JP2000106300A - サイクロトロン用電磁石の最小化方法及びサイクロトロンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射性トレーサ製造用サイクロトロンシステ
ムの磁極の直径を最小化する。 【解決手段】 臨界共鳴値νz＝１／２より小さく規定
されたνzを有する動作モードを選択し、狭いスペース
のＲＦ加速電極システムを受入れ、十分に低い圧力を得
るのに必要な真空コンダクタンスを可能とするサイズの
谷ギャップを規定する第１の磁極パラメータを選択する
ことによって、浅い谷を有する谷の技術を選ぶ。更に、
セクタギャップのサイズを設定することによって、第２
の磁極パラメータを規定する。磁化場を増大させること
によって、方位磁場の形状を矩形波形状から、ほぼ正弦
波状に変える。平均磁場を、増大させた磁化場と第１及
び第２の磁極パラメータから計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイクロトロンの
磁石のサイズを最小限とするための方法、及び、該方法
によって得られた電磁石を用いたサイクロトロンシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ラジオアイソトープの製造は、通常、イ
オンビーム（即ち、荷電粒子のビーム）が加速される適
切な粒子加速器、例えばサイクロトロンを用いて行われ
る。ラジオアイソトープは、入射イオンビームと、加圧
された気体、液体又は固体であるターゲット媒体間の核
反応によって形成される。

【０００３】サイクロトロンは、加速されたイオンを円
形軌道に偏向するために磁場を利用している。イオンビ
ームは、加速過程においてエネルギを連続的に受け取
り、イオンビームの軌跡は、磁極のエッジでイオンが最
終エネルギに到達するまで、多回転の螺旋状となる。磁
場内でのビーム通路はかなり長い螺旋であるので、イオ
ンビームの収束状態を維持するため、磁場にはイオンビ
ーム収束性が要求される。最近のサイクロトロンは、い
わゆるセクタフォーカシング（sector focusing）を利
用しており、磁極を扇形（セクタ）に形作ることによっ
て、イオンビームの軸方向収束性を改良している。これ
は、磁石の磁極表面を磁極当たり３又は４、即ち、合計
６又は８の扇形に分割することによって達成される。ポ
ール間の、より長い距離を与える領域は、谷（valley）
と呼ばれる。

【０００４】サイクロトロン内のイオンの加速は、サイ
クロトロン磁石システムの平均磁場及び加速されたイオ
ンの質量／電荷比によって与えられる、サイクロトロン
中のビームの軌道周回時間に対応する周期（又はその整
数倍）で振動する高周波数（ＲＦ）電圧が印可される、
いわゆるＲＦ加速システムによって達成される。もとも
と、ＲＦ加速電極の形状は、２つの向き合った「Ｄ」形
状の中空電極であり、加速されたイオンビームの軌道
は、印加された磁場及びイオンのエネルギに依存してい
る。ビームは、１つの電極に入り、出る毎に、エネルギ
を得て、その軌道半径を増していく。

【０００５】イオンビームは、その軌道半径を増加しつ
つ、磁極間の加速用真空スペース内を数多く軌道周回し
ていく。最終的に、ビームは磁極のエッジでその軌道か
ら引き出され、特別のターゲット材料上に入射される。
磁極ギャップの違いにより、セクタ領域の磁場の方が、
谷領域の磁場よりも強い。セクタと谷間の磁場強度の違
いが大きいほど、軸方向のビーム収束性は強くなるが、
その結果、平均磁場は勿論小さくなり、所望のエネルギ
を確実にするために磁石の直径は大きくなる。

【０００６】サイクロトロンを可能な限りコンパクトに
する（即ち小さな磁極直径を有する）ようにするため、
平均磁場は高く維持されなければならない。これは、磁
極ギャップが、可能な限り小さく維持されるべきである
ことを意味する。これにより、電力消費は小さくなる
が、２つの望ましくない効果を持たらす。

【０００７】まず第１に、真空引きのための磁極ギャッ
プのコンダクタンスが小さくなり、第２に、ＲＦ加速電
極のためのスペースが非常に小さくなる。

【０００８】第１の効果の性質は、開口面積が小さくな
ると、真空引きのためのコンダクタンスに負の効果を有
し、真空の劣化につながるという事実を指している。Ｐ
ＥＴ（陽電子放出トモグラフィ）用のアイソトープ製造
設備の場合、加速イオンは、原子に束縛された付加電子
によって作り出された負の電荷を有する。付加電子の結
合力は弱く、電子は、加速イオンと真空中に残留してい
る気体元素間の相互作用によって、容易に取り除かれ
る。衝突イオンは、不可逆的に中性化され、その電気的
及び磁気的な場に対する感受性を失う。真空コンダクタ
ンスが低くなると、残留ガスの量が多くなり、従って、
ビームの損失が大きくなる。真空コンダクタンスが大き
くなれば、その逆となる。これは、特に、水素の負イオ
ンの加速が必要なＰＥＴ用の放射性トレーサ製造システ
ムの場合、非常に重要な点である。

【０００９】第２の問題は、ＲＦ加速電極を磁石ギャッ
プが最大である谷に配置することによって、ある程度補
償することができる。これにより、ＲＦ加速電極の負荷
容量を小さく維持することができ、ＲＦ電力消費の観点
から有利となる。自明な解決策は、セクタ領域の磁場を
高く維持するために、セクタ間の距離を小さく維持し、
ＲＦ加速電極用のより良い環境を作り出し、同時に、よ
り良い真空コンダクタンスを得るために、ある程度、谷
のギャップを広げることである。

【００１０】しかしながら、既に説明したように、谷の
ギャップが大きすぎると、谷における磁場強度がセクタ
の磁場強度に比べて小さくなり過ぎ、νz（軌道周回当
りの軸方向イオンビームの振動数）によって表わされる
軸方向ビーム収束性が大きくなり、時として、安定なビ
ーム加速を妨げるνz＝１／２の共鳴状態になってしま
う。

【００１１】最近のサイクロトロンの幾つか（陽子エネ
ルギ２０ＭｅＶ未満）は、いわゆる深い谷（deep vall
ey）設計に基づいており、大きな（厚い）セクタ板から
なる磁極が、磁石ヨーク上に直接固定され、ＲＦ加速電
極に適した非常に大きな谷ギャップができており、この
タイプのサイクロトロンでは、νzの値が、νz＝１／２
の共鳴値よりも十分大きな値に維持されている。このよ
うなサイクロトロンは、任意に与えられたイオンエネル
ギに対して、大きな谷ギャップによって、より低い平均
磁場を有し、結果として、より大きな磁極半径を持たら
す。従って、このようなサイクロトロンは、νz＝１／
２の共鳴値以下のνz値に基づく設計よりも物理的に大
きくなる。この点に関して、より多くの情報が、例え
ば、John J.Livingood著の「Ｐrinciples of cyclic
particle accelerators（周期的粒子加速器の原
理）」（D. Van Nostrand Ｃompany，Ｉnc．，Ｐrin
ceton，Ｎew Ｊersuy，ＵＳＡ）に載せられている。

【００１２】結果として、コンパクトなサイクロトロン
磁石を設計する際には、２つの利用可能な選択肢があ
る。即ち、上記の臨界νz＝１／２共鳴値から外すた
め、νzの値を０．５より十分に小さくするか、又は、
０．５よりも十分に大きくするかである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】最初の選択は、コンパ
クトな磁石をもたらすが、谷のギャップが小さすぎる設
計であると、低消費電力のＲＦ加速システム、及び、満
足すべき真空コンダクタンスをもたらすことができな
い。他方の選択は、サイズの要請を満足するには磁石が
大きくなり過ぎる。コンパクトなサイクロトロン磁石の
ための最適化の設計を行なうことは、軸方向収束性に関
する制約のため、廃れたように見える。

【００１４】しかし、ＰＥＴアイソトープ製造設備に適
したサイクロトロンを設計するには、つまり、スペース
が限定されているのが通常である病院に据え付けるのに
適した、非常にコンパクトな装置を実現するには、相反
するパラメータを考慮して、サイクロトンのサイズを最
適化する必要がある。サイクロトロン自体のコンパクト
さは、将来、一体化された放射線シールドを含むシステ
ム全体のサイズの小形化を促進するであろうし、このよ
うな設備に対する黄金の基準（golden standard）とな
るであろう。更に、このような利点を有するシステムに
対する要請もある。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、放射性トレーサ製造用のサイクロト
ロンの電磁石のサイズ、特に磁極の直径を最小とするこ
とを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、放射性トレー
サ製造用のサイクロトロンシステムの磁極のサイズを最
小化するための方法において、νzが臨界的な共鳴値νz
＝１／２以下で規定されるような動作モードを選択する
ステップと、狭いスペースのＲＦ加速電極を受け入れ、
水素の負イオンの加速に適した十分に低い圧力を得るの
に必要な真空コンダクタンスを助ける谷のギャップを規
定する第１の磁極パラメータを選択することによって、
深い谷の代わりに、より浅い谷を有する谷の技術を選ぶ
ステップと、水素の負イオンの加速器に適当な十分に低
い圧力を得るために必要な真空コンダクタンスを可能と
する、１５−３０ｍｍのオーダーのセクタギャップを設
定することによって、第２の磁極パラメータを規定する
ステップと、磁場を増大させて、方位方向磁場の形状
を、矩形波形状からほぼ正弦波状になるように変えるス
テップと、増やされた磁場及び第１及び第２の磁極パラ
メータから、平均磁場を計算するステップと、平均磁場
から、磁極半径の形をとる第３の磁極パラメータを計算
し、これにより、サイクロトロンシステム用の電磁石シ
ステムの最もコンパクトなデザインを獲得するステップ
とを有することにより、前記課題を解決したものであ
る。

【００１７】更に、谷領域を飽和状態以下に維持しつ
つ、磁極セクタ材料の高度の飽和を利用して、セクタ磁
場を増大させ、飽和効果によって、更にνzの値を減少
させるステップを含むようにしたものである。

【００１８】更に、４つの同じサイズのセクタギャップ
と、各谷が対応する磁極セクタの２／３のオーダーであ
る、４つの対応する谷領域を呈する磁極を選択するステ
ップを含むようにしたものである。

【００１９】本発明は、又、放射性トレーサ製造用の水
素の負イオンを加速するためのサイクロトロンの磁極の
直径が最小化されたサイクロトロンシステムであって、
一対のコイルと、磁極セクタ及び谷領域を呈する第１及
び第２の円形磁極を含むヨークを有し、少なくとも２つ
の対向する谷セクタが、ＲＦ加速電極及び第１及び第２
の円形磁極を含み、含まれたＲＦ加速電極が、これらに
適切なＲＦ加速電圧を印加したときに、中央のイオン源
から引き出された負イオンのためのサイクロトロン加速
システムを形成する真空箱中に位置され、電磁石システ
ムによって印加された強い磁場により、第１及び第２の
磁極間でイオンビームが偏向され収束されるような電磁
石システムとを有し、これにより、各磁極が４つのセク
タ部分と４つの谷部分を形成し、４つのセクタ部分間の
距離が、少数のアンペアターンで高い磁場を作り出すよ
うに、１５−３０ｍｍのオーダーとされ、４つの谷の距
離が、イオンビームを加速するときに必要な真空を達成
するためのイオンビーム真空コンダクタンス用の適切な
スペースを許容し、電磁場が、４つのセクタ部分を飽和
させるが、谷は飽和させず、方位磁場の形状を矩形波形
状からほぼ正弦波状に変換することにより、前記課題を
解決したものである。

【００２０】又、臨界共鳴値νz＝１／２以下のνzで動
作するモードを、動作モードとして選ぶようにしたもの
である。

【００２１】又、医療診断、特に陽電子放出トモグラフ
ィ用の放射性トレーサ製造用のコンパクトなサイクロト
ロンシステムを達成するために、円形磁極の最大直径を
７００ｍｍのオーダーとしたものである。

【００２２】本発明の方法及び、この方法によるサイク
ロトロンは、臨界共鳴値νz＝１／２よりも十分に小さ
いνzを有する動作モードを利用している。まず、セク
タの磁極ギャップは、比較的少ないアンペアターンを与
える小さな値（典型的には１５−３０ｍｍ）に固定され
る。次に、谷の磁極ギャップは、真空引きに良好なコン
ダクタンスを与え、且つ、容量及び電力消費が許容でき
る程度のスペースを確保したＲＦ加速システムを収容す
るのに十分な大きさを持った値に固定される。並みの磁
場強度にすれば、νzの値はνz＝１／２よりも小さい
が、１／２に近すぎる。この方法は、セクタの磁場が、
軟鉄の磁場の飽和値である約２．１５テスラよりも大き
くなるように、コイル電流当りのアンペアターンを高く
する。これは、νzの値に対して、２つの望ましい効果
をもたらす。

【００２３】１．谷の磁場が、セクタの飽和効果によっ
て、セクタの磁場に対する磁極ギャップ比例値よりも増
える。

【００２４】２．方位磁場（azimuthal field）の形状
が、方形波形状から、ほぼ正弦波状に変わる。

【００２５】

【発明の実施例の形態】以下、図面を参照して、本発明
の実施形態を詳細に説明する。

【００２６】本発明の改良により、ＰＥＴアイソトープ
製造設備に適用可能なサイクロトロン装置が開示されて
いる。本発明による装置は、相反するパラメータを考慮
して、設備を非常にコンパクトな設計としている。この
設計は、「ＭＩＮＩtrace」装置に適用されている。こ
のＭＩＮＩtrace装置は、同時に、医療診断に用いられ
る短寿命の放射性トレーサを作り出すためのＰＥＴアイ
ソトープ製造システム用の一体型放射線シールドをも構
成している。

【００２７】このＭＩＮＩtraceの小型磁石設計は、
０．５以下のνz値に基づいているにもかかわらず、Ｒ
Ｆ加速電極及び良好な真空コンダクタンスのために十分
なスペースを有する。以下、この新しい概念によるシス
テムについて、説明する。

【００２８】図１は、本発明の図示実施形態によりサイ
クロトロンに用いられる一対の磁極、第１の磁極１及び
第２の磁極２を示している。両方の磁極は、同数のセク
タ４、例えば開示した実施形態に示すように、４セクタ
を有している。磁極セクタ４の間に谷６が作り出されて
いる。従って、図示実施形態では、４つの谷６がある。
ヨーク（図示省略）上に配置されたコイル（図示省略）
によって、磁極１及び２の間に電磁場が作り出される。
コイル巻線には高電流が供給され、サイクロトロン装置
のイオンビームを偏向し収束するために利用される磁場
を生成する強い電磁石が形成される。図２において、第
１の磁極１は、セクタ表面４に対して平行な面内に描か
れている。図２には、更に、作り出された浅い谷の２つ
の中に、ＲＦ加速電極８、９の２つのペアの各部分が配
置されることを示している。開示された実施例では、セ
クタ４の表面積が、谷６の面積よりも大きいことに注意
されたい。

【００２９】サイクロトロンにおいては、セクタ磁場の
強度を、約２．１５テスラとされる軟鉄の飽和値以下に
限定するのが通常である。しかしながら、コイルの巻数
を増やし、より大きなアンペアターンを与えて、セクタ
上の磁場強度を増大させれば、２つの効果が発生して、
共にνzの値が小さくなる。

【００３０】完全に飽和したセクタ鋼のため、谷に漏洩
するかなりの漏洩磁場が存在し、これにより、セクタの
磁場よりも谷の磁場の方が磁極ギャップ比例値より大き
く増加する。これは、軸方向の収束性を減らし、νzの
値が小さくなる。

【００３１】図３に、中央面内の磁場Ｂの変化が、２つ
の磁極１及び２間のほぼ円形の軌跡に沿って描かれてい
る。角度範囲９０°−１８０°及び角度範囲２７０°−
３６０°に位置する磁極の谷には、図示されたＲＦ加速
電極が存在し、そこには、イオンビームのために、対向
する磁極セクタ４間のギャップと同じような、ギャップ
が確保されている。

【００３２】セクタ磁場を強くすることによって、飽和
効果により、方位場形状は、矩形波形状から正弦波形状
に変化する。このような磁場形状の変化は、更に、νz
の値を減らす。

【００３３】この方法を利用することによって、νzを
νz＝１／２の共鳴条件よりも十分に小さく保ちつつ、
従来のセクタ磁場で可能であったよりも大きな谷のギャ
ップを選択することが可能となる。このような方法の総
合的な結果によって、サイクロトロンの直径が減らさ
れ、ＰＥＴアイソトープ製造システム用のサイクロトロ
ンが、よりコンパクトな磁石システムとなる。

【００３４】磁極システム、及び、例えば中央に配置さ
れたイオン源（図示省略）及び引出システム（図示省
略）のメンテナンス及びそれらへのアクセスを更に改良
するため、電磁石は、好ましくは、磁極１及び２の面が
垂直になるように配置すれば、磁石ヨークと共に配列さ
れた垂直に取り付けられたヒンジのセットによって、磁
極を磁石ヨークから簡単に分割することが可能となる。
その時、磁極がメンテナンスのアクセスのために分割さ
れた状態では、図１の磁極１は、図２と同様な位置に配
置されている。ＲＦ加速電極８及び９は、イオンビーム
がその間で加速される上及び下電極板の双方からなる単
一のユニットとして構成されている。この分割は、磁極
が位置する真空箱の真空を開放し、ヒンジにより、真空
箱を、第１の磁極１及びＲＦ加速電極システム８及び９
を含む部分と、第２の磁極２を含む、もう一方の旋回軸
で回転する部分からなる２つの部分に分けることによっ
てなされる。

【００３５】ＲＦ加速電極は、従来と同様に、両方の電
極８及び９がお互いに接続され、他方の端子が両方の磁
極に接続される。

【００３６】表１は、ＰＥＴアイソトープ製造設備に適
用されるサイクロトロン装置の本発明による改良による
方法の設計計画を示す。この表は、本発明法と、いわゆ
る深い谷の技術による従来の典型的な方法の間の主な相
違を示している。

【００３７】

【表１】

【００３８】本発明の改良によるサイクロトロン装置の
好適な実施例は、図１に示される磁極の最大直径７００
ｍｍを与える。各磁極の高さは、約１２０ｍｍであり、
セクタ４の有効物理半径は、エッジが斜めにカットされ
ているため３２０ｍｍのオーダーとなる。このような磁
極は、磁極セクタ４を形成する材料でもある低炭素鋼か
らなり、同時に、谷６も形成する。図１及び２は、電気
コイルが取り付けられたヨークを示していない。このヨ
ークは、ヒンジによって分割される。つまり、２つの対
向する磁極１及び２は、水平面内で、ヨークの一方を、
そのヒンジによる旋回軸によって回転することにより分
割される。施回位置において、磁極１は、図２に示され
るようにアクセスできる。ヨークの分割は、エアギャッ
プが生じないように高精度でなされ、更に、強い磁場が
印加されると、エアギャップは取り除かれるように作用
する。

【００３９】好適な実施例によるサイクロトロンは、電
磁場中のＲＦ加速電極に誘導されたＲＦ電圧によって、
イオンビームが約８０回周回する間に、水素の負イオン
を１０ＭｅＶのオーダーのエネルギまで加速する。この
装置は、４次高調波加速装置として設計されている。即
ち、イオンビームが１回軌道を周回する間に、加速用Ｒ
Ｆ電圧は４周期を有している。動作ＲＦ周波数は、従っ
て、１００ＭＨｚを少し上回るものとなる。ＲＦ加速電
極システムが２つの対向する谷間に位置しているので、
イオンビームは周回毎に４回エネルギで押されることに
なる。好適な実施例において、セクタ４は、約５５°で
あり、谷は従って３５°のオーダーとなる。それぞれ２
つの対向する銅板からなる２つのＲＦ加速電極は、ヨー
クが閉じられたときに、磁極セクタ間のギャップ距離と
同様な距離の対向面を有する。このＲＦ加速電極は、印
加される高周波フィールドに関して適切な高耐圧絶縁が
維持されるように、２つの谷間に取り付けられるよう設
計されている。このＲＦ加速電極は、勿論、これらを囲
む磁石の銅メッキされた材料に対して静電容量を構成す
る。ＲＦ構造体のインダクタンスは、ＲＦ加速電極の浮
遊容量と共に、ＲＦ加速システムに最大限のＲＦ電力を
伝送するのに望ましい作動ＲＦ周波数と一致すべき共振
周波数を規定する。その結果、可能な限り最大のＲＦ加
速フィールドを得ることができる。

【００４０】ＲＦ加速電極システムに印加される高周波
フィールドは、固定された周波数の変調されない正弦波
状ＲＦ信号であり、これは、開示された実施例のサイク
ロトロンが等時性セクタ集束システムとして動作するこ
とを意味する。ＲＦ発生システムは、システムの最適な
マッチングを維持するよう、フィードバックシステムに
よって制御されている。サイクロトロン制御システム
は、更に、作り出された水素の負イオンビームを最適な
動作条件とするために、加速用ＲＦフィールド周波数に
関して電磁場を制御している。

【００４１】好適なイオン源は、イオン加速装置の当業
者にとって既に周知であるため、そのような装置につい
ては、ここでは更に論じない。

【００４２】当業者にとって自明なように、磁場は、い
くつかの公知の影響を補償するように作用させることが
できる。これは、本発明の一部ではないと考えられるの
で、これ以上論じないが、文献で見つけることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、例えば放射性トレーサ
製造用のサイクロトロンの電磁石のサイズ、特に磁極の
直径を最小として、システム全体のサイズを小型化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンパクトなサイクロトロンのた
めの一対の磁極の斜視図

【図２】上磁極側から見た、下磁極のセクタを示すと共
に、谷の２つのＲＦ加速電極の部分を示す上面図

【図３】本発明による装置中のイオンビーム軌跡に沿う
磁場の変化を示す線図

【符号の説明】

１、２…円形磁極 ４…磁極セクタ ６…谷領域 ８、９…ＲＦ加速電極

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月１７日（１９９９．８．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 サイクロトロン用電磁石
の最小化方法及びサイクロトロンシステム

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】しかし、ＰＥＴアイソトープ製造設備に適
したサイクロトロンを設計するには、つまり、スペース
が限定されているのが通常である病院に据え付けるのに
適した、非常にコンパクトな装置を実現するには、相反
するパラメータを考慮して、サイクロトロンのサイズを
最適化する必要がある。サイクロトロン自体のコンパク
トさは、将来、一体化された放射線シールドを含むシス
テム全体のサイズの小形化を促進するであろうし、この
ような設備に対する黄金の基準（golden standard）と
なるであろう。更に、このような利点を有するシステム
に対する要請もある。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射性トレーサ製造用のサイクロトロンシ
   ステムの磁極のサイズを最小化するための方法であっ
   て、 νzが臨界的な共鳴値νz＝１／２以下で規定されるよう
   な動作モードを選択するステップと、 狭いスペースのＲＦ加速電極を受け入れ、水素の負イオ
   ンの加速に適した十分に低い圧力を得るのに必要な真空
   コンダクタンスを助ける谷のギャップを規定する第１の
   磁極パラメータを選択することによって、深い谷の代わ
   りに、より浅い谷を有する谷の技術を選ぶステップと、 水素の負イオンの加速器に適当な十分に低い圧力を得る
   ために必要な真空コンダクタンスを可能とする、１５−
   ３０ｍｍのオーダーのセクタギャップを設定することに
   よって、第２の磁極パラメータを規定するステップと、 磁場を増大させて、方位方向磁場の形状を、矩形波形状
   からほぼ正弦波状になるように変えるステップと、 増やされた磁場及び第１及び第２の磁極パラメータか
   ら、平均磁場を計算するステップと、 平均磁場から、磁極半径の形をとる第３の磁極パラメー
   タを計算し、これにより、サイクロトロンシステム用の
   電磁石システムの最もコンパクトなデザインを獲得する
   ステップと、 を有することを特徴とするサイクロトロン用電磁石の最
   小化方法。
2. 【請求項２】請求項１において、更に、谷領域を飽和状
   態以下に維持しつつ、磁極セクタ材料の高度の飽和を利
   用して、セクタ磁場を増大させ、飽和効果によって、更
   にνzの値を減少させるステップを含むことを特徴とす
   るサイクロトロン用電磁石の最小化方法。
3. 【請求項３】請求項２において、更に、４つの同じサイ
   ズのセクタギャップと、各谷が対応する磁極セクタの２
   ／３のオーダーである、４つの対応する谷領域を呈する
   磁極を選択するステップを含むことを特徴とするサイク
   ロトロン用電磁石の最小化方法。
4. 【請求項４】放射性トレーサ製造用の水素の負イオンを
   加速するためのサイクロトロンの磁極の直径が最小化さ
   れたシステムであって、 一対のコイルと、磁極セクタ及び谷領域を呈する第１及
   び第２の円形磁極を含むヨークを有し、少なくとも２つ
   の対向する谷セクタが、ＲＦ加速電極及び第１及び第２
   の円形磁極を含み、含まれたＲＦ加速電極が、これらに
   適切なＲＦ加速電圧を印加したときに、中央のイオン源
   から引き出された負イオンのためのサイクロトロン加速
   システムを形成する真空箱中に位置され、電磁石システ
   ムによって印加された強い磁場により、第１及び第２の
   磁極間でイオンビームが偏向され収束されるような電磁
   石システムとを有し、 これにより、各磁極が４つのセクタ部分と４つの谷部分
   を形成し、４つのセクタ部分間の距離が、少数のアンペ
   アターンで高い磁場を作り出すように、１５−３０ｍｍ
   のオーダーとされ、４つの谷の距離が、イオンビームを
   加速するときに必要な真空を達成するためのイオンビー
   ム真空コンダクタンス用の適切なスペースを許容し、電
   磁場が、４つのセクタ部分を飽和させるが、谷は飽和さ
   せず、方位磁場の形状を矩形波形状からほぼ正弦波状に
   変換するようにされていることを特徴とするサイクロト
   ロンシステム。
5. 【請求項５】請求項４において、臨界共鳴値νz＝１／
   ２以下のνzで動作するモードが、動作モードとして選
   ばれていることを特徴とするサイクロトロンシステム。
6. 【請求項６】請求項５において、医療診断用の放射性ト
   レーサ製造用のコンパクトなサイクロトロンシステムを
   達成するために、円形磁極の最大直径が７００ｍｍのオ
   ーダーであることを特徴とするサイクロトロンシステ
   ム。