JP2012083145A5 - - Google Patents

Description

上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わるビーム測定装置は、荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行い、運動量分散関数の補正の用に供するビーム測定装置であって、前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入出可能であり、前記荷電粒子ビームの軌道に入った際に当該荷電粒子ビームを通過させて当該荷電粒子ビームのエネルギを変更する微小エネルギ吸収体と、該微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行う運動量分散関数測定手段とを備えている。

第３の本発明に関わるビーム測定装置の測定方法は、荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行い、運動量分散関数の補正の用に供するビーム測定装置の測定方法であって、前記ビーム測定装置は、前記荷電粒子ビームの軌道に入出できる微小エネルギ吸収体と運動量分散関数測定手段とを備え、前記微小エネルギ吸収体は、前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入れられた際に、当該荷電粒子ビームを通過させることで当該荷電粒子ビームのエネルギを変更し、前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行っている。

さらに、測定作業のルーチン化が非常に簡単であるため、ビームモニタ８Ｂによる重心計算と併せたそれらのコンピュータ制御による自動化も容易に行えるという利点があり、非常に高速化したビーム輸送ライン２上の運動量分散関数Ｄｘ(Ｄｚ)の測定を行うことが可能となる。
加えて、その測定結果から、荷電粒子ビームｂを照射する照射対象（ターゲット）位置での運動量分散関数Ｄｘ(Ｄｚ)を所定値未満または以下、或いは、所定値または０にするというような補正を自動で行える制御機能と、収束・発散用四極電磁石５Ａ、６Ａ、５Ｂ、６Ｂ、５Ｃ、６Ｃの何れかの自動補正セクションとを、ビーム輸送ライン２に付加することも可能となる。

以上、本発明の様々な実施形態を述べたが、その説明は限定的というよりは典型的であることを意図したものである。そして、本発明の範囲内でより多くの形態と実施が可能であることは、当業者にとって明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲内で様々な修正と変更が可能である。
以上に述べてきた内容は、以下の発明を含むものである。
（１）［付記項１］
荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行うビーム測定装置であって、
前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入出可能であり、前記荷電粒子ビームの軌道に入った際に当該荷電粒子ビームを通過させて当該荷電粒子ビームのエネルギを変更する微小エネルギ吸収体と、
該微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行う運動量分散関数測定手段とを
備えることを特徴とするビーム測定装置。
（２）［付記項２］
前記微小エネルギ吸収体は、複数で構成され、
複数の前記微小エネルギ吸収体の何れかが単体または組み合わされ重なって前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される
ことを特徴とする付記項１に記載のビーム測定装置。
（３）［付記項３］
前記微小エネルギ吸収体は、前記荷電粒子ビームが通過する異なる厚さおよび／または異なる材質をもつビーム透過領域と、前記荷電粒子ビームが通過する空隙が形成される切り欠き部とを有し、回転自在に設けられ、
前記微小エネルギ吸収体が回転され、前記微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが、前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される
ことを特徴とする付記項１に記載のビーム測定装置。
（４）［付記項４］
前記微小エネルギ吸収体は、前記荷電粒子ビームが通過する同じまたは異なる厚さおよび／または同じまたは異なる材質をもつビーム透過領域と、前記荷電粒子ビームが通過する空隙が形成される切り欠き部とを有する単微小エネルギ吸収体が、複数で構成され、前記複数の単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転自在に設けられ、
前記各単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転され、前記各単微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが、前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される
ことを特徴とする付記項１に記載のビーム測定装置。
（５）［付記項５］
前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体を通過した前記荷電粒子ビームのビームプロファイルを測定するビームモニタを有し、
前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体の前記荷電粒子ビームの軌道への入出による当該荷電粒子ビームのエネルギを変更後、前記ビームモニタで測定した当該エネルギが変更された荷電粒子ビームのビームプロファイルに基づく当該荷電粒子ビームの荷電粒子の重心位置の計算を行うことで、前記運動量分散関数を自動測定する自動測定制御手段を備える
ことを特徴とする付記項１から付記項４の何れか一項に記載のビーム測定装置。
（６）［付記項６］
測定した前記運動量分散関数の測定値に基づき、前記運動量分散関数の値が目標値になるように補正する自動補正制御手段と、
前記ビーム輸送ラインにおける前記微小エネルギ吸収体の下流に設けられ前記荷電粒子ビームに磁場を付与する補正用電磁石と、
前記自動補正制御手段の補正に従って前記補正用電磁石に印加する電流を変更する補正用電磁石制御手段とを備える
ことを特徴とする付記項１から付記項５の何れか一項に記載のビーム測定装置。
（７）［付記項７］
前記目標値は、０である
ことを特徴とする付記項６に記載のビーム測定装置。
（８）［付記項８］
荷電粒子を加速する加速器と、該加速器から取り出した荷電粒子ビームを照射装置まで輸送するビーム輸送ラインと、付記項１から付記項７の何れか一項に記載のビーム測定装置とを備えたビーム輸送システム。
（９）［付記項９］
荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行うビーム測定装置の測定方法であって、
前記ビーム測定装置は、前記荷電粒子ビームの軌道に入出できる微小エネルギ吸収体と運動量分散関数測定手段とを備え、
前記微小エネルギ吸収体は、前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入れられた際に、当該荷電粒子ビームを通過させることで当該荷電粒子ビームのエネルギを変更し、
前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行う
ことを特徴とするビーム測定装置の測定方法。
（１０）［付記項１０］
前記微小エネルギ吸収体は、複数で構成され、
複数の前記微小エネルギ吸収体の何れかが単体または組み合わされ重なって前記荷電粒子ビームの軌道上に配置され、
当該荷電粒子ビームが前記単体または重なった微小エネルギ吸収体を通過する
ことを特徴とする付記項９に記載のビーム測定装置の測定方法。
（１１）［付記項１１］
前記微小エネルギ吸収体は、異なる厚さおよび／または異なる材質をもつビーム透過領域と、空隙が形成される切り欠き部とを有し、回転自在に設けられ、
前記微小エネルギ吸収体が回転され、前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが前記荷電粒子ビームの軌道上に入れられ、
前記荷電粒子ビームが、前記微小エネルギ吸収体の前記軌道上に入れられた前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかを通過する
ことを特徴とする付記項９に記載のビーム測定装置の測定方法。
（１２）［付記項１２］
前記微小エネルギ吸収体は、同じまたは異なる厚さおよび／または同じまたは異なる材質をもつビーム透過領域と、空隙が形成される切り欠き部とを有する単微小エネルギ吸収体が、複数で構成され、前記複数の単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転自在に設けられ、
前記各単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転され、前記各単微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが前記荷電粒子ビームの軌道に入れられ、
前記荷電粒子ビームが、前記軌道に入れられた前記各単微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかを、通過する
ことを特徴とする付記項９に記載のビーム測定装置の測定方法。
（１３）［付記項１３］
前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体を通過した前記荷電粒子ビームのビームプロファイルを測定するビームモニタを有し、
前記運動量分散関数測定手段は、自動測定制御手段を有し、
前記微小エネルギ吸収体の前記荷電粒子ビームの軌道への入出によって当該荷電粒子ビームのエネルギが変更され、
前記自動測定制御手段は、前記ビームモニタで測定した当該エネルギが変更された荷電粒子ビームのビームプロファイルに基づく当該荷電粒子ビームの荷電粒子の重心位置の計算を行うことで、前記運動量分散関数を自動測定する
ことを特徴とする付記項９から付記項１２の何れか一項に記載のビーム測定装置の測定方法。
（１４）［付記項１４］
前記ビーム測定装置は、自動補正制御手段と、前記ビーム輸送ラインにおける前記微小エネルギ吸収体の下流に設けられ前記荷電粒子ビームに磁場を付与する補正用電磁石と、補正用電磁石制御手段とを備え、
前記自動補正制御手段は、測定した前記運動量分散関数の測定値に基づき、前記運動量分散関数の値が目標値になるように補正し、
前記補正用電磁石制御手段は、前記自動補正制御手段の補正に従って前記補正用電磁石に印加する電流を変更する
ことを特徴とする付記項９から付記項１３の何れか一項に記載のビーム測定装置の測定方法。
（１５）［付記項１５］
前記目標値は、０である
ことを特徴とする付記項１４に記載のビーム測定装置の測定方法。

Claims (15)

1. 荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行い、運動量分散関数の補正の用に供するビーム測定装置であって、
   前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入出可能であり、前記荷電粒子ビームの軌道に入った際に当該荷電粒子ビームを通過させて当該荷電粒子ビームのエネルギを変更する微小エネルギ吸収体と、
   該微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行う運動量分散関数測定手段とを
   備えることを特徴とするビーム測定装置。
2. 前記運動量分散関数を測定するとともに所定値または許容値内に補正を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のビーム測定装置。
3. 前記加速器から取り出した荷電粒子ビームを照射装置まで輸送するビーム輸送ラインにおいて、
   前記荷電粒子ビームを所定方向に偏向させる偏向電磁石の下流に、前記運動量分散関数測定手段による運動量分散関数の測定に用いられるビームモニタが位置し、該ビームモニタより上流かつ該偏向電磁石よりも上流に、前記微小エネルギ吸収体が入出可能に設けられ、
   前記運動量分散関数を所定値または許容範囲内に補正を行う場合における当該補正に用いられる電磁石を、当該微小エネルギ吸収体と偏向電磁石との間に有して、前記荷電粒子ビームを照射する照射対象位置での前記運動量分散関数を所定値または許容範囲内にする
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のビーム測定装置。
4. 前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体を通過した前記荷電粒子ビームのビームプロファイルを測定するビームモニタを有し、
   前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体の前記荷電粒子ビームの軌道への入出による当該荷電粒子ビームのエネルギを変更後、前記ビームモニタで測定した当該エネルギが変更された荷電粒子ビームのビームプロファイルに基づく当該荷電粒子ビームの荷電粒子の重心位置の計算を行うことで、前記運動量分散関数を自動測定する自動測定制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のビーム測定装置。
5. 測定した前記運動量分散関数の測定値に基づき、前記運動量分散関数の値が目標値になるように補正する自動補正制御手段と、
   前記ビーム輸送ラインにおける前記微小エネルギ吸収体の下流に設けられ前記荷電粒子ビームに磁場を付与する補正用電磁石と、
   前記自動補正制御手段の補正に従って前記補正用電磁石に印加する電流を変更する補正用電磁石制御手段とを備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のビーム測定装置。
6. 前記目標値は、０である
   ことを特徴とする請求項５に記載のビーム測定装置。
7. 前記運動量分散関数の補正を行う場合における当該補正に用いられる電磁石として、前記ビーム輸送ラインにおいて前記荷電粒子ビームを収束させる収束用四極電磁石、および前記荷電粒子ビームを発散させる発散用四極電磁石の少なくとも一つを使用し、
   当該四極電磁石を調整することで、前記運動量分散関数の補正を行う制御機能をビーム輸送ラインに付加する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のビーム測定装置。
8. 前記運動量分散関数の測定時に前記荷電粒子ビームの軌道に入れた前記微小エネルギ吸収体は、前記運動量分散関数の測定時以外の、実際の荷電粒子ビームの前記照射装置から照射対象への照射時には、前記荷電粒子ビームの軌道から抜くよう制御される
   ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載のビーム測定装置。
9. 前記運動量分散関数の測定が行われた後、または、前記運動量分散関数を測定するとともに該運動量分散関数の補正を行う場合における当該補正が行われた後、前記運動量分散関数測定手段による運動量分散関数の測定に用いられるビームモニタは、前記荷電粒子ビームの軌道から抜くよう制御される
   ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載のビーム測定装置。
10. 前記微小エネルギ吸収体が、下記（１）から（３）の何れかの構造を有する、
    （１） 前記微小エネルギ吸収体は、複数で構成され、
    複数の前記微小エネルギ吸収体の何れかが単体または組み合わされ重なって前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される、
    （２） 前記微小エネルギ吸収体は、前記荷電粒子ビームが通過する異なる厚さおよび／または異なる材質をもつビーム透過領域と、前記荷電粒子ビームが通過する空隙が形成される切り欠き部とを有し、回転自在に設けられ、
    前記微小エネルギ吸収体が回転され、前記微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが、前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される、
    （３） 前記微小エネルギ吸収体は、前記荷電粒子ビームが通過する同じまたは異なる厚さおよび／または同じまたは異なる材質をもつビーム透過領域と、前記荷電粒子ビームが通過する空隙が形成される切り欠き部とを有する単微小エネルギ吸収体が、複数で構成され、前記複数の単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転自在に設けられ、
    前記各単微小エネルギ吸収体がそれぞれ回転され、前記各単微小エネルギ吸収体の前記ビーム透過領域または前記切り欠き部の空隙のうちの何れかが、前記荷電粒子ビームの軌道上に配置される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のビーム測定装置。
11. 荷電粒子を加速する加速器と、該加速器から取り出した荷電粒子ビームを照射装置まで輸送するビーム輸送ラインと、請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のビーム測定装置とを備えたビーム輸送システム。
12. 荷電粒子を加速する加速器から取り出した荷電粒子ビームを、照射対象に照射する照射装置まで、輸送するビーム輸送ラインにおける荷電粒子ビームの位置の差分を運動量差で表す運動量分散関数の測定を行い、運動量分散関数の補正の用に供するビーム測定装置の測定方法であって、
    前記ビーム測定装置は、前記荷電粒子ビームの軌道に入出できる微小エネルギ吸収体と運動量分散関数測定手段とを備え、
    前記微小エネルギ吸収体は、前記ビーム輸送ラインの前記荷電粒子ビームの軌道に入れられた際に、当該荷電粒子ビームを通過させることで当該荷電粒子ビームのエネルギを変更し、
    前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体による当該荷電粒子ビームのエネルギの変更に基づき、前記ビーム輸送ラインにおける当該荷電粒子ビームの運動量分散関数の測定を行う
    ことを特徴とするビーム測定装置の測定方法。
13. 前記運動量分散関数測定手段は、前記微小エネルギ吸収体を通過した前記荷電粒子ビームのビームプロファイルを測定するビームモニタを有し、
    前記運動量分散関数測定手段は、自動測定制御手段を有し、
    前記微小エネルギ吸収体の前記荷電粒子ビームの軌道への入出によって当該荷電粒子ビームのエネルギが変更され、
    前記自動測定制御手段は、前記ビームモニタで測定した当該エネルギが変更された荷電粒子ビームのビームプロファイルに基づく当該荷電粒子ビームの荷電粒子の重心位置の計算を行うことで、前記運動量分散関数を自動測定する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のビーム測定装置の測定方法。
14. 前記ビーム測定装置は、自動補正制御手段と、前記ビーム輸送ラインにおける前記微小エネルギ吸収体の下流に設けられ前記荷電粒子ビームに磁場を付与する補正用電磁石と、補正用電磁石制御手段とを備え、
    前記自動補正制御手段は、測定した前記運動量分散関数の測定値に基づき、前記運動量分散関数の値が目標値になるように補正し、
    前記補正用電磁石制御手段は、前記自動補正制御手段の補正に従って前記補正用電磁石に印加する電流を変更する
    ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のビーム測定装置の測定方法。
15. 前記目標値は、０である
    ことを特徴とする請求項１４に記載のビーム測定装置の測定方法。