如，70MeV至230MeV的范围)内变更从圆形加速器1取出的射束的能量。因此，粒子束治疗系统100例如无需像在加速器中使用回旋加速器的粒子束治疗系统那样，在射束输送系统50的途中设置用于调整向患者52照射的能量的衰减器。
本实施例的粒子束治疗系统100能够防止衰减器中的射束损失的产生，因此能够不依赖于向患者52照射的射束的能量而得到高的射束电流。并且，本实施例的粒子束治疗系统100能够抑制从圆形加速器1取出射束时的射束损失，因此能够提高向患者52照射的射束的电流，能够在更短时间内结束治疗。
另外，本发明并不限于上述实施方式。本领域技术人员可以在本发明的范围内进行各种追加、变更等。在上述的实施方式中，并不限于附图所图示的结构例。在实现本发明的目的的范围内，能够适当变更实施方式的结构、处理方法。
另外，本发明的各构成要素可以任意取舍选择，具备取舍选择后的结构的发明也包含在本发明中。并且，保护范围中记载的结构也能够在保护范围所明示的组合以外进行组合。
附图标记的说明
1:圆形加速器，10：主电磁铁，11：离子源，12：低能量射束输送系统，13：磁轭，14：线圈，15：磁极，16：轨道汇集区域，17：贯通孔，18：高频加速空腔，19：D形电极，20：虚拟D形电极，21：谐振器，22：加速间隙，23：高频冲击器，24：隔垫线圈，25：通道，26：剥离磁场，27：再生磁场，28：边界，29A，29B：轨道修正磁场，30～33：中心轨道，40：高频电源，50：射束输送系统，51：旋转机架，60：控制装置，100：粒子束治疗系统。

Claims (5)

1.一种圆形加速器，其对在磁场中环绕的带电粒子的射束进行加速来取出射束，其特征在于，
所述射束的每个能量的闭合轨道偏心，
所述圆形加速器具备：
第一磁场区域，其具有所述磁场朝向外周侧变弱的磁场梯度；以及
第二磁场区域，其具有所述磁场朝向外周侧变强的磁场梯度，
所述第一磁场区域与所述第二磁场区域的边界相对于所述射束的每个能量的闭合轨道的间隔最窄的预定区域，位于所述射束的行进方向的下游侧。
2.根据权利要求1所述的圆形加速器，其特征在于，
所述第一磁场区域与所述第二磁场区域的边界相对于所述射束的每个能量的闭合轨道的间隔最窄的预定区域，位于所述射束的行进方向的下游侧，且所述第一磁场区域的所述射束行进方向的中心相对于所述预定区域位于所述射束行进方向的上游侧。
3.根据权利要求1或2所述的圆形加速器，其特征在于，
所述第一磁场区域与所述第二磁场区域的边界存在于从相对于所述预定区域位于所述射束的行进方向的下游侧的点到小于90度的点的范围内。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的圆形加速器，其特征在于，
从所述射束的中心轨道到所述第二磁场区域的距离大于从所述射束的中心轨道到所述第一磁场区域的距离。
5.一种粒子束治疗系统，其特征在于，使用了权利要求1至4中的任意一项所述的圆形加速器。
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