JP2015157003A - ビーム位置監視装置及び荷電粒子ビーム照射システム - Google Patents
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Abstract
Description
誤差演算装置で求められるシステマチック誤差がシステマチック誤差の第1許容範囲内に存在するかを判定する第1の判定、及び誤差演算装置で求められるランダム誤差がランダム誤差の第2許容範囲内に存在するかを判定する第2の判定を行う誤差判定装置とを有することにある。
システマチック誤差Esj(j=1,2,…,n)は、偏差Djを反映した式(2)で表される。
システマチック誤差Esの許容範囲As及びランダム誤差Erの許容範囲Arは予めメモリ38に格納されている。
具体的には、許容範囲Asはx方向の許容範囲Asxの下限値−Asx及び上限値+Asx及びy方向の許容範囲Asyの下限値−Asy及び上限値+Asyを含んでいる。このため、システマチック誤差Esjが第1許容範囲内に存在するかの判定は、式(5)及び式(6)を用いて行われ、システマチック誤差Esjのx方向におけるシステマチック誤差Esxjが式(5)を満足するか、また、システマチック誤差Esjのy方向におけるシステマチック誤差Esyjが式(6)を満足するかを判定する。
Pyj−Asy≦Esyj≦Pyj+Asy …(6)
ここで、Pxjは照射スポットAjの目標位置Pjのx方向の座標xjであり、Pyjは照射スポットAjの目標位置Pjのy方向の座標yjである。システマチック誤差Esの許容範囲As(具体的には、Asx及びAsy)は、走査制御装置40のメモリ60に記憶されている。
なお、Pmjは式(8)で求められる。
Pmyj−Ary≦Eryj≦Pmyj+Ary …(10)
ここで、Pmxjは照射スポットAjの実際の照射位置Pajの平均位置Pmjのx方向の座標であり、Pmyjは照射スポットAjの実際の照射位置Pajの平均位置Pmjのy方向の座標jである。なお、Pmjは式(8)で求められる。ランダム誤差Erの許容範囲Ar(具体的には、Arx及びAry)は、走査制御装置40のメモリ60に記憶されている。
例えば、層L1において、目標位置P12(x12、y12)の照射スポットA12では、ビーム照射区間S1での実際の照射位置Pas1(xs1’、ys1’)がビーム位置モニター30で測定されたと仮定する。目標位置P1と実際の照射位置Pas1の偏差d1はdx1(=xs1−xs1’)及びdy1(=ys1−ys1’)となる。なお、dxkはx方向における目標位置Pjと実際の照射位置Paskの偏差であり、dykはy方向における目標位置Pjと実際の照射位置Paskの偏差である。算出された偏差dk(具体的には、偏差d1)は走査制御装置40のメモリ60に格納される。
具体的には、システマチック誤差Esskが第1許容範囲内に存在するかの判定は、式(15)及び式(16)を用いて行われる。システマチック誤差Esskのx方向におけるシステマチック誤差Essxkが式(15)を満足し、y方向におけるシステマチック誤差Essykが式(16)を満足しているとき、システマチック誤差Esskが第1許容範囲内に存在していると判定される。すなわち、ステップS6Mの判定は「Yes」となる。
Pyj−Asy≦Essyk≦Pyj+Asy …(16)
式(15)及び式(16)のいずれかが満たされないとき、システマチック誤差Esskが第1許容範囲内に存在していない、すなわち、システマチック誤差Esskが第1許容範囲を逸脱したと判定され、ステップS6Oの判定は「No」となる。
なお、Pmskは、照射スポットAjにおけるビーム照射区間Skの実際の照射位置Paskの平均位置Pmskであり、式(18)で求められる。
Pmsyk−Ary≦Ersyk≦Pmsyk+Ary …(20)
ここで、Pmsxkは実際の照射位置Paskの平均位置Pmskのx方向の座標であり、Pmsykは実際の照射位置Paskの平均位置Pmskのy方向の座標である。
Claims (14)
- 照射装置によって荷電粒子ビームを照射する、ビーム照射対象内の目標位置と、この目標位置に対応して前記ビーム照射対象内で前記荷電粒子ビームが照射される実際の照射位置であって前記照射装置に設けられたビーム位置モニターで測定される前記実際の照射位置との偏差を求め、前記偏差に基づいて前記実際の照射位置に対するシステマチック誤差及びランダム誤差をそれぞれ求める誤差演算装置と、
前記誤差演算装置で求められる前記システマチック誤差がシステマチック誤差の第1許容範囲内に存在するかを判定する第1の判定、及び前記誤差演算装置で求められる前記ランダム誤差がランダム誤差の第2許容範囲内に存在するかを判定する第2の判定を行う誤差判定装置とを有することを特徴とするビーム位置監視装置。 - 前記照射装置の中心軸の方向に形成される複数の層のうちの或る層内の前記目標位置をPj(j=1,…,n)、前記目標位置に対応する前記実際の照射位置をPaj、前記偏差をDj、前記システマチック誤差をEsj、ランダム誤差をErj、前記システマチック誤差の第1許容範囲の上限値及び下限値の絶対値をAs及び前記ランダム誤差の第2許容範囲の上限値及び下限値の絶対値をArとし、及び前記実際の照射位置の平均位置Pmjが下記の式(6)で表されるとき、下記の式(1)、式(2)及び式(3)の演算を行う前記誤差演算装置、前記誤差演算装置で求められる前記システマチック誤差Esjが下記の式(4)を満たしているかの前記第1判定、及び前記演算装置で求められる前記ランダム誤差Erjが下記の式(5)を満たしているかの前記第2判定を行う前記誤差判定装置を有する請求項1に記載のビーム位置監視装置。
Dj=Pj−Paj …(1)
Pmj−Ar≦Erj≦Pmj+Ar …(5)
- 前記第1判定において前記システマチック誤差が前記システマチック誤差の第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第2の判定において前記ランダム誤差が前記ランダム誤差の第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記誤差判定装置を有する請求項1または2に記載のビーム位置監視装置。
- 照射装置によって荷電粒子ビームを照射する、ビーム照射対象内の或る目標位置が、複数のビーム照射区間が設定されていない第1目標位置であるとき、前記第1目標位置と、この第1目標位置に対応して前記ビーム照射対象内で前記荷電粒子ビームが照射される実際の第1照射位置であって前記照射装置に設けられたビーム位置モニターで測定される前記実際の第1照射位置との第1偏差を求め、前記第1偏差に基づいて前記実際の第1照射位置に対する第1システマチック誤差及び第1ランダム誤差をそれぞれ求める第1誤差演算装置と、
前記第1誤差演算装置で求められる前記第1システマチック誤差がシステマチック誤差の第1許容範囲内に存在するかを判定する第1の判定、及び前記第1誤差演算装置で求められる第1ランダム誤差が前記ランダム誤差の第2許容範囲内に存在するかを判定する第2の判定を行う第1誤差判定装置と、
前記ビーム照射対象内の他の前記目標位置が、複数のビーム照射区間が設定されている第2目標位置であるとき、前記ビーム照射区間における前記第2目標位置と、この第2照射位置に対応して前記ビーム照射対象内で前記荷電粒子ビームが照射される実際の第2照射位置であって前記ビーム位置モニターで測定される前記実際の第2照射位置との第2偏差を求め、前記第2偏差に基づいて前記実際の第2照射位置に対する第2システマチック誤差及び第2ランダム誤差をそれぞれ求める第2誤差演算装置と、
前記第2誤差演算装置で求められる前記第2システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在するかを判定する第3の判定、及び前記第2誤差演算装置で求められる前記第2ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在するかを判定する第4の判定を行う第2誤差判定装置とを有することを特徴とするビーム位置監視装置。 - 前記照射装置の中心軸の方向に形成される複数の層のうちの或る層内の複数の前記目標位置をPj(j=1,…,n)、前記目標位置のうちの前記第1目標位置に対応する前記実際の第1照射位置をPaj、前記第1偏差をDj、前記第1システマチック誤差をEsj、前記第1ランダム誤差をErj、前記システマチック誤差の第1許容範囲の上限値及び下限値の絶対値をAs、前記ランダム誤差の第2許容範囲の上限値及び下限値の絶対値をAr、前記目標位置のうちの前記第2目標位置に対応する前記実際の第2照射位置をPask(k=1,…,p)、前記第2偏差をdk、前記第1システマチック誤差をEssk、前記第1ランダム誤差をErskとし、前記実際の第1照射位置の平均位置Pmjが下記の式(6)で、前記実際の第2照射位置の平均位置Pmskが式(12)で表されるとき、下記の式(1)、式(2)及び式(3)の演算を行う前記第1誤差演算装置と、前記第1誤差演算装置で求められる前記第1システマチック誤差Esjが下記の式(4)を満たしているかの前記第1判定、及び前記第1誤差演算装置で求められる前記第1ランダム誤差Erjが下記の式(5)を満たしているかの前記第2判定を行う前記第1誤差判定装置と、下記の式(7)、式(8)及び式(9)の演算を行う前記第2誤差演算装置と、前記第2誤差演算装置で求められる前記第2システマチック誤差Esskが下記の式(10)を満たしているかの前記第1判定、及び前記第1誤差演算装置で求められる前記第1ランダム誤差Erjが下記の式(11)を満たしているかの前記第2判定を行う前記第1誤差判定装置とを有する請求項4に記載のビーム位置監視装置。
Dj=Pj−Paj …(1)
Pmj−Ar≦Erj≦Pmj+Ar …(5)
Pmsk−Ar≦Ersk≦Pmsk+Ar …(11)
- 前記第1判定において前記第1システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第2の判定において前記第1ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記第1誤差判定装置と、
前記第3判定において前記第2システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第4の判定において前記第2ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記第2誤差判定装置とを有する請求項4または5に記載のビーム位置監視装置。 - 荷電粒子ビームを出射する加速器と、荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射される前記荷電粒子ビームを出力する照射装置と、前記荷電粒子ビームを照射する、ビーム照射対象内の目標位置に基づいて前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームの照射位置を前記目標位置に調節する照射位置制御装置と、前記照射装置に設けられ、前記荷電粒子ビームの実際の照射位置を測定するビーム位置モニターと、ビーム位置監視装置とを備え、
前記ビーム位置監視装置が、
前記目標位置と、前記ビーム照射対象内の、前記目標位置に対応する前記実際の照射位置であって前記ビーム位置モニターで測定される前記実際の照射位置との偏差を求め、前記偏差に基づいて前記実際の照射位置に対するシステマチック誤差及びランダム誤差をそれぞれ求める誤差演算装置、及び
前記誤差演算装置で求められる前記システマチック誤差がシステマチック誤差の第1許容範囲内に存在するかを判定する第1の判定、及び前記誤差演算装置で求められる前記ランダム誤差がランダム誤差の第2許容範囲内に存在するかを判定する第2の判定を行う誤差判定装置を有することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記第1判定において前記システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第2の判定において前記ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記誤差判定装置を有する請求項7に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記照射装置に設けられた線量モニターと、前記システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在し、かつ前記ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在するとき、前記線量モニターで測定される、前記実際の照射位置での線量が、目標線量に一致するかを判定する線量判定装置を有する請求項7に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
- 前記加速器から出射される前記荷電粒子ビームを前記照射装置に導くビーム輸送系と、前記ビーム輸送系のビーム経路に設けられたシャッタと、及び前記加速器及び前記ビーム輸送系に設けられた複数の電磁石の励磁電流を制御する加速器・輸送系制御装置を備え、
前記誤差判定装置からの前記ビーム照射停止信号に基づいて、前記シャッタを前記ビーム経路内に挿入して前記ビーム経路を封鎖する前記加速器・輸送系制御装置を有する請求項8に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記加速器がシンクロトロン加速器であり、
前記シンクロトロン加速器が、前記荷電粒子ビームを加速する加速装置、及び前記荷電粒子ビームを前記シンクロトロン加速器から出射させるとき、前記シンクロトロン加速器内の前記荷電粒子ビームに高周波を印加する高周波印加装置を含み、
前記シンクロトロン加速器から出射される前記荷電粒子ビームを前記照射装置に導くビーム輸送系、及び前記シンクロトロン加速器及び前記ビーム輸送系に設けられた複数の電磁石の励磁電流を制御し、前記加速装置を制御する加速器・輸送系制御装置を備え、
前記誤差判定装置からの前記ビーム照射停止信号に基づいて、前記高周波印加装置による前記荷電粒子ビームへの高周波の印加を停止させる前記加速器・輸送系制御装置を有する請求項8に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 荷電粒子ビームを出射する加速器と、荷電粒子ビーム走査装置を有し、前記加速器から出射される前記荷電粒子ビームを出力する照射装置と、前記荷電粒子ビームを照射する、ビーム照射対象内の目標位置に基づいて前記荷電粒子ビーム走査装置を制御して前記荷電粒子ビームの照射位置を前記目標位置に調節する照射位置制御装置と、前記照射装置に設けられたビーム位置モニターと、ビーム位置監視装置とを備え、
前記ビーム位置監視装置が、
前記ビーム照射対象内の或る前記目標位置が、複数のビーム照射区間が設定されていない第1目標位置であるとき、前記第1目標位置と、前記ビーム照射対象内の、前記第1目標位置に対応する実際の第1照射位置であって前記ビーム位置モニターで測定される前記実際の第1照射位置との第1偏差を求め、前記第1偏差に基づいて前記実際の第1照射位置に対する第1システマチック誤差及び第1ランダム誤差をそれぞれ求める第1誤差演算装置、
前記第1誤差演算装置で求められる前記第1システマチック誤差がシステマチック誤差の第1許容範囲内に存在するかを判定する第1の判定、及び前記第1誤差演算装置で求められる第1ランダム誤差が前記ランダム誤差の第2許容範囲内に存在するかを判定する第2の判定を行う第1誤差判定装置、
前記ビーム照射対象内の他の前記目標位置が、複数のビーム照射区間が設定されている第2目標位置であるとき、前記ビーム照射区間における前記第2目標位置と、前記ビーム照射対象内の、この第2照射位置に対応する実際の第2照射位置であって前記ビーム位置モニターで測定される前記実際の第2照射位置との第2偏差を求め、前記第2偏差に基づいて前記実際の第2照射位置に対する第2システマチック誤差及び第2ランダム誤差をそれぞれ求める第2誤差演算装置、及び
前記第2誤差演算装置で求められる前記第2システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在するかを判定する第3の判定、及び前記第2誤差演算装置で求められる前記第2ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在するかを判定する第4の判定を行う第2誤差判定装置を有することを特徴とする荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記第1判定において前記第1システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第2の判定において前記第1ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記第1誤差判定装置、及び
前記第3判定において前記第2システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在しないと判定されるとき、または前記第4の判定において前記第2ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在しないと判定されるとき、ビーム照射停止信号を出力する前記第2誤差判定装置を有する請求項12に記載の荷電粒子ビーム照射システム。 - 前記照射装置に設けられた第1線量モニター及び第2線量モニターと、
前記第1システマチック誤差が前記第1許容範囲内に存在し、かつ前記第1ランダム誤差が前記第2許容範囲内に存在するとき、前記第1線量モニターで測定される、前記実際の第1照射位置での線量が、第1目標線量に一致するかを判定し、前記実際の第1照射位置での前記線量が前記第1目標線量に一致するとき、ビーム照射停止信号を出力する第1線量判定装置と、
前記第2線量モニターで測定される、前記実際の第2照射位置での線量が、前記第1目標線量とは異なる第2目標線量に一致するかを判定し、前記実際の第2照射位置での前記線量が、前記第2目標線量に一致するとき、前記第2線量モニターをクリアする第2線量判定装置と、及び
前記第2線量モニターがクリアされるとき、前記第2システマチック誤差及び前記第2ランダム誤差をそれぞれ求める前記第2誤差演算装置とを備えた請求項12に記載の荷電粒子ビーム照射システム。
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