JP2006228579A - Accelerator system and its operation method - Google Patents

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晃司 飛永
Hisahide Nakayama
尚英 中山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an accelerator system capable of making loads to an electric power system smaller, and to provide its operating method. <P>SOLUTION: The system is provided with a first accelerator 1 for accelerating an ion beam until it becomes to have a set energy, a beam transport system 2 to transport the ion beam emitted from the accelerator 1, electromagnet power supplies 3, 4 to carry out excitation of an electromagnet to be provided for the accelerator 1 and the beam transport system 2, and a control device 5 to control the electromagnet power supplies 3, 4 so as to carry out initialization of the electromagnet, belonging to the accelerator 1 after carrying out the initialization of the electromagnet, belonging to the beam transport system 2 in the initialization operation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は加速器とビーム輸送系とを備えた加速器システムに係わり、特にビームエネルギーの変更が行われる加速器システムに関する。   The present invention relates to an accelerator system including an accelerator and a beam transport system, and more particularly to an accelerator system in which beam energy is changed.

近年、粒子加速器システムは、これまでの高エネルギー物理学の研究用はもとより、放射線同位元素の生成や癌の粒子線治療等の医療用、材料照射等の工業用、種子照射などの農業利用等、様々な用途に用いられており、また一台の加速器が多目的に使用されることもある。   In recent years, particle accelerator systems have been used not only for research on high energy physics so far, but also for medical use such as generation of radioisotopes and particle beam therapy for cancer, industrial use such as material irradiation, agricultural use such as seed irradiation, etc. It is used for various purposes, and a single accelerator may be used for multiple purposes.

一般に、加速器システムは、荷電粒子源で発生され入射された荷電粒子ビームを所定のエネルギーとなるまで加速する例えばシンクロトロン等の加速器と、この加速器から出射された荷電粒子ビームを照射装置へ輸送するビーム輸送系とを備えている。これら加速器及びビーム輸送系は、偏向電磁石、四極電磁石、及びステアリング電磁石等の電磁石を多数備えている。   In general, an accelerator system accelerates a charged particle beam generated and incident from a charged particle source to a predetermined energy, for example, an accelerator such as a synchrotron, and transports the charged particle beam emitted from the accelerator to an irradiation device. And a beam transport system. These accelerators and beam transport systems include many electromagnets such as a deflection electromagnet, a quadrupole electromagnet, and a steering electromagnet.

このような加速器システムの運転においては、通常、加速器側では例えば「入射→加速→出射→減磁」を1運転サイクルとする設定された電磁石の励磁パターンにより電磁石を励磁するパターン運転が行われ、またビーム輸送系では設定された励磁電流により電磁石を励磁する設定値運転が行われる。したがって、例えば一定のビームエネルギーで出射を行う場合には、加速器では出射時の励磁電流が一定であるパターン運転が行われ、ビーム輸送系ではそのエネルギーに対応した一定の設定励磁電流による設定値運転が行われる。   In the operation of such an accelerator system, normally, on the accelerator side, for example, a pattern operation is performed in which the electromagnet is excited by the excitation pattern of the electromagnet set as one operation cycle of “incidence → acceleration → extraction → demagnetization”, In the beam transport system, a set value operation for exciting the electromagnet with the set excitation current is performed. Thus, for example, when performing extraction with a constant beam energy, the accelerator performs a pattern operation in which the excitation current at the time of extraction is constant, and the beam transport system performs a set value operation with a constant set excitation current corresponding to the energy. Is done.

このような加速器システムのうち、例えば粒子線治療に用いられる加速器システムにおいては、ビームエネルギーにより荷電粒子の体内における深さ方向の飛距離(飛程)が定まるため、治療計画時に患者の患部の深さに対応したビームエネルギーが設定され、そのエネルギーで治療照射が行われる。したがって、治療対象である患者(患部)が変わる場合、ビームエネルギーを各患者(患部)ごとに設定された適切な値に変更して出射する必要がある。特に、細いビームを患部領域内に走査させるスキャニングと呼ばれる照射方式においては、患部を深さ方向に複数層に分割し各層ごとにビームを走査して患部領域を照射することから、層変更ごとにビームエネルギーを変更する必要があり、同一患者(患部)においても頻繁なビームエネルギーの変更が必要となる。   Among such accelerator systems, for example, in an accelerator system used for particle beam therapy, the distance (range) of charged particles in the body in the depth direction is determined by the beam energy. The beam energy corresponding to the height is set, and treatment irradiation is performed with the energy. Therefore, when the patient (affected part) to be treated changes, the beam energy needs to be changed to an appropriate value set for each patient (affected part) and emitted. In particular, in an irradiation method called scanning in which a thin beam is scanned into the affected area, the affected area is divided into a plurality of layers in the depth direction, and the affected area is irradiated by scanning the beam for each layer. It is necessary to change the beam energy, and it is necessary to frequently change the beam energy even in the same patient (affected part).

加速器システムの運転においてこのようにビームエネルギーを変更する場合、加速器では出射時の励磁電流が異なるパターン運転に、またビーム輸送系では設定励磁電流が異なる設定値運転に変更する必要がある。このように電磁石の励磁電流を変化させる場合、電磁石の運転履歴、即ち電磁石のヒステリシス(磁気履歴)を消すために、初期化運転が必要となる。従来、この加速器システムの初期化運転の運転方法として、加速器及びビーム輸送系の電磁石群を同時に最大電流で励磁するものがある(例えば、特許文献1参照。)
特許第2857598号公報(第7図)
When the beam energy is changed in this way in the operation of the accelerator system, it is necessary to change to a pattern operation in which the excitation current at the time of extraction is different in the accelerator, and to a set value operation in which the set excitation current is different in the beam transport system. When the excitation current of the electromagnet is changed in this way, an initialization operation is necessary to erase the operation history of the electromagnet, that is, the hysteresis (magnetic history) of the electromagnet. Conventionally, as an operation method of the initialization operation of the accelerator system, there is one in which the accelerator and the electromagnet group of the beam transport system are simultaneously excited with a maximum current (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2857598 (FIG. 7)

上記従来技術においては、加速器及びビーム輸送系の全ての電磁石について同時に最大電流で励磁することにより、加速器システムの初期化運転を行う。したがって、初期化運転時には多数の電磁石に対し各電磁石の励磁電流値を同時に最大とする必要があるため、電力系統に対する負荷が非常に大きくなっていた。   In the above prior art, the accelerator system is initialized by exciting all the electromagnets of the accelerator and the beam transport system simultaneously with the maximum current. Therefore, since it is necessary to simultaneously maximize the excitation current value of each electromagnet for a large number of electromagnets during the initialization operation, the load on the power system has become very large.

本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統に対する負荷を小さくすることができる加速器システム及びその運転方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an accelerator system that can reduce a load on an electric power system and an operation method thereof.

上記した目的を達成する本発明の特徴は、荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器と、前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源と、初期化運転において、前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化を行った後に前記加速器に属する電磁石の初期化を行うように、前記電磁石電源を制御する制御装置とを備えたことにある。これにより、加速器に属する電磁石の初期化とビーム輸送系に属する電磁石の初期化とのタイミングをずらして加速器システムの初期化運転を行うことができるので、初期化運転に必要な電力を低減することができ、電力系統に対する負荷を小さくできる。さらに、このようにタイミングをずらすことにより、ビーム輸送系に属する電磁石の初期化を完了させて略一定の励磁電流による運転(通常運転)とした後に、加速器に属する電磁石の初期化を行うことが可能となる。このように、ビーム輸送系側の電力が平準化された後に加速器側の初期化を行うことができるので、電力系統に与える擾乱を低減することができ、これによっても電力系統に対する負荷を小さくできる。   The feature of the present invention that achieves the above-described object is that an accelerator that accelerates a charged particle beam to a set energy, a beam transport system that transports the charged particle beam emitted from the accelerator, the accelerator, and the accelerator An electromagnet power source for exciting an electromagnet provided in a beam transport system, and the electromagnet power source so as to initialize the electromagnet belonging to the accelerator after the electromagnet belonging to the beam transport system in the initialization operation. And a control device for controlling the operation. As a result, the initialization operation of the accelerator system can be performed by shifting the timing of the initialization of the electromagnet belonging to the accelerator and the initialization of the electromagnet belonging to the beam transport system, thereby reducing the power required for the initialization operation. The load on the power system can be reduced. Furthermore, by shifting the timing in this manner, the electromagnet belonging to the accelerator can be initialized after the initialization of the electromagnet belonging to the beam transport system is completed and the operation is performed with a substantially constant excitation current (normal operation). It becomes possible. In this way, the initialization on the accelerator side can be performed after the power on the beam transport system side is leveled, so disturbances to the power system can be reduced, and this can also reduce the load on the power system. .

本発明によれば、電力系統に対する負荷を小さくすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the load with respect to an electric power grid | system can be made small.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を癌等の治療を行う粒子線治療システムに適用した例である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiment is an example in which the present invention is applied to a particle beam therapy system for treating cancer or the like.

(実施形態1)
図1は本発明の好適な一実施形態である粒子線治療システムの全体構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a particle beam therapy system according to a preferred embodiment of the present invention.

この図1において、本実施形態の粒子線治療システムは、イオンビーム(荷電粒子ビーム)を所定のエネルギーとなるまで加速する加速器1と、この加速器1で加速され出射されたイオンビームを図示しない回転ガントリーの照射装置に輸送するビーム輸送系2と、上記加速器1に多数備えられる電磁石群をそれぞれ励磁する加速器電磁石電源(電磁石電源)3及び上記ビーム輸送系2に多数備えられる電磁石群をそれぞれ励磁する輸送系電磁石電源(電磁石電源)4の制御を行う制御装置5とを有している。   In FIG. 1, the particle beam therapy system of this embodiment includes an accelerator 1 that accelerates an ion beam (charged particle beam) to a predetermined energy, and a rotation (not shown) of the ion beam accelerated and emitted by the accelerator 1. The beam transport system 2 transported to the gantry irradiation device, the accelerator electromagnet power source (electromagnet power source) 3 for exciting the electromagnet groups provided in the accelerator 1 and the electromagnet group provided in the beam transport system 2 are respectively excited. And a control device 5 that controls the transport system electromagnet power source (electromagnet power source) 4.

加速器1は、入射装置6と主加速器7とからなる。本実施形態では、主加速器7として例えばシンクロトロンを用いている(以下、シンクロトロン7と呼称する)。入射装置6はイオン源8、入射セプタム電磁石SM1を含む入射輸送系9等からなる。この入射装置6は常に略一定のエネルギーのイオンビームをシンクロトロン7に入射するため、入射輸送系9に備えられる電磁石電源はほぼ一定の励磁電流によって通電されている。   The accelerator 1 includes an incident device 6 and a main accelerator 7. In the present embodiment, for example, a synchrotron is used as the main accelerator 7 (hereinafter referred to as synchrotron 7). The incident device 6 includes an ion source 8, an incident transport system 9 including an incident septum electromagnet SM1, and the like. Since this incident device 6 always injects an ion beam of substantially constant energy into the synchrotron 7, the electromagnet power source provided in the incident transport system 9 is energized with a substantially constant excitation current.

シンクロトロン7に備えられる電磁石群は、複数(本実施形態では6つ)の偏向電磁石B、複数(本実施形態では12個)の4極電磁石Q、複数(本実施形態では3つ)の6極電磁石SX1〜SX3、及び複数(本実施形態では7つ)のステアリング電磁石St1〜st7等から構成される。なお、これら以外に8極電磁石が設けられる場合もある。また、上記各電磁石の数は設計により変わる場合があり、これに限定するものではない。さらに、実際には入出射のための特殊な電磁石等があるが、本発明とは直接の関係がないため図示及び説明を省略する。   The synchrotron 7 includes a plurality of (six in this embodiment) deflection electromagnets B, a plurality (12 in this embodiment) four-pole electromagnets Q, and a plurality (three in this embodiment) of six. It is composed of polar electromagnets SX1 to SX3 and a plurality (seven in this embodiment) of steering electromagnets St1 to st7. In addition to these, an octopole electromagnet may be provided. The number of each electromagnet may vary depending on the design and is not limited to this. Furthermore, there are actually special electromagnets for entering and exiting, but since they are not directly related to the present invention, illustration and explanation are omitted.

上記6つの偏向電磁石Bは1台の電磁石電源B-psにより直列励磁され、複数の収束4極及び発散4極を含む上記12個の4極電磁石Qは1台の電磁石電源Q-psにより直列励磁される。また、3つの6極電磁石SX1〜SX3は電磁石電源SX1-ps〜SX3-psによりそれぞれ個別に励磁され、7つのステアリング電磁石St1〜st7は電磁石電源St1-ps〜St7-psによりそれぞれ個別に励磁される。これらの電磁石電源B-ps,Q-ps,SX1-ps〜SX3-ps,St1-ps〜St7-psは、上記加速器電磁石電源3に備えられている。   The six deflection electromagnets B are serially excited by one electromagnet power source B-ps, and the twelve quadrupole electromagnets Q including a plurality of converging 4-poles and diverging 4-poles are serially connected by one electromagnet power source Q-ps. Excited. The three hexapole magnets SX1 to SX3 are individually excited by the electromagnetic power sources SX1-ps to SX3-ps, and the seven steering magnets St1 to st7 are individually excited by the electromagnetic power sources St1-ps to St7-ps. The These electromagnet power supplies B-ps, Q-ps, SX1-ps to SX3-ps, and St1-ps to St7-ps are provided in the accelerator electromagnet power supply 3 described above.

ビーム輸送系4に備えられる電磁石群は、複数の偏向電磁石HB1〜HBn、複数の4極電磁石HQ1〜HQn、複数のステアリング電磁石HSt1〜HStn等から構成され、その数は合わせて100台前後である(なお、この台数に限定するものではない)。これらビーム輸送系2の各電磁石はそれぞれ個別に1台の電磁石電源によって励磁される。すなわち、偏向電磁石HB1〜HBnは電磁石電源HB1-ps〜HBn-psによりそれぞれ励磁され、4極電磁石HQ1〜HQnは電磁石電源HQ1-ps〜HQn-psによりそれぞれ励磁され、ステアリング電磁石HSt1〜HStnは電磁石電源HSt1-ps〜HStn-psによりそれぞれ励磁される。これらの電磁石電源HB1-ps〜HBn-ps,HQ1-ps〜HQn-ps,HSt1-ps〜HStn-psは、上記輸送系電磁石電源4に備えられている。   The electromagnet group provided in the beam transport system 4 is composed of a plurality of deflection electromagnets HB1 to HBn, a plurality of quadrupole electromagnets HQ1 to HQn, a plurality of steering electromagnets HSt1 to HStn, etc., and the total number is around 100 units. (It is not limited to this number). Each electromagnet of these beam transport systems 2 is individually excited by one electromagnet power source. That is, the deflection electromagnets HB1 to HBn are excited by the electromagnet power supplies HB1-ps to HBn-ps, respectively, and the quadrupole electromagnets HQ1 to HQn are respectively excited by the electromagnet power supplies HQ1-ps to HQn-ps, and the steering electromagnets HSt1 to HStn are electromagnets Excited by power supplies HSt1-ps to HStn-ps. These electromagnet power supplies HB1-ps to HBn-ps, HQ1-ps to HQn-ps, and HSt1-ps to HStn-ps are provided in the transport system electromagnet power supply 4.

図2は制御装置5の内部構成を模式的に示す図である。なお、この図2においては、シンクロトロン7の偏向電磁石B、4極電磁石Q、6極電磁石SX1〜SX3、ステアリング電磁石St1〜St7、及び出射セプタムSM2を加速器側の電磁石とする。なお、入射装置6に備えられる電磁石については、シンクロトロン7側と比べて要求電力が小さく無視できることから、ここでは加速器側の電磁石に含めていない。これら加速器側の電磁石は略台形形状となる電流パターンで励磁されるパターン電磁石であり、前述したように制御装置5の制御に基づき加速器電磁石電源3により励磁され、パターン運転を行う。一方、ビーム輸送系2の電磁石である変更電磁石HB1〜HBn、4極電磁石HQ1〜HQn及びステアリング電磁石HSt1〜HStnを輸送系側の電磁石とする。これら輸送系側の電磁石は、前述したように制御装置5の制御に基づき輸送系電磁石電源4によって輸送するビームエネルギーに対応した電流設定値で励磁され、設定値運転を行う。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the control device 5. In FIG. 2, the deflecting electromagnet B, the quadrupole electromagnet Q, the hexapole electromagnets SX1 to SX3, the steering electromagnets St1 to St7, and the exit septum SM2 of the synchrotron 7 are the electromagnets on the accelerator side. The electromagnet provided in the incident device 6 is not included in the accelerator-side electromagnet because the required power is small and negligible compared to the synchrotron 7 side. These accelerator-side electromagnets are pattern electromagnets that are excited with a substantially trapezoidal current pattern, and are excited by the accelerator electromagnet power source 3 based on the control of the control device 5 as described above to perform pattern operation. On the other hand, the modified electromagnets HB1 to HBn, the quadrupole electromagnets HQ1 to HQn and the steering electromagnets HSt1 to HStn, which are electromagnets of the beam transport system 2, are used as the electromagnets on the transport system side. These electromagnets on the transport system side are excited with a current set value corresponding to the beam energy transported by the transport system electromagnet power source 4 based on the control of the control device 5 as described above, and perform set value operation.

図2に示すように、制御装置5は、記憶装置15と、この記憶装置15に記憶された電流指令値を加速器電磁石電源3に出力する出力装置16、及び上記記憶装置15に記憶された電流指令値を輸送系電磁石電源4に出力する出力装置17を内蔵している。   As shown in FIG. 2, the control device 5 includes a storage device 15, an output device 16 that outputs a current command value stored in the storage device 15 to the accelerator electromagnet power supply 3, and a current stored in the storage device 15. An output device 17 for outputting the command value to the transport electromagnet power source 4 is incorporated.

記憶装置15には、各電磁石の運転に必要な電流指令値があらかじめ記憶(又は適宜入力してもよい)されている。図3はこの記憶装置15の記憶内容を模式的に説明する図である。   In the storage device 15, current command values necessary for the operation of each electromagnet are stored in advance (or may be input as appropriate). FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the storage contents of the storage device 15.

この図3に示すように、記憶装置15には、電磁石電源3,4に出力するための電流指令値が、加速器系の加速器系指令値18と輸送系の輸送系指令値19とに分けられて記憶されている。加速器系指令値18は、初期化運転に必要な初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)、通常の運転に必要な運転パターン(P1(B),P1(Q),…)等により構成されており、輸送系指令値19は、同様に初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)、通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)等により構成されている。さらに、これらの電流指令値18,19は、電磁石電源に出力する際の繰り返し回数を各指令値毎にそれぞれ有する。出力装置16、出力装置17は、指定されたパターンをこの繰り返し回数分出力するようになっている。   As shown in FIG. 3, in the storage device 15, the current command value to be output to the electromagnet power sources 3 and 4 is divided into an accelerator system command value 18 for the accelerator system and a transport system command value 19 for the transport system. Is remembered. The accelerator system command value 18 includes an initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Necessary for initialization operation, an operation pattern (P1 (B), P1 (Q),. ) And the like, and the transport system command value 19 similarly includes a current command value for initialization operation (INIT (HB1), INIT (HQ1),...), A current command value for normal operation (C1 (HB1 ), C1 (HQ1),... Further, these current command values 18 and 19 have the number of repetitions for outputting to the electromagnet power source for each command value. The output device 16 and the output device 17 are configured to output the designated pattern for the number of repetitions.

上記初期化運転に必要な電流指令値は、この図3に示すように加速器側は略台形形状のパターン、輸送系側は略矩形波状のパターンで与えられ、電流指令値の大きさの範囲は最小値0%から最大値100%の間である。本実施形態では加速器側及び輸送系側の双方について繰り返し回数を3とするので、初期化運転時においては、加速器1では初期化パターンを3回(3周期)繰り返し、ビーム輸送系2でも初期化パターン(矩形波)を3回(3周期)繰り返す。なお、ここでは初期化運転のパターン繰り返し回数を3回としているが、これに限らず、1回若しくは2回、又は4回以上としてもよい。   As shown in FIG. 3, the current command value necessary for the initialization operation is given as a substantially trapezoidal pattern on the accelerator side and a substantially rectangular wave pattern on the transport system side. The range of the magnitude of the current command value is It is between the minimum value 0% and the maximum value 100%. In this embodiment, the number of repetitions is set to 3 for both the accelerator side and the transport system side. Therefore, during the initialization operation, the initialization pattern is repeated three times (three periods) in the accelerator 1, and the beam transport system 2 is also initialized. The pattern (rectangular wave) is repeated 3 times (3 periods). Here, the number of times the initialization operation pattern is repeated is set to three, but is not limited thereto, and may be one, two, or four or more times.

図2に戻り、制御装置5はさらにシーケンサ(遅延装置)20を内蔵している。シーケンサ20の機能を以下に説明する。   Returning to FIG. 2, the control device 5 further includes a sequencer (delay device) 20. The function of the sequencer 20 will be described below.

初期化運転が開始されると、まずシーケンサ20から出力装置17に対し初期化開始指令21が出力される。出力装置17は、初期化開始指令21を受け、輸送系電磁石電源4に対し輸送系指令値19の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を繰り返し回数分(本実施形態では3回分)出力した後、通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力する。ビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、輸送系電磁石電源4の各電磁石電源の初期化完了信号22がシーケンサ20に出力される。輸送系電磁石電源4の全ての初期化完了信号22がシーケンサ20に入力されると、シーケンサ20のロジックAND1からロジックAND2を経由して出力装置16に対し、加速器系初期化開始指令23が出力される。出力装置16は、初期化開始指令23を受け、加速器電磁石電源3に対し加速器側指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q,…)を繰り返し回数分出力し、通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。加速器1の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、加速器電磁石電源3の各電磁石電源の初期化完了信号24がシーケンサ20に出力される。加速器電磁石電源3の全ての初期化完了信号24がシーケンサ20に入力されると、ロジックAND3から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する。   When the initialization operation is started, an initialization start command 21 is first output from the sequencer 20 to the output device 17. The output device 17 receives the initialization start command 21 and repeats the current command value (INIT (HB1), INIT (HQ1),...) For the transport system command value 19 for the transport system command value 19 repeatedly. After outputting the minute (in this embodiment, three times), the current command value for normal operation (C1 (HB1), C1 (HQ1),...) Is outputted. When the initialization operation of each electromagnet of the beam transport system 2 is completed, an initialization completion signal 22 of each electromagnet power source of the transport system electromagnet power source 4 is output to the sequencer 20. When all initialization completion signals 22 of the transport system electromagnet power supply 4 are input to the sequencer 20, an accelerator system initialization start command 23 is output from the logic AND1 of the sequencer 20 to the output device 16 via the logic AND2. The Upon receiving the initialization start command 23, the output device 16 outputs the initialization pattern (INIT (B), INIT (Q,...) Of the accelerator side command value 18 to the accelerator electromagnet power source 3 for the number of times of repetition, and performs normal operation. Pattern (P1 (B), P1 (Q), ...) When the initialization operation of each electromagnet of the accelerator 1 is completed, the initialization completion signal 24 of each electromagnet power supply of the accelerator electromagnet power supply 3 is sent to the sequencer 20 When all the initialization completion signals 24 of the accelerator electromagnet power supply 3 are input to the sequencer 20, an accelerator system whole initialization completion signal 25 is issued from the logic AND3, and the process proceeds to treatment start.

以上のようなシーケンサ20の機能により、制御装置5から輸送系電磁石電源4及び加速器電磁石電源3に出力される電流指令値の時間変化を図4に示す。なお、煩雑防止のため、この図4では輸送系電磁石電源4及び加速器電磁石電源3についてそれぞれ2つの電磁石分の電流指令値のみ示している。   FIG. 4 shows the time change of the current command value output from the control device 5 to the transport system electromagnet power supply 4 and the accelerator electromagnet power supply 3 by the function of the sequencer 20 as described above. In FIG. 4, only current command values for two electromagnets are shown for the transport electromagnet power supply 4 and the accelerator electromagnet power supply 3 for the purpose of preventing complexity.

この図4に示すように、初期化運転を開始すると、まず輸送系電磁石電源4に対して3回分の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を出力し、ビーム輸送系2の全電磁石の初期化が完了したら、輸送系電磁石電源4に対して通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力すると共に、加速器電磁石電源3に対して3回分の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q,…)を出力し、加速器1の全電磁石の初期化が完了したら、加速器電磁石電源3に対して通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。   As shown in FIG. 4, when the initialization operation is started, the current command values (INIT (HB1), INIT (HQ1),...) For the initialization operation are first output to the transport electromagnet power source 4. When initialization of all the electromagnets in the beam transport system 2 is completed, the current command values for normal operation (C1 (HB1), C1 (HQ1),...) Are output to the transport system electromagnet power source 4 and the accelerator. When the initialization pattern for three times (INIT (B), INIT (Q,...) Is output to the electromagnet power source 3 and initialization of all the electromagnets in the accelerator 1 is completed, the normal operation for the accelerator electromagnet power source 3 is performed. The pattern (P1 (B), P1 (Q), ...) is output.

以上のような構成である本実施形態の粒子線治療システムの動作を説明する。
まず、イオンビームの加速を行う前に、加速器システムの初期化運転、すなわち電磁石のヒステリシス(磁気履歴)を消すことを目的に加速器1及びビーム輸送系2に備えられる電磁石の初期化を行う。すなわち、前述したようにシーケンサ20から出力装置17に初期化開始指令21が出力され、輸送系指令値19の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)が輸送系電磁石電源4に対して3回出力され、まずビーム輸送系2の電磁石の初期化が行われる。初期化が完了すると、出力装置17から続けて通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)が輸送系電磁石電源4に対して出力され、ビーム輸送系2のビームエネルギーに応じた略一定の設定励磁電流による設定値運転が行われる。また、シーケンサ20から出力装置16に加速器系初期化開始指令23が出力され、加速器系指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)が加速器電磁石電源3に対して3回出力され、加速器1の電磁石の初期化が行われる。加速器1の電磁石の初期化が完了すると、続けて通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)が加速器電磁石電源3に出力され、加速器1の「入射→加速→出射→減磁」を1運転サイクルとするパターン運転が行われる。
The operation of the particle beam therapy system according to this embodiment having the above-described configuration will be described.
First, before accelerating the ion beam, initialization of the accelerator system, that is, initialization of the electromagnets provided in the accelerator 1 and the beam transport system 2 is performed for the purpose of eliminating the hysteresis (magnetic history) of the electromagnet. That is, as described above, the initialization start command 21 is output from the sequencer 20 to the output device 17, and the current command values (INIT (HB1), INIT (HQ1),. It is output three times to the transport system electromagnet power source 4, and first the electromagnet of the beam transport system 2 is initialized. When the initialization is completed, current command values (C1 (HB1), C1 (HQ1),...) For normal operation are continuously output from the output device 17 to the transport system electromagnet power source 4 and the beam of the beam transport system 2 A set value operation is performed with a substantially constant set excitation current corresponding to the energy. Further, an accelerator system initialization start command 23 is output from the sequencer 20 to the output device 16, and an initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Of the accelerator system command value 18 is sent to the accelerator electromagnet power source 3. It is output three times, and the electromagnet of the accelerator 1 is initialized. When the initialization of the accelerator 1 electromagnet is completed, the normal operation pattern (P1 (B), P1 (Q),...) Is output to the accelerator electromagnet power supply 3 and the accelerator 1 “injection → acceleration → extraction → decrease” Pattern operation is performed with “magnetic” as one operation cycle.

以上のようにして初期化運転が完了すると、加速器システムの通常運転が行われる。この通常運転においては、イオン源8で発生したイオン(例えば、陽イオン(または炭素イオン))が入射輸送系9を通ってシンクロトロン7に入射される。このとき、シンクロトロン7の偏向電磁石Bや4極電磁石Q等の各種電磁石に導かれる励磁電流は、前述した制御装置5の制御に基づき加速器電磁石電源3により入射用の電流設定値に略一定に保持されている。このシンクロトロン7において、イオンビームは、図示しない加速用高周波電源からの高周波電力の印加によってエネルギーを与えられて加速される。このとき、シンクロトロン7の各種電磁石の電流値は、制御装置5の制御に基づき加速器電磁石電源3によってビームエネルギーの増加に合わせて増加するように制御される。そして、シンクロトロン7内を周回するイオンビームは、設定されたエネルギー(例えば100〜200MeV)まで加速された後、シンクロトロン7から出射される。すなわち、図示しない出射用高周波電源からの高周波が周回しているイオンビームに印加され、安定限界内で周回しているイオンビームが安定限界外に移行し、出射用デフレクタ(図示せず)を通って出射される。なお、このイオンビームの出射の際には、シンクロトロン7の各種電磁石に導かれる電流が出射用の電流設定値に略一定に保持され、安定限界もほぼ一定に保持されている。   When the initialization operation is completed as described above, normal operation of the accelerator system is performed. In this normal operation, ions (for example, positive ions (or carbon ions)) generated in the ion source 8 are incident on the synchrotron 7 through the incident transport system 9. At this time, the excitation current led to various electromagnets such as the deflection electromagnet B and the quadrupole electromagnet Q of the synchrotron 7 is made substantially constant to the incident current set value by the accelerator electromagnet power source 3 based on the control of the control device 5 described above. Is retained. In the synchrotron 7, the ion beam is accelerated by being given energy by application of high-frequency power from an acceleration high-frequency power source (not shown). At this time, the current values of the various electromagnets of the synchrotron 7 are controlled by the accelerator electromagnet power source 3 based on the control of the control device 5 so as to increase as the beam energy increases. The ion beam circulating in the synchrotron 7 is accelerated to a set energy (for example, 100 to 200 MeV) and then emitted from the synchrotron 7. That is, a high frequency from an extraction high-frequency power source (not shown) is applied to the circulating ion beam, and the ion beam circulating within the stability limit moves outside the stability limit and passes through the extraction deflector (not shown). Are emitted. Note that when the ion beam is emitted, the current guided to the various electromagnets of the synchrotron 7 is held substantially constant at the current setting value for extraction, and the stability limit is also kept substantially constant.

シンクロトロン7から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系2により、3つの治療室のうち選択された治療室の図示しない回転ガントリーに設けられた照射装置に輸送される。このとき、ビーム輸送系2の各種電磁石のうち上記選択された治療室(コース)に対応する電磁石に導かれる電流は、前述した制御装置5の制御に基づき輸送系電磁石電源4によって、シンクロトロン7から出射されたイオンビームのエネルギーに応じた電流設定値に保持されている。そして、照射装置に輸送されたイオンビームは、照射装置から治療台10上の患者11の患部に対して照射される。   The ion beam emitted from the synchrotron 7 is transported by the beam transport system 2 to an irradiation device provided in a rotating gantry (not shown) of a treatment room selected from the three treatment rooms. At this time, the current guided to the electromagnet corresponding to the selected treatment room (course) among the various electromagnets of the beam transport system 2 is synchronized with the synchrotron 7 by the transport system electromagnet power source 4 based on the control of the control device 5 described above. Is maintained at a current setting value corresponding to the energy of the ion beam emitted from the. Then, the ion beam transported to the irradiation device is irradiated from the irradiation device to the affected part of the patient 11 on the treatment table 10.

以上のようにして治療照射が行われ、照射が終了して患者11(又は治療対象の患部)が変わる場合には、ビームエネルギーを変更するため、再度上述した手順と同様の手順により加速器システムの初期化運転が行われる。このとき、記憶装置15に記憶された輸送系側の通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)及び加速器側の通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)は、新しい患者11(又は患部)に対応した電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)及び運転パターン(P1(B),P1(Q),…)に書き換えられており、初期化運転完了後には、その新しい電流指令値及び運転パターンに基づき、上述した加速器システムの通常運転が行われる。   When the treatment irradiation is performed as described above and the irradiation is completed and the patient 11 (or the affected part to be treated) is changed, the beam energy is changed. Initialization operation is performed. At this time, the current command value for normal operation (C1 (HB1), C1 (HQ1),...) Stored in the storage device 15 and the normal operation pattern (P1 (B), P1 ( Q), ...) are the current command values (C1 (HB1), C1 (HQ1), ...) and operation patterns (P1 (B), P1 (Q), ...) corresponding to the new patient 11 (or affected part). After the initialization operation is completed, normal operation of the accelerator system described above is performed based on the new current command value and operation pattern.

以上説明した実施形態1によれば、図4に示したようにビーム輸送系2の電磁石の初期化と加速器1の電磁石の初期化とのタイミングをずらして加速器システムの初期化運転を行うことができるので、初期化運転に必要な電力を低減することができ、電力系統に対する負荷を小さくできる。さらに、このようにタイミングをずらすことにより、ビーム輸送系2の電磁石の初期化を完了させて略一定の設定励磁電流による通常運転とした後に、シンクロトロン7の電磁石の初期化を行うことができる。このようにして、輸送系側の電力が平準化された後に加速器側の初期化を行うことができるので、電力系統に与える擾乱を低減することができ、これによっても電力系統に対する負荷を小さくすることができる。   According to the first embodiment described above, the initialization operation of the accelerator system can be performed by shifting the timing of the initialization of the electromagnet of the beam transport system 2 and the initialization of the electromagnet of the accelerator 1 as shown in FIG. Therefore, the power required for the initialization operation can be reduced, and the load on the power system can be reduced. Further, by shifting the timing in this way, the electromagnet of the synchrotron 7 can be initialized after the initialization of the electromagnet of the beam transport system 2 is completed and the normal operation is performed with a substantially constant set excitation current. . In this way, initialization on the accelerator side can be performed after the power on the transport system side is leveled, so disturbances to the power system can be reduced, and this also reduces the load on the power system. be able to.

(実施形態2)
図5は本実施形態の制御装置5Aの内部構成を模式的に示す図であり、上記実施形態1の図2に対応する図である。図2と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a diagram schematically showing the internal configuration of the control device 5A of the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. Components similar to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態では、ビーム輸送系2の電磁石群を複数のグループに分ける。本例ではグループの数は2とする。このとき、各グループに属する電磁石の初期化電流の最大値の総和が、それぞれのグループで等しくなるようにグループ分けがされている。この図5に示すように、第1の輸送系電磁石電源(電磁石電源)4Aにより第1のグループの電磁石の励磁を行い、第2の輸送系電磁石電源(電磁石電源)4Bにより第2のグループの電磁石の励磁が行われる。   In this embodiment, the electromagnet group of the beam transport system 2 is divided into a plurality of groups. In this example, the number of groups is 2. At this time, the grouping is performed so that the sum of the maximum values of the initialization currents of the electromagnets belonging to each group is equal in each group. As shown in FIG. 5, the first group of electromagnets (electromagnet power source) 4A excites the first group of electromagnets, and the second group of transport electromagnet power sources (electromagnet power source) 4B excites the second group. The electromagnet is excited.

図6は本実施形態における記憶装置15の記憶内容を模式的に説明する図であり、上記実施形態1の図3に対応する図である。図3と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the storage contents of the storage device 15 in the present embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. Portions similar to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

この図6に示すように、第1の輸送系電磁石電源4Aに出力する輸送系指令値19Aと第2の輸送系電磁石電源4Bに出力する輸送系指令値19Bとは、通常運転用の電流指令値については同等であるが、矩形波状の初期化運転用の電流指令値については、位相を180°ずらした形状としている。すなわち、第1のグループに係わる指令値(輸送系指令値19A)側は最小電流から開始する波形とし、第2のグループに係わる指令値(輸送系指令値19B)側は逆に最大電流から開始する波形となっている。このとき、これら輸送系指令値19Aと輸送系指令値19Bとは、矩形波の最大値と最小値の時間幅は等しくなっている。このことは電流整定時間が電流指令最大値の場合と最小値の場合が等しいことから、合理的といえる。また、矩形波の最大値の時間幅(=最小値の時間)は、全電磁石に対して等しくなっている。なお、加速器側指令値18については前述の実施形態1と同様である。   As shown in FIG. 6, the transport system command value 19A output to the first transport system electromagnet power source 4A and the transport system command value 19B output to the second transport system electromagnet power source 4B are current commands for normal operation. Although the values are the same, the rectangular wave-shaped current command value for initialization operation has a phase shifted by 180 °. That is, the command value (transport system command value 19A) side related to the first group has a waveform starting from the minimum current, and the command value (transport system command value 19B) side related to the second group starts from the maximum current. The waveform is At this time, the transport system command value 19A and the transport system command value 19B have the same time width between the maximum value and the minimum value of the rectangular wave. This is reasonable because the current settling time is equal to the current command maximum value and the minimum value. Further, the time width (= minimum value time) of the maximum value of the rectangular wave is the same for all electromagnets. The accelerator side command value 18 is the same as that in the first embodiment.

図5に戻り、制御装置5Aが内蔵するシーケンサ20Aの機能を説明する。
初期化運転が開始されると、シーケンサ20Aから出力装置16,17A,17Bにそれぞれ初期化開始指令21が出力される(後述の遅延回路27にも出力される)。これにより、出力装置16は加速器電磁石電源3に対し加速器側指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)を3回分出力した後、通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。また、出力装置17Aは第1の輸送系電磁石電源4Aに対し輸送系指令値19Aの初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を3回分出力した後、通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力する。さらに、出力装置17Bは第2の輸送系電磁石電源4Bに対し輸送系指令値19Bの初期化運転用の電流指令値(INIT(HB2),INIT(HQ2),…)を3回分出力した後、通常運転用の電流指令値(C1(HB2),C1(HQ2),…)を出力する。
Returning to FIG. 5, the function of the sequencer 20A built in the control device 5A will be described.
When the initialization operation is started, an initialization start command 21 is output from the sequencer 20A to the output devices 16, 17A, and 17B (also output to a delay circuit 27 described later). Thus, the output device 16 outputs the initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Of the accelerator side command value 18 to the accelerator electromagnet power source 3 three times, and then outputs the normal operation pattern (P1 (B ), P1 (Q), ...). Further, the output device 17A outputs the current command value (INIT (HB1), INIT (HQ1),. Outputs the current command value for normal operation (C1 (HB1), C1 (HQ1), ...). Further, the output device 17B outputs the current command value (INIT (HB2), INIT (HQ2),...) For the initialization operation of the transport system command value 19B to the second transport system electromagnet power source 4B three times, Outputs the current command value for normal operation (C1 (HB2), C1 (HQ2), ...).

以上により加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化が全て終了すると、遅延回路27から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する。この遅延回路27による遅延時間は、加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化に必要な時間に予め設定されている。なお、本実施形態では治療開始のタイミングを上記遅延回路27により設定するようにしたが、前述の実施形態1と同様に各電磁石電源3,4A,4Bからの初期化運転完了信号を用いて治療開始に移行するようにしてもよい。   When the initialization of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2 is completed as described above, the entire accelerator system initialization completion signal 25 is issued from the delay circuit 27, and the process proceeds to the start of treatment. The delay time by the delay circuit 27 is set in advance to a time required for initialization of each electromagnet of the accelerator 1 and the beam transport system 2. In this embodiment, the treatment start timing is set by the delay circuit 27, but the treatment is performed using the initialization operation completion signal from each of the electromagnet power supplies 3, 4A, 4B as in the first embodiment. You may make it transfer to a start.

以上のようなシーケンサ20Aの機能により、制御装置5Aから加速器電磁石電源3及び輸送系電磁石電源4A,4Bに出力される電流指令値の時間変化を図7に示す。   FIG. 7 shows the time change of the current command value output from the control device 5A to the accelerator electromagnet power source 3 and the transport system electromagnet power sources 4A and 4B by the function of the sequencer 20A as described above.

以上説明した実施形態2によれば、ビーム輸送系2の2グループに分けた電磁石の初期化運転を位相が180°ずれた電流指令値波形によってそれぞれ行うことにより、輸送系側の初期化運転に必要な電流が相殺され、輸送系全体をまとめて同じ電流指令値で初期化運転する場合に比較して1/2の電流値ですむことになる。したがって、電力系統に対する負荷を小さくできる。また、輸送系側の電流の上昇と下降が相殺されるため、電力系統に与える擾乱を低減することができ、これによっても電力系統に対する負荷を小さくすることができる。さらに、本実施形態では輸送系側の初期化運転に必要な電力を平準化できることから、輸送系側と加速器側の初期化運転を同時に並行して行う。これにより、輸送系側と加速器側の初期化運転をずらして行う前述の第1実施形態に比べ、初期化運転に必要な時間を短縮することができる。   According to the embodiment 2 described above, the initialization operation of the electromagnets divided into the two groups of the beam transport system 2 is performed by the current command value waveform whose phase is shifted by 180 °, so that the initialization operation on the transport system side is performed. The necessary current is canceled out, and the current value is half that of the case where the entire transportation system is collectively initialized with the same current command value. Therefore, the load on the power system can be reduced. In addition, since the increase and decrease in current on the transport system side are offset, the disturbance applied to the power system can be reduced, and the load on the power system can also be reduced. Furthermore, in this embodiment, since the electric power required for the initialization operation on the transportation system side can be leveled, the initialization operation on the transportation system side and the accelerator side is performed simultaneously in parallel. As a result, the time required for the initialization operation can be shortened as compared with the first embodiment in which the initialization operations on the transport system side and the accelerator side are shifted.

(実施形態3)
図8は本実施形態の制御装置5Bの内部構成を模式的に示す図であり、上記実施形態2の図5に対応する図である。図5と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a diagram schematically showing the internal configuration of the control device 5B of the present embodiment, and corresponds to FIG. 5 of the second embodiment. Portions similar to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施形態においても、前述の実施形態2と同様にビーム輸送系2の電磁石群を2グループに分ける。分け方については実施形態2と同様である。実施形態2と異なる点は、各グループに対応する第1及び第2の電磁石電源4A,4Bに対し同様の電流指令値をタイミングをずらして出力する点である。すなわち、本実施形態の記憶装置15には加速器系指令値18と輸送系指令値19とが記憶されており、その構成は前述の実施形態1と同様である。そして、輸送系指令値19をシーケンサ20Bにより各グループに対応する電磁石電源4A,4Bに対しタイミングをずらして出力する。以下、シーケンサ20Bの機能を説明する。   Also in this embodiment, the electromagnet group of the beam transport system 2 is divided into two groups as in the second embodiment. The dividing method is the same as that in the second embodiment. The difference from the second embodiment is that the same current command value is output at different timings to the first and second electromagnet power supplies 4A and 4B corresponding to each group. That is, the accelerator system command value 18 and the transport system command value 19 are stored in the storage device 15 of the present embodiment, and the configuration thereof is the same as that of the first embodiment. Then, the transport system command value 19 is output to the electromagnet power supplies 4A and 4B corresponding to each group by shifting the timing by the sequencer 20B. Hereinafter, the function of the sequencer 20B will be described.

初期化運転が開始されると、シーケンサ20Bから出力装置16,17Aにそれぞれ初期化開始指令21が出力される(後述の遅延回路28及び遅延回路29にも出力される)。これにより、出力装置16は加速器電磁石電源3に対し加速器側指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)を3回分出力した後、通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。また、出力装置17Aは第1の電磁石電源4Aに対し輸送系指令値19の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を3回分出力した後、通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力する。   When the initialization operation is started, an initialization start command 21 is output from the sequencer 20B to the output devices 16 and 17A (also output to a delay circuit 28 and a delay circuit 29 described later). Thus, the output device 16 outputs the initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Of the accelerator side command value 18 to the accelerator electromagnet power source 3 three times, and then outputs the normal operation pattern (P1 (B ), P1 (Q), ...). Further, the output device 17A outputs the current command value (INIT (HB1), INIT (HQ1),...) For the initialization operation of the transport system command value 19 to the first electromagnet power source 4A three times, and then performs normal operation. Current command values (C1 (HB1), C1 (HQ1), ...) are output.

次に、所定の時間遅れて遅延回路(遅延装置)28から初期化開始指令21が出力装置17Bに対して出力される。なお、この遅延回路28による遅延時間は、輸送系指令値19の矩形波の最大値(最小値)の時間幅に設定されている。これにより、出力装置17Bは第2の輸送系電磁石電源4Bに対し輸送系指令値19の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を3回分出力した後、
通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力する。
Next, an initialization start command 21 is output from the delay circuit (delay device) 28 to the output device 17B with a predetermined time delay. The delay time by the delay circuit 28 is set to the time width of the maximum value (minimum value) of the rectangular wave of the transport system command value 19. As a result, the output device 17B outputs the current command value (INIT (HB1), INIT (HQ1),...) For the initialization operation of the transport system command value 19 to the second transport system electromagnet power source 4B three times. ,
Outputs the current command value for normal operation (C1 (HB1), C1 (HQ1), ...).

以上により加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、遅延回路29から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する。この遅延回路29の遅延時間は、加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化に必要な時間に予め設定されている。なお、本実施形態では治療開始のタイミングを上記遅延回路29により設定するようにしたが、前述の実施形態1と同様に各電磁石電源3,4A,4Bからの初期化運転完了信号を用いて治療開始に移行するようにしてもよい。   When all the initialization operations of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2 are completed as described above, the entire accelerator system initialization completion signal 25 is issued from the delay circuit 29, and the treatment is started. The delay time of the delay circuit 29 is set in advance to a time required for initialization of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2. In the present embodiment, the treatment start timing is set by the delay circuit 29, but the treatment is performed using the initialization operation completion signal from each of the electromagnet power sources 3, 4A, 4B as in the first embodiment. You may make it transfer to a start.

以上のようなシーケンサ20Bの機能により、制御装置5Bから加速器電磁石電源3及び輸送系電磁石電源4A,4Bに出力される電流指令値の時間変化を図9に示す。   FIG. 9 shows the time change of the current command value output from the control device 5B to the accelerator electromagnet power supply 3 and the transport system electromagnet power supplies 4A and 4B by the function of the sequencer 20B as described above.

以上説明した本実施形態によれば、上記実施形態2と同様の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

なお、以上の実施形態2及び実施形態3においては、ビーム輸送系2の電磁石群を2グループに分けるようにしたが、グループ数はこれに限らず、さらに多くてもよい。例えば3グループに分類するのであれば、第1のグループと第2及び第3のグループに属する電磁石の初期化電流の最大値の総和がそれぞれ等しくなるようにグループ分けすればよいし、例えば4グループであれば第1及び第2グループと第3及び第4グループに属する電磁石の初期化電流の最大値の総和がそれぞれ等しくなるようにすれば足りる。   In Embodiments 2 and 3 described above, the electromagnet group of the beam transport system 2 is divided into two groups, but the number of groups is not limited to this and may be increased. For example, if it is classified into 3 groups, it may be grouped so that the sum of the maximum values of the initialization currents of the electromagnets belonging to the first group and the second and third groups is equal, for example, 4 groups. Then, it is sufficient that the sum of the maximum values of the initialization currents of the electromagnets belonging to the first and second groups and the third and fourth groups is equal.

(実施形態4)
図10は本実施形態の制御装置5Cの内部構成を模式的に示す図であり、前述の実施形態1の図2等に対応する図である。図2等と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a diagram schematically showing the internal configuration of the control device 5C of the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 and the like of the first embodiment described above. The same parts as those in FIG.

本実施形態の記憶装置15に記憶される初期化電流指令値18,19の構成及び出力装置16,17の構成は前述の実施形態1と同様であるので説明を省略する。   Since the configurations of the initialization current command values 18 and 19 and the configurations of the output devices 16 and 17 stored in the storage device 15 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態では、輸送系電磁石電源4に対する電流指令値を各電磁石に対応する各電磁石電源ごとに個別に与える。すなわち、シーケンサ20Cにより出力装置17に対し初期化開始指令21を電磁石電源ごとに個別に出力する。具体的には、図10に示すように、シーケンサ20Cにおいて初期化開始指令21は遅延回路(遅延装置)30に入力され、同回路内の各電磁石電源に対応した遅延回路30-b2〜30-st2〜・・・により順次遅延される。これにより、初期化開始指令21は出力装置17に対して順次出力され、それらを受けた出力装置17は輸送系指令値19をまず輸送系電磁石電源HB1-psに出力し、順次、HB2-ps〜Hst2-ps〜・・・に出力する。その結果、輸送系電磁石電源4の各電磁石電源により対応するビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が順次行われる。   In this embodiment, the current command value for the transport system electromagnet power supply 4 is individually given for each electromagnet power supply corresponding to each electromagnet. That is, the sequencer 20C outputs the initialization start command 21 to the output device 17 individually for each electromagnet power source. Specifically, as shown in FIG. 10, the initialization start command 21 is input to the delay circuit (delay device) 30 in the sequencer 20C, and the delay circuits 30-b2 to 30- corresponding to the respective electromagnet power supplies in the circuit. Delayed sequentially by st2 to. As a result, the initialization start command 21 is sequentially output to the output device 17, and the output device 17 that has received them first outputs the transport system command value 19 to the transport system electromagnet power source HB1-ps, and sequentially HB2-ps. Output to ~ Hst2-ps ~. As a result, the initialization operation of each electromagnet of the corresponding beam transport system 2 is sequentially performed by each electromagnet power supply of the transport system electromagnet power supply 4.

上記遅延回路30による各遅延幅Δt(秒)は個別に設定可能であるが、本例では一律な値とする。このΔtの大きさは、例えば1回の電磁石初期化時間(0%-100%)の時間を10秒、輸送系電磁石電源4の員数を100台とした場合、1回の初期化時間の間にすべての輸送系電磁石電源4の初期化電流を平準化するという観点から、10(秒)/100(台)=0.1秒のように設定するのが好適である(後述の図11参照)。   Each delay width Δt (seconds) by the delay circuit 30 can be set individually, but in this example, it is a uniform value. For example, when the time of one electromagnet initialization time (0% -100%) is 10 seconds and the number of transport electromagnet power supplies 4 is 100, the magnitude of Δt is one initialization time. From the standpoint of leveling the initialization currents of all the transport system electromagnet power sources 4, it is preferable to set 10 (seconds) / 100 (units) = 0.1 seconds (see FIG. 11 described later). ).

なお、加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、遅延回路31から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する点については前述の実施形態2,3と同様である。ただし、前述の実施形態1と同様に各電磁石電源3,4からの初期化運転完了信号を用いて治療開始に移行するようにしてもよい。   When all the initialization operations of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2 are completed, the accelerator system whole initialization completion signal 25 is issued from the delay circuit 31, and the point of shifting to the start of treatment is the second embodiment described above. , 3. However, similarly to the above-described first embodiment, the start of treatment may be started using the initialization operation completion signal from each of the electromagnet power supplies 3 and 4.

以上のようなシーケンサ20Cの機能により、制御装置5Cから加速器電磁石電源3及び輸送系電磁石電源4に出力される電流指令値の時間変化を図11に示す。   FIG. 11 shows the time change of the current command value output from the control device 5C to the accelerator electromagnet power source 3 and the transport system electromagnet power source 4 by the function of the sequencer 20C as described above.

以上説明した本実施形態によれば、ビーム輸送系2の電磁石の初期化に必要な電力としては前述の実施形態2,3と比較して大きくなるが、ビーム輸送系2の各電磁石の電流変化タイミングを積極的にずらして平準化することができるため、電力系統に対する擾乱を抑制でき、これによって電力系統に対する負荷を小さくすることができる。特に初期化開始指令のような指令値をシリアル伝送で代表される通信によって実現する場合、原理的に伝送による指令の遅れが不可避であるが、この遅れを本実施形態の遅延回路30による遅延に含めて考慮すれば、合理的な制御系を構築することができる。   According to the present embodiment described above, the electric power required for initializing the electromagnet of the beam transport system 2 is larger than that of the above-described second and third embodiments, but the current change of each electromagnet of the beam transport system 2 Since the timing can be positively shifted and leveled, disturbances to the power system can be suppressed, thereby reducing the load on the power system. In particular, when a command value such as an initialization start command is realized by communication typified by serial transmission, a delay in command due to transmission is inevitable in principle, but this delay is used as a delay by the delay circuit 30 of the present embodiment. If this is taken into consideration, a rational control system can be constructed.

(実施形態5)
図12は本実施形態の制御装置5Dの内部構成を模式的に示す図であり、上記実施形態1の図2等に対応する図である。図2等と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is a diagram schematically showing an internal configuration of the control device 5D of the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 and the like of the first embodiment. The same parts as those in FIG.

本実施形態では、加速器1の電磁石群を複数のグループに分ける。本例では、偏向電磁石Bとそれ以外の電磁石群との2つのグループに分ける。これは、シンクロトロン7においては偏向電磁石Bの励磁電流が支配的であり、偏向電磁石Bの初期化電流の最大値と、それ以外の電磁石の初期化電流の最大値の総和がほぼ等しいためである。なお、これ以外の組合せで分けてもよい。この図12に示すように、第1の加速器電磁石電源(電磁石電源)3Aにより第1のグループの電磁石(すなわち偏向電磁石B)の励磁を行い、第2の加速器電磁石電源(電磁石電源)3Bにより第2のグループの電磁石(すなわち偏向電磁石B以外の電磁石)の励磁が行われる。   In this embodiment, the electromagnet group of the accelerator 1 is divided into a plurality of groups. In this example, it is divided into two groups of a deflection electromagnet B and other electromagnet groups. This is because the excitation current of the deflection electromagnet B is dominant in the synchrotron 7 and the sum of the maximum initialization current of the deflection electromagnet B and the maximum initialization current of the other electromagnets is almost equal. is there. Note that other combinations may be used. As shown in FIG. 12, the first accelerator electromagnet power source (electromagnet power source) 3A excites the first group of electromagnets (ie, deflection electromagnet B), and the second accelerator electromagnet power source (electromagnet power source) 3B Two groups of electromagnets (that is, electromagnets other than the deflection electromagnet B) are excited.

本実施形態の記憶装置15には加速器系指令値18と輸送系指令値19とが記憶されており、その構成は前述の実施形態1と同様である。そして、加速器系指令値18をシーケンサ20Dにより上記各グループに対応する電磁石電源3A,3Bに対しタイミングをずらして出力する。このシーケンサ20Dの機能を説明する。   The storage device 15 of the present embodiment stores an accelerator system command value 18 and a transport system command value 19, and the configuration thereof is the same as that of the first embodiment. The accelerator system command value 18 is output to the electromagnet power supplies 3A and 3B corresponding to the above groups by shifting the timing by the sequencer 20D. The function of this sequencer 20D will be described.

初期化運転が開始されると、シーケンサ20Dからまず出力装置16Aに初期化開始指令21が出力される(後述の遅延回路32及び遅延回路34にも出力される)。これにより、出力装置16Aは加速器電磁石電源3Aに対し加速器側指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)を3回分出力した後、通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。次に、所定の時間遅れて遅延回路(遅延装置)32から初期化開始指令21が出力装置16Bに対して出力される。この遅延回路32の遅延時間は、任意に設定可能であり、例えば第1のグループに係わる加速器電磁石電源3Aの略台形形状の初期化電流指令値(初期化パターン)のフラット部分(フラットトップ又はフラットベース)の間に第2のグループに係わる加速器電磁石電源3Bの略台形形状の初期化電流指令値の電流変動(立上がり及び立下り部分)が行われるように設定されている(後述の図13参照)。これにより、出力装置16Bは加速器電磁石電源3Bに対し加速器側指令値18の初期化パターン(INIT(B),INIT(Q),…)を3回分出力した後、通常の運転パターン(P1(B),P1(Q),…)を出力する。さらに、所定の時間遅れて遅延回路33から初期化開始指令21が出力装置17に対して出力される。この遅延回路33の遅延時間も任意に設定可能であり、本実施形態では加速器1の全電磁石の初期化が終了した時点でビーム輸送系2の電磁石の初期化が開始されるように適宜の値に予め設定されている。これにより、出力装置17は輸送系電磁石電源4に対し輸送系指令値19の初期化運転用の電流指令値(INIT(HB1),INIT(HQ1),…)を3回分出力した後、通常運転用の電流指令値(C1(HB1),C1(HQ1),…)を出力する。   When the initialization operation is started, an initialization start command 21 is first output from the sequencer 20D to the output device 16A (also output to a delay circuit 32 and a delay circuit 34 described later). As a result, the output device 16A outputs the initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Of the accelerator side command value 18 three times to the accelerator electromagnet power source 3A, and then outputs the normal operation pattern (P1 (B ), P1 (Q), ...). Next, an initialization start command 21 is output from the delay circuit (delay device) 32 to the output device 16B with a predetermined time delay. The delay time of the delay circuit 32 can be arbitrarily set. For example, the flat portion (flat top or flat) of the initialization current command value (initialization pattern) having a substantially trapezoidal shape of the accelerator electromagnet power supply 3A related to the first group. It is set so that current fluctuation (rise and fall portions) of the initialization current command value of the substantially trapezoidal shape of the accelerator electromagnet power supply 3B related to the second group is performed during the base (see FIG. 13 described later) ). As a result, the output device 16B outputs the initialization pattern (INIT (B), INIT (Q),...) Of the accelerator side command value 18 three times to the accelerator electromagnet power source 3B, and then outputs the normal operation pattern (P1 (B ), P1 (Q), ...). Further, an initialization start command 21 is output from the delay circuit 33 to the output device 17 with a predetermined time delay. The delay time of the delay circuit 33 can also be arbitrarily set. In this embodiment, an appropriate value is set so that the initialization of the electromagnets of the beam transport system 2 is started when the initialization of all the electromagnets of the accelerator 1 is completed. Is set in advance. As a result, the output device 17 outputs the current command values (INIT (HB1), INIT (HQ1),...) For the initialization operation of the transport system command value 19 to the transport system electromagnet power source 4 for three times, and then performs normal operation. Current command values (C1 (HB1), C1 (HQ1), ...) are output.

なお、加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、遅延回路34から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する点については前述の実施形態2,3,4と同様である。ただし、前述の実施形態1と同様に各電磁石電源3A,3B,4からの初期化運転完了信号を用いて治療開始に移行するようにしてもよい。   When all the initialization operations of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2 are completed, the accelerator system whole initialization completion signal 25 is issued from the delay circuit 34, and the point of shifting to the start of treatment is the second embodiment described above. , 3 and 4 are the same. However, similarly to the above-described first embodiment, the treatment may be shifted to the start of treatment using the initialization operation completion signal from each of the electromagnet power supplies 3A, 3B, and 4.

以上のようなシーケンサ20Dの機能により、制御装置5Dから加速器電磁石電源3A,3B及び輸送系電磁石電源4に出力される電流指令値の時間変化を図13に示す。   FIG. 13 shows the time change of the current command value output from the control device 5D to the accelerator electromagnet power supplies 3A, 3B and the transport system electromagnet power supply 4 by the function of the sequencer 20D as described above.

以上説明した本実施形態によれば、遅延回路32を用いて初期化運転時における加速器系電磁石グループ1(すなわち偏向電磁石B)と加速器系電源石グループ2(すなわち偏向電磁石B以外の電磁石)の初期化開始タイミングをずらすことにより、加速器1の各電磁石の電流変化タイミングを積極的にずらして平準化することができるため、電力系統に対する擾乱を抑制でき、これによって電力系統に対する負荷を小さくすることができる。   According to the present embodiment described above, the initial stage of the accelerator system electromagnet group 1 (that is, the deflection electromagnet B) and the accelerator system power source stone group 2 (that is, an electromagnet other than the deflection electromagnet B) during the initialization operation using the delay circuit 32. By shifting the start timing, the current change timing of each electromagnet of the accelerator 1 can be positively shifted and leveled, so that disturbance to the power system can be suppressed, thereby reducing the load on the power system. it can.

なお、以上説明した実施形態5においては、加速器側の電磁石の初期化を終了した後に輸送系側の電磁石の初期化を行うようにしたが、これに限らず、反対に輸送系側の電磁石の初期化終了後に加速器側の電磁石の初期化を行うようにしてもよい。この場合、ビーム輸送系2が各電磁石が略一定電流による通常運転となった後に加速器側の初期化を行うことができるので、電力系統に与える擾乱をさらに低減することができる。   In the fifth embodiment described above, the initialization of the electromagnet on the transport system side is performed after the initialization of the electromagnet on the accelerator side is completed. You may make it initialize the electromagnet by the side of an accelerator after completion | finish of initialization. In this case, since the beam transport system 2 can perform initialization on the accelerator side after each electromagnet is in a normal operation with a substantially constant current, the disturbance to the power system can be further reduced.

(実施形態6)
図14は本実施形態の制御装置5Eの内部構成を模式的に示す図であり、前述の実施形態1の図2等に対応する図である。図2等と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 14 is a diagram schematically showing the internal configuration of the control device 5E of the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 and the like of the first embodiment described above. The same parts as those in FIG.

本実施形態の記憶装置15に記憶される電流指令値18,19の構成及び出力装置16,17の構成は前述の実施形態1と同様であるので説明を省略する。   Since the configuration of the current command values 18 and 19 and the configuration of the output devices 16 and 17 stored in the storage device 15 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施形態は、加速器1の電磁石とビーム輸送系2の電磁石の初期化開始タイミングをその電流変化が一部分に集中しないようにずらすものである。具体的には、図14に示すように、シーケンサ20Eの遅延回路35により、出力装置16への初期化開始指令21の入力と出力装置17への初期化開始指令21の入力タイミングをずらす。本実施形態では、遅延回路35による遅延時間は、輸送系電磁石電源4への初期化電流指令値の増減(すなわち矩形波の立上がり、立下り部分)が加速器電磁石電源3の略台形形状の初期化電流指令値(初期化パターン)のフラット部分(フラットトップ又はフラットベース)の間に行われるように設定されている(後述の図15参照)。   In this embodiment, the initialization start timing of the electromagnet of the accelerator 1 and the electromagnet of the beam transport system 2 is shifted so that the current change does not concentrate on a part. Specifically, as shown in FIG. 14, the delay circuit 35 of the sequencer 20E shifts the input timing of the initialization start command 21 to the output device 16 and the input timing of the initialization start command 21 to the output device 17. In the present embodiment, the delay time by the delay circuit 35 is such that the increase / decrease of the initialization current command value to the transport electromagnet power source 4 (that is, the rising and falling portions of the rectangular wave) is the initialization of the substantially trapezoidal shape of the accelerator electromagnet power source 3. It is set to be performed between flat portions (flat top or flat base) of the current command value (initialization pattern) (see FIG. 15 described later).

なお、加速器1及びビーム輸送系2の各電磁石の初期化運転が全て終了すると、遅延回路36から加速器システム全体初期化完了信号25が発せられ、治療開始に移行する点については前述の実施形態2,3,4,5と同様である。ただし、前述の実施形態1と同様に各電磁石電源3,4からの初期化運転完了信号を用いて治療開始に移行するようにしてもよい。   When all the initialization operations of the electromagnets of the accelerator 1 and the beam transport system 2 are completed, the entire accelerator system initialization completion signal 25 is issued from the delay circuit 36, and the point of shifting to the start of treatment is the above-described second embodiment. , 3, 4 and 5. However, similarly to the above-described first embodiment, the start of treatment may be started using the initialization operation completion signal from each of the electromagnet power supplies 3 and 4.

以上のようなシーケンサ20Eの機能により、制御装置5Eから加速器電磁石電源3及び輸送系電磁石電源4に出力される電流指令値の時間変化を図15に示す。   FIG. 15 shows the time change of the current command value output from the control device 5E to the accelerator electromagnet power source 3 and the transport system electromagnet power source 4 by the function of the sequencer 20E as described above.

以上説明した本実施形態によれば、加速器電磁石電源3と輸送系電磁石電源4の初期化運転における1周期あたり合計4回の電流変化時期をずらして平準化することができるので、電力系統への擾乱が波形周期の一部に集中することを防止できる。その結果、電力系統に対する負荷を小さくすることができる。   According to this embodiment described above, since the current change timing can be shifted and leveled a total of four times per cycle in the initialization operation of the accelerator electromagnet power source 3 and the transport system electromagnet power source 4, It is possible to prevent disturbances from being concentrated on a part of the waveform period. As a result, the load on the power system can be reduced.

なお、一々例示はしないが、既に述べた以外にも、以上説明した各実施形態を適宜組み合わせて利用してもよい。例えば、上記実施形態2乃至4では、輸送系側の初期化に要する電力が平準化されているために系統への擾乱の心配が少ないことから加速器側と輸送系側の電磁石の初期化を同時に行うようにしたが、これに限らず、さらなる電力系統に対する負荷低減効果を得るために、実施形態1と実施形態2乃至4のいずれかを組み合わせ、輸送系側の初期化運転に必要な電力を平準化した上で輸送系側の初期化が終了した後に加速器側の初期化を行うようにしてもよい。また例えば、実施形態5と実施形態2乃至4のいずれかを組み合わせ、加速器側及び輸送系側の双方について初期化運転に必要な電力を平準化した上で初期化運転を行うといったことも可能である。   Although not illustrated one by one, in addition to those already described, the embodiments described above may be used in appropriate combination. For example, in Embodiments 2 to 4, since the power required for initialization on the transport system side is leveled, there is less fear of disturbance to the system, so the initialization of the electromagnets on the accelerator side and the transport system side is performed simultaneously. However, the present invention is not limited to this, and in order to obtain a load reduction effect for a further power system, the power required for the initialization operation on the transport system side is obtained by combining any of Embodiments 1 and 2 to 4. After the leveling and initialization of the transport system side, the initialization on the accelerator side may be performed. Further, for example, it is possible to combine the embodiment 5 and any one of the embodiments 2 to 4 and perform the initialization operation after leveling the electric power necessary for the initialization operation on both the accelerator side and the transport system side. is there.

また、以上説明した実施形態においては、加速器側の電磁石としてシンクロトロン7の偏向電磁石B、4極電磁石Q、6極電磁石SX1〜SX3、ステアリング電磁石St1〜St7、及び出射セプタムSM2を含めるようにしたが、これに限らず、例えば偏向電磁石Bのみ、または偏向電磁石B及び4極電磁石Qのみとしてもよい。これは、6極電磁石SX1〜SX3、8極電磁石、ステアリング電磁石St1〜St7、又は入出射等の各電磁石が要求する電力は、偏向電磁石Bと4極電磁石Qに比較して無視できる程度に小さいからである。   In the embodiment described above, the deflector electromagnet B of the synchrotron 7, the quadrupole electromagnet Q, the hexapole electromagnets SX1 to SX3, the steering electromagnets St1 to St7, and the output septum SM2 are included as the electromagnets on the accelerator side. However, the present invention is not limited to this. For example, only the deflection electromagnet B or only the deflection electromagnet B and the quadrupole electromagnet Q may be used. This is because the power required by each of the 6-pole electromagnets SX1 to SX3, 8-pole electromagnets, steering electromagnets St1 to St7, and entrance / exit is negligibly small compared to the deflection electromagnet B and the quadrupole electromagnet Q. Because.

さらに、以上説明した実施形態においては、本発明を癌等の治療を行う粒子線治療システムに適用した例を示したが、これに限らず、放射線同位元素の生成、材料照射等の工業用、種子照射などの農業利用等、様々な用途に用いられる加速器システムに適用することが可能である。   Furthermore, in the embodiment described above, an example in which the present invention is applied to a particle beam therapy system for treating cancer or the like is shown, but not limited to this, industrial use such as generation of radiation isotopes, material irradiation, The present invention can be applied to an accelerator system used for various purposes such as agricultural use such as seed irradiation.

本発明の加速器システムの好適な一実施形態である粒子線治療システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a particle beam therapy system which is a preferred embodiment of an accelerator system of the present invention. 図1に示す制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus shown in FIG. 図2に示す記憶装置の記憶内容を模式的に説明する図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating storage contents of the storage device illustrated in FIG. 2. 制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to a transport system electromagnet power supply and an accelerator electromagnet power supply from a control apparatus. 本発明の第2実施形態における制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における記憶装置の記憶内容を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the memory content of the memory | storage device in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to the transport system electromagnet power supply and accelerator electromagnet power supply from the control apparatus in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to the transport system electromagnet power supply and accelerator electromagnet power supply from the control apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to the transport system electromagnet power supply and accelerator electromagnet power supply from the control apparatus in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態における制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus in 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態における制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to the transport system electromagnet power supply and the accelerator electromagnet power supply from the control apparatus in 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態における制御装置の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the control apparatus in 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態における制御装置から輸送系電磁石電源及び加速器電磁石電源に出力される電流指令値の時間変化を表す図である。It is a figure showing the time change of the electric current command value output to the transport system electromagnet power supply and accelerator electromagnet power supply from the control apparatus in 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 加速器
2 ビーム輸送系
3 加速器電磁石電源(電磁石電源)
3A 第1の加速器電磁石電源(電磁石電源)
3B 第2の加速器電磁石電源(電磁石電源)
4 輸送系電磁石電源(電磁石電源)
4A 第1の輸送系電磁石電源(電磁石電源)
4B 第2の輸送系電磁石電源(電磁石電源)
5 制御装置
5A〜5E 制御装置
15 記憶装置
16 出力装置
16A〜B 出力装置
17 出力装置
17A〜B 出力装置
20 シーケンサ(遅延装置)
28 遅延回路(遅延装置)
30 遅延回路(遅延装置)
32 遅延回路(遅延装置)
B 偏向電磁石(電磁石)
Q 4極電磁石(電磁石)
SX1〜SX3 6極電磁石(電磁石)
St1〜st7 ステアリング電磁石(電磁石)
HB1〜HBn 偏向電磁石(電磁石)
HQ1〜HQn 4極電磁石(電磁石)
HSt1〜HStn ステアリング電磁石(電磁石)
1 Accelerator 2 Beam transport system 3 Accelerator electromagnet power supply (electromagnet power supply)
3A First accelerator electromagnet power source (electromagnet power source)
3B Second accelerator electromagnet power supply (electromagnet power supply)
4 Transportation electromagnet power supply (electromagnet power supply)
4A First transport system electromagnet power source (electromagnet power source)
4B Second transport system electromagnet power supply (electromagnet power supply)
5 Control Device 5A-5E Control Device 15 Storage Device 16 Output Device 16A-B Output Device 17 Output Device 17A-B Output Device 20 Sequencer (Delay Device)
28 Delay circuit (delay device)
30 Delay circuit (delay device)
32 Delay circuit (delay device)
B Deflection electromagnet (electromagnet)
Q 4-pole electromagnet (electromagnet)
SX1 ~ SX3 6-pole electromagnet (electromagnet)
St1-st7 Steering electromagnet (electromagnet)
HB1-HBn Bending electromagnet (electromagnet)
HQ1-HQn 4-pole electromagnet (electromagnet)
HSt1 ~ HStn Steering electromagnet (electromagnet)

Claims (14)

荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、
前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源と、
初期化運転において、前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化を行った後に前記加速器に属する電磁石の初期化を行うように、前記電磁石電源を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする加速器システム。
An accelerator that accelerates a charged particle beam to a set energy;
A beam transport system for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator;
An electromagnet power source for exciting an electromagnet provided in the accelerator and the beam transport system;
An accelerator comprising: a control device that controls the electromagnet power supply so that the electromagnet belonging to the accelerator is initialized after the electromagnet belonging to the beam transport system is initialized in the initialization operation. system.
前記制御装置は、前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化が完了して略一定の励磁電流による運転とした後に前記加速器に属する電磁石の初期化を行うように、前記電磁石電源を制御することを特徴とする請求項1記載の加速器システム。   The control device controls the electromagnet power source so that the electromagnet belonging to the accelerator is initialized after the electromagnet belonging to the beam transport system is completed and the operation is performed with a substantially constant excitation current. The accelerator system as claimed in claim 1. 前記制御装置は、前記加速器及び前記ビーム輸送系に係わる前記電磁石電源に出力する初期化電流指令情報をそれぞれ記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶される初期化電流指令情報を対応する前記電磁石電源に出力する出力装置と、前記出力装置による前記加速器に係わる電磁石電源への初期化電流指令情報の出力を前記ビーム輸送系に係わる電磁石電源への初期化電流指令情報の出力後に行うように遅延させる遅延装置とを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の加速器システム。   The control device includes a storage device for storing initialization current command information to be output to the electromagnet power source related to the accelerator and the beam transport system, and the electromagnet corresponding to the initialization current command information stored in the storage device. An output device for outputting to the power supply, and delaying the output of the initialization current command information to the electromagnet power source related to the accelerator by the output device after the output of the initialization current command information to the electromagnet power source for the beam transport system The accelerator system according to claim 1, further comprising a delay device to be operated. 荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、
前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源と、
前記ビーム輸送系に属する電磁石を複数のグループに分け、初期化運転において、前記ビーム輸送系に属する電磁石に対する励磁態様を前記各グループごとに変更することにより前記ビーム輸送系に属する電磁石の励磁電流の総和の変化が略一定となるように、前記電磁石電源を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする加速器システム。
An accelerator that accelerates a charged particle beam to a set energy;
A beam transport system for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator;
An electromagnet power source for exciting an electromagnet provided in the accelerator and the beam transport system;
The electromagnets belonging to the beam transport system are divided into a plurality of groups, and in the initialization operation, the excitation mode for the electromagnets belonging to the beam transport system is changed for each group so that the excitation current of the electromagnets belonging to the beam transport system is changed. An accelerator system comprising: a control device that controls the electromagnet power supply so that a change in total is substantially constant.
前記制御装置は、前記ビーム輸送系に係わる電磁石電源に出力する初期化電流指令情報を前記各グループごとに位相をずらして記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された位相の異なる初期化電流指令情報を対応する前記グループに係わる電磁石電源にそれぞれ出力する出力装置とを有することを特徴とする請求項4記載の加速器システム。   The control device includes: a storage device that stores initialization current command information output to an electromagnet power source related to the beam transport system with a phase shift for each group; and an initialization current that is stored in the storage device and has a different phase. The accelerator system according to claim 4, further comprising: an output device that outputs the command information to the electromagnet power source related to the corresponding group. 前記制御装置は、前記ビーム輸送系に係わる電磁石電源に出力する初期化電流指令情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された初期化電流指令情報を前記各グループごとに出力する出力装置と、前記出力装置による前記初期化電流指令情報の出力タイミングを各グループごとに遅延させる遅延装置とを有することを特徴とする請求項4記載の加速器システム。   The control device includes a storage device that stores initialization current command information to be output to an electromagnet power source related to the beam transport system, and an output device that outputs initialization current command information stored in the storage device for each group. 5. The accelerator system according to claim 4, further comprising: a delay device that delays output timing of the initialization current command information by the output device for each group. 荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、
前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源と、
初期化運転において、前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化を各電磁石ごとに時間をずらして行うように前記電磁石電源を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする加速器システム。
An accelerator that accelerates a charged particle beam to a set energy;
A beam transport system for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator;
An electromagnet power source for exciting an electromagnet provided in the accelerator and the beam transport system;
An accelerator system comprising: a control device that controls the electromagnet power supply so that the electromagnets belonging to the beam transport system are initialized at different times in the initialization operation.
前記制御装置は、前記ビーム輸送系に係わる電磁石電源に出力する初期化電流指令情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された初期化電流指令情報を前記ビーム輸送系に係わる前記電磁石電源ごとに出力する出力装置と、前記出力装置による前記初期化電流指令情報の出力タイミングを各電磁石電源ごとに遅延させる遅延装置とを有することを特徴とする請求項7に記載の加速器システム。   The controller includes a storage device that stores initialization current command information to be output to an electromagnet power source related to the beam transport system, and the electromagnet power source that relates the initialization current command information stored in the storage device to the beam transport system. 8. The accelerator system according to claim 7, further comprising: an output device that outputs each time; and a delay device that delays an output timing of the initialization current command information by the output device for each electromagnet power source. 荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、
前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源と、
前記加速器に属する電磁石を複数のグループに分け、初期化運転において、前記加速器に属する電磁石の初期化を前記各グループごとに時間をずらして行うように、前記電磁石電源を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする加速器システム。
An accelerator that accelerates a charged particle beam to a set energy;
A beam transport system for transporting the charged particle beam emitted from the accelerator;
An electromagnet power source for exciting an electromagnet provided in the accelerator and the beam transport system;
A controller for controlling the electromagnet power supply so as to divide the electromagnets belonging to the accelerator into a plurality of groups and perform initialization of the electromagnets belonging to the accelerator at different time intervals in the initialization operation; Accelerator system characterized by that.
前記制御装置は、前記加速器に係わる電磁石電源に出力する初期化電流指令情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された初期化電流指令情報を前記各グループごとに出力する出力装置と、前記出力装置による前記初期化電流指令情報の出力タイミングを前記各グループごとに遅延させる遅延装置とを有することを特徴とする請求項9に記載の加速器システム。   The control device is a storage device that stores initialization current command information to be output to an electromagnet power source related to the accelerator, and an output device that outputs initialization current command information stored in the storage device for each group, The accelerator system according to claim 9, further comprising: a delay device that delays output timing of the initialization current command information by the output device for each group. 前記制御装置は、前記加速器に属する電磁石として、偏向電磁石、又は前記偏向電磁石及び4極電磁石を制御対象に含むことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の加速器システム。   The accelerator system according to any one of claims 1 to 10, wherein the control device includes a deflection electromagnet, or the deflection electromagnet and a quadrupole electromagnet, as an electromagnet belonging to the accelerator. . 前記制御装置は、前記電磁石の初期化の際、前記電磁石の励磁電流を少なくとも1回最大にするように前記電磁石電源を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の加速器システム。   The said control apparatus controls the said electromagnet power supply so that the exciting current of the said electromagnet may be maximized at least once at the time of the initialization of the said electromagnet. The accelerator system described in. 荷電粒子ビームを設定されたエネルギーとなるまで加速する加速器、前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系、及び前記加速器及び前記ビーム輸送系に備えられる電磁石の励磁を行う電磁石電源を備えた加速器システムの運転方法において、
前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化を行った後に前記加速器に属する電磁石の初期化を行うことにより初期化運転を行うことを特徴とする加速器システムの運転方法。
Accelerator for accelerating charged particle beam to set energy, beam transport system for transporting charged particle beam emitted from accelerator, and electromagnet power source for exciting electromagnet provided in accelerator and beam transport system In an operating method of an accelerator system equipped with
A method for operating an accelerator system, comprising: initializing an electromagnet belonging to the accelerator after initializing an electromagnet belonging to the beam transport system.
前記ビーム輸送系に属する電磁石の初期化が完了して略一定の励磁電流による定常運転とした後に前記加速器に属する電磁石の初期化を行うことを特徴とする請求項13記載の加速器システムの運転方法。   14. The method of operating an accelerator system according to claim 13, wherein initialization of the electromagnet belonging to the beam transport system is completed and initialization of the electromagnet belonging to the accelerator is performed after a steady operation with a substantially constant excitation current is performed. .
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