JP2017020813A - Charged particle beam irradiation device - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam irradiation device capable of improving economical efficiency while being small in size.SOLUTION: A charged particle beam irradiation device comprises: an accelerator for accelerating charged particle beams; a plurality of irradiation chambers in which the charged particle beams emitted from the accelerator are applied; and a beam transportation section having a plurality of deflection electromagnets and transporting the charged particle beams from the accelerator to the plurality of irradiation chambers through the plurality of deflection electromagnets. The beam transportation section comprises: a common beam transportation section annularly disposed along the accelerator in a plan view; and a plurality of branch beam transportation sections branching from the common beam transportation section at predetermined intervals and individually reaching the plurality of irradiation chambers. The plurality of irradiation chambers is annularly disposed along the accelerator in the plan view.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明による実施形態は、荷電粒子ビーム照射装置に関する。   Embodiments according to the present invention relate to a charged particle beam irradiation apparatus.

荷電粒子ビーム照射装置は、加速器で荷電粒子ビームを高エネルギーとなるまで加速し、加速された荷電粒子ビームを標的に照射する。荷電粒子ビームを効率的に活用するため、荷電粒子ビーム照射装置は、複数の照射ラインを備える場合がある。   The charged particle beam irradiation apparatus accelerates the charged particle beam to high energy with an accelerator and irradiates the target with the accelerated charged particle beam. In order to efficiently use the charged particle beam, the charged particle beam irradiation apparatus may include a plurality of irradiation lines.

複数の照射ラインを備える代表的な荷電粒子ビーム照射装置として、粒子線治療装置が知られている。粒子線治療装置は、高エネルギーの荷電粒子ビームを腫瘍に照射することで、腫瘍を治療する。個々の照射ラインで生じる準備作業等による待機時間が全体的なビーム利用効率に影響を及ぼさないように、粒子線治療装置は、計画的に複数の照射ラインに荷電粒子ビームを振り分ける。   As a representative charged particle beam irradiation apparatus including a plurality of irradiation lines, a particle beam therapy apparatus is known. The particle beam treatment apparatus treats a tumor by irradiating the tumor with a high-energy charged particle beam. The particle beam therapy system systematically distributes charged particle beams to a plurality of irradiation lines so that the standby time due to preparation work or the like occurring in each irradiation line does not affect the overall beam utilization efficiency.

例えば、従来の粒子線治療装置においては、横並びに配置された複数の照射室のそれぞれに向けて、加速器から取り出された荷電粒子ビームを分岐させる場合があった。しかしながら、この場合には、ビーム輸送系を含めた装置全体の敷地面積が非常に大きくなるといった問題があった。   For example, in the conventional particle beam therapy system, the charged particle beam extracted from the accelerator may be branched to each of a plurality of irradiation chambers arranged side by side. However, in this case, there is a problem that the site area of the entire apparatus including the beam transport system becomes very large.

また、従来の粒子線治療装置においては、省スペース化を図るために、分岐箇所ごとのビームラインの分岐数を増やす場合や、ビームラインを階層的に分岐させる場合があった。しかしながら、これらの場合には、ビームラインの分岐数が多いことで、上流側のビーム条件に対して分岐後の全てのビームラインで照射室までビームを導くための解を見つけるのが困難であった。この結果、ビームラインを調整するための電磁石を増やす必要があるといった問題があった。   Further, in the conventional particle beam therapy system, in order to save space, there are cases where the number of branching beam lines at each branching point is increased or beam lines are branched hierarchically. However, in these cases, because of the large number of beam line branches, it is difficult to find a solution for guiding the beam to the irradiation chamber in all the beam lines after the branch for the upstream beam conditions. It was. As a result, there is a problem that it is necessary to increase the number of electromagnets for adjusting the beam line.

特開2000−75100号公報JP 2000-75100 A

”MEDICAL HEAVY ION ACCELERATOR PROPOSALS” Trans. Nucl. Sci. Vol. NS-32 No.5 October 1985“MEDICAL HEAVY ION ACCELERATOR PROPOSALS” Trans. Nucl. Sci. Vol. NS-32 No.5 October 1985

小型化を図ることができるとともに、経済性を向上させることができる荷電粒子ビーム照射装置を提供する。   Provided is a charged particle beam irradiation apparatus which can be miniaturized and can be economically improved.

本実施形態による荷電粒子ビーム照射装置は、荷電粒子ビームを加速する加速器と、加速器から出射された荷電粒子ビームを照射する複数の照射室と、複数の偏向電磁石を有し、偏向電磁石で加速器から照射室に荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送部と、を備え、ビーム輸送部は、平面視において加速器に沿った環状に配置された共通ビーム輸送部と、共通ビーム輸送部から所定間隔置きに分岐して複数の照射室にそれぞれ至る複数の分岐ビーム輸送部と、を備え、複数の照射室は、平面視において加速器に沿った環状に配置されている。   The charged particle beam irradiation apparatus according to the present embodiment includes an accelerator that accelerates the charged particle beam, a plurality of irradiation chambers that irradiate the charged particle beam emitted from the accelerator, and a plurality of deflection electromagnets. A beam transport unit that transports a charged particle beam to the irradiation chamber, and the beam transport unit branches in a ring shape along the accelerator in plan view, and branches from the common beam transport unit at predetermined intervals And a plurality of branch beam transport sections that respectively reach the plurality of irradiation chambers, and the plurality of irradiation chambers are arranged in an annular shape along the accelerator in plan view.

本発明によれば、小型化を図ることができるとともに、経済性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size and improve the economy.

第1の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置の平面図である。It is a top view of the charged particle beam irradiation apparatus which shows 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例を示す荷電粒子ビーム照射装置の平面図である。It is a top view of the charged particle beam irradiation apparatus which shows the modification of 1st Embodiment. 第2の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置の平面図である。It is a top view of the charged particle beam irradiation apparatus which shows 2nd Embodiment. 第3の実施形態を示す共通ビーム輸送部の側面図である。It is a side view of the common beam transport part which shows a 3rd embodiment. 第4の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置の斜視図である。It is a perspective view of the charged particle beam irradiation apparatus which shows 4th Embodiment. 第4の実施形態の変形例を示すビーム輸送部の側面図である。It is a side view of the beam transport part which shows the modification of 4th Embodiment.

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment does not limit the present invention.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置1の模式的な平面図である。荷電粒子ビーム照射装置1は、例えば、粒子線治療や素粒子実験などに用いることができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic plan view of a charged particle beam irradiation apparatus 1 showing the first embodiment. The charged particle beam irradiation apparatus 1 can be used, for example, for particle beam therapy or elementary particle experiment.

図1に示すように、荷電粒子ビーム照射装置1は、加速器の一例であるシンクロトロン加速器11と、ビーム輸送部(ビーム輸送系)12と、複数の照射室13とを備える。シンクロトロン加速器11は、荷電粒子ビームを加速する。照射室13は、シンクロトロン加速器11から出射された荷電粒子ビームを照射する。ビーム輸送部12は、シンクロトロン加速器11から照射室13に荷電粒子ビームを輸送する。   As shown in FIG. 1, the charged particle beam irradiation apparatus 1 includes a synchrotron accelerator 11, which is an example of an accelerator, a beam transport unit (beam transport system) 12, and a plurality of irradiation chambers 13. The synchrotron accelerator 11 accelerates the charged particle beam. The irradiation chamber 13 irradiates the charged particle beam emitted from the synchrotron accelerator 11. The beam transport unit 12 transports a charged particle beam from the synchrotron accelerator 11 to the irradiation chamber 13.

ビーム輸送部12は、共通ビーム輸送部121と、複数の分岐ビーム輸送部122とを備える。共通ビーム輸送部121は、各照射室13への荷電粒子ビームの共通の輸送経路を確保する構成部である。共通ビーム輸送部121は、複数の第1偏向電磁石B1を備える。分岐ビーム輸送部122は、各照射室13への荷電粒子ビームの個別の輸送経路を確保する構成部である。分岐ビーム輸送部122は、第2偏向電磁石B2を備える。   The beam transport unit 12 includes a common beam transport unit 121 and a plurality of branch beam transport units 122. The common beam transport unit 121 is a component that ensures a common transport path of charged particle beams to the irradiation chambers 13. The common beam transport unit 121 includes a plurality of first deflection electromagnets B1. The branch beam transport unit 122 is a component that secures an individual transport path of the charged particle beam to each irradiation chamber 13. The branched beam transport unit 122 includes a second bending electromagnet B2.

また、荷電粒子ビーム照射装置1は、第1偏向電磁石B1の励磁用の電源14と、第2偏向電磁石B2の励磁用の電源15と、電源14、15の励磁量を制御する制御装置10とを備える。なお、シンクロトロン加速器11の詳細な構成については、図示を省略する。   Further, the charged particle beam irradiation apparatus 1 includes a power source 14 for exciting the first deflecting electromagnet B1, a power source 15 for exciting the second deflecting electromagnet B2, and a control device 10 for controlling the amount of excitation of the power sources 14, 15. Is provided. The detailed configuration of the synchrotron accelerator 11 is not shown.

図1に示すように、共通ビーム輸送部121は、シンクロトロン加速器11を包囲する略多角形(図1において略六角形)の環状に配置されている。すなわち、共通ビーム輸送部121は、平面視においてシンクロトロン加速器11に沿った環状に配置されている。ビーム輸送部12が環状に配置されていることで、荷電粒子ビーム照射装置1の敷地面積を抑えることができる。   As shown in FIG. 1, the common beam transport unit 121 is arranged in a substantially polygonal (substantially hexagonal in FIG. 1) ring surrounding the synchrotron accelerator 11. That is, the common beam transport unit 121 is arranged in a ring shape along the synchrotron accelerator 11 in a plan view. The site area of the charged particle beam irradiation apparatus 1 can be reduced by arranging the beam transport unit 12 in an annular shape.

共通ビーム輸送部121の複数の角部には、それぞれ第1偏向電磁石B1が配置されている。各第1偏向電磁石B1は、電源14に接続されている。電源14は、制御装置10に接続されている。共通ビーム輸送部121は、更に、ビーム輸送調整用の四極電磁石や軌道補正用の電磁石を備えていてもよい。   First bending electromagnets B <b> 1 are disposed at a plurality of corners of the common beam transport unit 121. Each first deflection electromagnet B1 is connected to a power source 14. The power source 14 is connected to the control device 10. The common beam transport unit 121 may further include a quadrupole electromagnet for beam transport adjustment and an electromagnet for trajectory correction.

複数の分岐ビーム輸送部122は、共通ビーム輸送部121から周方向Dcに所定間隔置きに分岐して、複数の照射室13にそれぞれ至る。具体的には、図1に示すように、各分岐ビーム輸送部122は、共通ビーム輸送部121上に周方向Dcに所定間隔置きにとられた複数の分岐点Pのそれぞれから分岐して、照射室13まで直線状に延びている。各分岐点Pは、隣り合う第1偏向電磁石B1同士の間に存在し、各分岐点Pには、それぞれ第2偏向電磁石B2が配置されている。なお、各分岐ビーム輸送部122は、分岐点Pの下流(照射室13側)では分岐していない。   The plurality of branched beam transport sections 122 branch from the common beam transport section 121 in the circumferential direction Dc at predetermined intervals and reach the plurality of irradiation chambers 13 respectively. Specifically, as shown in FIG. 1, each branch beam transport unit 122 branches from each of a plurality of branch points P taken at predetermined intervals in the circumferential direction Dc on the common beam transport unit 121, It extends linearly to the irradiation chamber 13. Each branch point P exists between adjacent first deflection electromagnets B1, and a second deflection electromagnet B2 is disposed at each branch point P. Each branch beam transport part 122 is not branched downstream of the branch point P (on the irradiation chamber 13 side).

より具体的には、各分岐ビーム輸送部122は、共通ビーム輸送部121に対して径方向Drの外方側に所定の鋭角θで傾いている。共通ビーム輸送部121に対して直角より小さい角度θを有することで、分岐ビーム輸送部122の下流端は、共通ビーム輸送部121に近い位置に配置されている。これにより、荷電粒子ビーム照射装置1の敷地面積を更に抑えることができる。   More specifically, each branch beam transport section 122 is inclined at a predetermined acute angle θ with respect to the common beam transport section 121 outward in the radial direction Dr. By having an angle θ smaller than a right angle with respect to the common beam transport part 121, the downstream end of the branch beam transport part 122 is disposed at a position close to the common beam transport part 121. Thereby, the site area of the charged particle beam irradiation apparatus 1 can be further suppressed.

各分岐点Pには、それぞれ第2偏向電磁石B2が配置されている。各第2偏向電磁石B2は、電源15に接続されている。電源15は、制御装置10に接続されている。分岐ビーム輸送部122は、四極電磁石を備えていてもよい。   A second deflection electromagnet B2 is disposed at each branch point P. Each second deflection electromagnet B2 is connected to a power source 15. The power supply 15 is connected to the control device 10. The branched beam transport unit 122 may include a quadrupole electromagnet.

複数の照射室13は、各分岐ビーム輸送部122の下流端において、互いに周方向Dcに間隔を有するように配置されている。すなわち、各照射室13は、平面視においてシンクロトロン加速器11に沿った環状(放射状)に配置されている。照射室13が環状に配置されていることで、荷電粒子ビーム照射装置1の敷地面積を更に抑えることができる。各照射室13には、不図示の照射機器が配置されている。   The plurality of irradiation chambers 13 are arranged at intervals in the circumferential direction Dc at the downstream end of each branch beam transport section 122. That is, each irradiation chamber 13 is arranged in a ring shape (radially) along the synchrotron accelerator 11 in a plan view. By arranging the irradiation chamber 13 in an annular shape, the site area of the charged particle beam irradiation apparatus 1 can be further reduced. In each irradiation chamber 13, irradiation equipment (not shown) is arranged.

以上の構成を有する第1の実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、シンクロトロン加速器11には、ビーム源で発生した荷電粒子ビームが、入射用機器を介して入射される。荷電粒子ビームは、例えば、陽子や炭素イオンのビームであってよい。シンクロトロン加速器11は、入射した荷電粒子ビームを、複数の偏向電磁石で偏向させて、周回軌道に沿って周回させる。このとき、シンクロトロン加速器11は、四極電磁石で荷電粒子ビームを水平方向および垂直方向にベータトロン振動させながら安定的に周回させる。また、シンクロトロン加速器11は、周回する荷電粒子ビームを、高周波加速空洞で加速する。そして、シンクロトロン加速器11は、必要なエネルギーまで加速された後、出射用機器を介してビーム輸送部12側に出射する。   In the charged particle beam irradiation apparatus 1 according to the first embodiment having the above-described configuration, the charged particle beam generated by the beam source is incident on the synchrotron accelerator 11 via an incident device. The charged particle beam may be, for example, a proton or carbon ion beam. The synchrotron accelerator 11 deflects the incident charged particle beam with a plurality of deflecting electromagnets and circulates along the orbit. At this time, the synchrotron accelerator 11 circulates the charged particle beam stably with a quadrupole electromagnet while causing betatron oscillation in the horizontal direction and the vertical direction. The synchrotron accelerator 11 accelerates the circulating charged particle beam in the high-frequency acceleration cavity. And the synchrotron accelerator 11 is accelerated | stimulated to required energy, and is radiate | emitted to the beam transport part 12 side via the apparatus for extraction | emission.

次いで、ビーム輸送部12は、シンクロトロン加速器11から出射された荷電粒子ビームを照射室13に輸送する。このとき、共通ビーム輸送部121は、第1偏向電磁石B1によって荷電粒子ビームを環状の輸送経路に沿って下流側に輸送する。分岐ビーム輸送部122は、第2偏向電磁石B2によって荷電粒子ビームを共通ビーム輸送部121から照射室13側に分岐させる。   Next, the beam transport unit 12 transports the charged particle beam emitted from the synchrotron accelerator 11 to the irradiation chamber 13. At this time, the common beam transport unit 121 transports the charged particle beam to the downstream side along the annular transport path by the first deflection electromagnet B1. The branch beam transport unit 122 branches the charged particle beam from the common beam transport unit 121 to the irradiation chamber 13 side by the second deflection electromagnet B2.

より具体的には、制御装置10は、各第1偏向電磁石B1に励磁電流を供給するように電源14を制御する。電源14から励磁電流が供給されることで、各第1偏向電磁石B1は励磁されて荷電粒子ビームに電磁力を作用させる。第1偏向電磁石B1から電磁力が作用されることで、荷電粒子ビームは、下流側の次の第1偏向電磁石B1の方向に偏向される。また、制御装置10は、荷電粒子ビームを照射すべき照射室13に対応する第2偏向電磁石B2に励磁電流を供給するように電源15を制御する。電源15から励磁電流が供給されることで、第2偏向電磁石B2は励磁されて荷電粒子ビームに電磁力を作用させる。第2偏向電磁石B2から電磁力が作用されることで、荷電粒子ビームは、照射室13の方向に分岐(偏向)される。   More specifically, the control device 10 controls the power supply 14 so as to supply an excitation current to each first deflection electromagnet B1. When the exciting current is supplied from the power supply 14, each first deflection electromagnet B1 is excited to apply an electromagnetic force to the charged particle beam. By applying an electromagnetic force from the first deflection electromagnet B1, the charged particle beam is deflected in the direction of the next first deflection electromagnet B1 on the downstream side. In addition, the control device 10 controls the power supply 15 so as to supply an excitation current to the second deflection electromagnet B2 corresponding to the irradiation chamber 13 to be irradiated with the charged particle beam. When the exciting current is supplied from the power supply 15, the second deflection electromagnet B2 is excited to apply an electromagnetic force to the charged particle beam. The charged particle beam is branched (deflected) in the direction of the irradiation chamber 13 by applying an electromagnetic force from the second deflection electromagnet B2.

次いで、照射室13において、シンクロトロン加速器11から出射されて分岐ビーム輸送部122で分岐された荷電粒子ビームが、照射機器を介して照射対象に照射される。照射対象は、例えば、腫瘍などの患者の患部である。   Next, in the irradiation chamber 13, the charged particle beam emitted from the synchrotron accelerator 11 and branched by the branch beam transport unit 122 is irradiated to the irradiation target through the irradiation device. The irradiation target is an affected part of a patient such as a tumor, for example.

第1の実施形態によれば、シンクロトロン加速器11を囲むようにビーム輸送部12および照射室13を環状に配置することで、シンクロトロン加速器11と照射室13との間の余分なスペースを削減できる。余分なスペースを削減できるので、ビーム輸送部12を含めた荷電粒子ビーム照射装置1全体の敷地面積を抑えることができる。また、第1の実施形態によれば、分岐点Pを共通ビーム輸送部121上のみに設けることで、分岐ビーム輸送部122の分岐数を抑えることができる。分岐数を抑えることができるので、ビームラインを調整するための電磁石の数を抑えることができ、コストを削減できる。したがって、第1の実施形態によれば、小型化を図ることができるとともに、経済性を向上させることができる。   According to the first embodiment, an extra space between the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 is reduced by arranging the beam transport unit 12 and the irradiation chamber 13 in an annular shape so as to surround the synchrotron accelerator 11. it can. Since the extra space can be reduced, the site area of the entire charged particle beam irradiation apparatus 1 including the beam transport unit 12 can be suppressed. Further, according to the first embodiment, by providing the branch point P only on the common beam transport unit 121, the number of branches of the branch beam transport unit 122 can be suppressed. Since the number of branches can be reduced, the number of electromagnets for adjusting the beam line can be reduced, and the cost can be reduced. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to reduce the size and improve the economy.

(変形例)
次に、第1の実施形態の変形例として、ディスパージョンを抑制する荷電粒子ビーム照射装置1の例について説明する。なお、本変形例において、図1に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図2は、第1の実施形態の変形例を示す荷電粒子ビーム照射装置1の模式的な平面図である。
(Modification)
Next, as a modified example of the first embodiment, an example of the charged particle beam irradiation apparatus 1 that suppresses dispersion will be described. In addition, in this modification, about the structure part corresponding to FIG. 1, the overlapping description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. FIG. 2 is a schematic plan view of the charged particle beam irradiation apparatus 1 showing a modification of the first embodiment.

図2に示すように、本変形例の共通ビーム輸送部121は、第1の実施形態の構成に加えて、更に、荷電粒子ビームのディスパージョンを抑制する第1四極電磁石Q1を備える。ディスパージョンとは、運動量に依存した粒子軌道または粒子分布の偏りである。   As shown in FIG. 2, the common beam transport unit 121 of the present modification further includes a first quadrupole electromagnet Q <b> 1 that suppresses the dispersion of the charged particle beam in addition to the configuration of the first embodiment. Dispersion is a deviation of particle trajectory or particle distribution depending on momentum.

図2に示すように、第1四極電磁石Q1は、一対の第1偏向電磁石B1の間に挟まれるようにして、共通ビーム輸送部121の角部に配置されている。なお、図2の配置に限定されず、例えば、第1四極電磁石Q1は、共通ビーム輸送部121の角部に配置された1つの第1偏向電磁石B1の下流近傍または上流近傍に配置されていてもよい。   As shown in FIG. 2, the first quadrupole electromagnet Q <b> 1 is disposed at the corner of the common beam transport unit 121 so as to be sandwiched between the pair of first deflection electromagnets B <b> 1. The first quadrupole electromagnet Q1 is not limited to the arrangement of FIG. 2, for example, and is arranged in the vicinity of the downstream or upstream of the first deflection electromagnet B1 arranged in the corner of the common beam transport unit 121. Also good.

第1四極電磁石Q1は、励磁用の電源16に接続されている。電源16は、制御装置10に接続されている。   The first quadrupole electromagnet Q1 is connected to a power source 16 for excitation. The power supply 16 is connected to the control device 10.

以上の構成を有する本変形例の荷電粒子ビーム照射装置1において、制御装置10は、第1四極電磁石Q1に励磁電流を供給するように電源16を制御する。電源16から励磁電流が供給されることで、第1四極電磁石Q1は励磁されて荷電粒子ビームに電磁力を作用させる。第1四極電磁石Q1から電磁力が作用されることで、荷電粒子ビームは収束してディスパージョンが抑えられる。   In the charged particle beam irradiation apparatus 1 of the present modification having the above-described configuration, the control apparatus 10 controls the power supply 16 so as to supply an excitation current to the first quadrupole electromagnet Q1. When the exciting current is supplied from the power supply 16, the first quadrupole electromagnet Q1 is excited to apply an electromagnetic force to the charged particle beam. By applying an electromagnetic force from the first quadrupole electromagnet Q1, the charged particle beam is converged and dispersion is suppressed.

ここで、第1偏向電磁石B1で偏向される際に、荷電粒子ビームは、荷電粒子ビームの運動量分散(すなわち、個々の荷電粒子が持つ速度のばらつき)により、運動量に応じてわずかに異なる偏向軌道をとる。具体的には、運動量が大きい(すなわち、速度が速い)荷電粒子ビームは、運動量が小さい(すなわち、速度が遅い)荷電粒子ビームよりも径方向Drの外側の偏向軌道を通る。運動量に応じて異なる偏向軌道がとられることで、ディスパージョンが生じる。もし、第1偏向電磁石B1によって同じ方向へのビーム偏向が繰り返されると、ディスパージョンが増大し、結果的にビームサイズが増大する。ビームサイズが増大すると、ビーム輸送効率が悪化してしまう。   Here, when deflected by the first deflecting electromagnet B1, the charged particle beam has a slightly different deflection trajectory depending on the momentum due to the momentum dispersion of the charged particle beam (that is, variation in the speed of each charged particle). Take. Specifically, a charged particle beam with a large momentum (that is, a high speed) passes through a deflection trajectory outside in the radial direction Dr than a charged particle beam with a small momentum (that is, a low speed). Dispersion occurs by taking different deflection trajectories according to the momentum. If the first deflection electromagnet B1 repeatedly deflects the beam in the same direction, the dispersion increases, and as a result, the beam size increases. As the beam size increases, the beam transport efficiency deteriorates.

これに対して、第1四極電磁石Q1は、運動量に応じて偏向軌道が異なる荷電粒子ビームを径方向Drに収束させることで、ディスパージョンを抑制することができる。   In contrast, the first quadrupole electromagnet Q1 can suppress dispersion by converging a charged particle beam having a different deflection trajectory in accordance with the momentum in the radial direction Dr.

したがって、第1の実施形態の変形例によれば、第1四極電磁石Q1でディスパージョンを抑制できるので、ビームサイズを低減してビーム輸送効率を向上できる。   Therefore, according to the modification of the first embodiment, since the dispersion can be suppressed by the first quadrupole electromagnet Q1, the beam size can be reduced and the beam transport efficiency can be improved.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態として、分岐ビーム輸送部122の偏向電磁石を共通ビーム輸送部121の偏向電磁石と共通にする実施形態について説明する。なお、第2の実施形態において、第1の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図3は、第2の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置1の平面図である。
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment, an embodiment in which the deflection electromagnet of the branch beam transport unit 122 is shared with the deflection electromagnet of the common beam transport unit 121 will be described. In addition, in 2nd Embodiment, about the structure part corresponding to 1st Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. FIG. 3 is a plan view of the charged particle beam irradiation apparatus 1 showing the second embodiment.

図3に示すように、第2の実施形態の共通ビーム輸送部121は、第1偏向電磁石B1および第2偏向電磁石B2の代わりに、第3偏向電磁石B3を備える。第3偏向電磁石B3は、共通ビーム輸送部121専用の第1偏向電磁石B1や、分岐ビーム輸送部122専用の第2偏向電磁石B2とは異なり、共通ビーム輸送部121と分岐ビーム輸送部122とで共通(兼用)の偏向電磁石である。   As shown in FIG. 3, the common beam transport unit 121 according to the second embodiment includes a third deflection electromagnet B3 instead of the first deflection electromagnet B1 and the second deflection electromagnet B2. Unlike the first deflection electromagnet B1 dedicated to the common beam transport section 121 and the second deflection electromagnet B2 dedicated to the branch beam transport section 122, the third deflection electromagnet B3 is different between the common beam transport section 121 and the branch beam transport section 122. This is a common (shared) deflection electromagnet.

第3偏向電磁石B3は、励磁用の電源17に接続されている。電源17は、制御装置10に接続されている。   The third deflection electromagnet B3 is connected to an excitation power source 17. The power supply 17 is connected to the control device 10.

以上の構成を有する第2の実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、制御装置10は、分岐点Pにおいて荷電粒子ビームを照射室13へ分岐させる場合と共通ビーム輸送部121の下流側に輸送する場合とで第3偏向電磁石B3の励磁量(強度)を異ならせる。第3偏向電磁石B3の励磁量を異ならせることで、荷電粒子ビームを照射室13側と共通ビーム輸送部121側とに振り分けることができる。   In the charged particle beam irradiation apparatus 1 of the second embodiment having the above-described configuration, the control apparatus 10 transfers the charged particle beam to the irradiation chamber 13 at the branch point P and transports it downstream of the common beam transport unit 121. The amount of excitation (intensity) of the third deflection electromagnet B3 is different depending on the case. By varying the amount of excitation of the third deflection electromagnet B3, the charged particle beam can be distributed between the irradiation chamber 13 side and the common beam transport unit 121 side.

第2の実施形態によれば、第3偏向電磁石B3によって共通ビーム輸送部121の輸送経路と分岐ビーム輸送部122の輸送経路との双方を確保できるので、偏向電磁石の個数を削減できる。偏向電磁石の個数を削減できるので、経済性を更に向上させることができる。   According to the second embodiment, both the transport path of the common beam transport unit 121 and the transport path of the branch beam transport unit 122 can be secured by the third deflecting electromagnet B3, so that the number of deflecting electromagnets can be reduced. Since the number of deflection electromagnets can be reduced, the economy can be further improved.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態として、分岐点間のベータトロン振動の位相差をπの整数倍にする実施形態について説明する。なお、第3の実施形態において、第1の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図4は、第3の実施形態を示す共通ビーム輸送部の模式的な側面図である。
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment, an embodiment in which the phase difference of betatron oscillation between branch points is set to an integral multiple of π will be described. In addition, in 3rd Embodiment, about the structure part corresponding to 1st Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. FIG. 4 is a schematic side view of the common beam transport unit showing the third embodiment.

図4に示すように、第3の実施形態の共通ビーム輸送部121は、第1の分岐ビーム輸送部122が分岐される第1の分岐点P1と、第1の分岐ビーム輸送部122に隣り合う第2の分岐ビーム輸送部122が分岐される第2の分岐点P2との間に、荷電粒子ビームの位相を調整する4つの第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2を備える。なお、第1の分岐ビーム輸送部122は、複数の分岐ビーム輸送部122のうちの任意の分岐ビーム輸送部122である。第2の分岐ビーム輸送部122は、例えば、第1の分岐ビーム輸送部122に下流側において隣り合う分岐ビーム輸送部122である。   As shown in FIG. 4, the common beam transport unit 121 according to the third embodiment is adjacent to the first branch point P <b> 1 where the first branch beam transport unit 122 branches and the first branch beam transport unit 122. Four second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2 that adjust the phase of the charged particle beam are provided between the second branch point P2 at which the matching second branch beam transport unit 122 branches. The first branch beam transport unit 122 is an arbitrary branch beam transport unit 122 among the plurality of branch beam transport units 122. The second branch beam transport unit 122 is, for example, the branch beam transport unit 122 adjacent to the first branch beam transport unit 122 on the downstream side.

ここで、Q2_F1は、第1の分岐点P1から数えて1番目に配置された収束用の第2四極電磁石である。Q2_D1は、第1の分岐点P1から数えて2番目に配置された発散用の第2四極電磁石である。Q2_F2は、第1の分岐点P1から数えて3番目に配置された収束用の第2四極電磁石である。Q2_D2は、第1の分岐点P1から数えて4番目に配置された発散用の第2四極電磁石である。   Here, Q2_F1 is a converging second quadrupole electromagnet arranged first from the first branch point P1. Q2_D1 is a second quadrupole electromagnet for divergence arranged second from the first branch point P1. Q2_F2 is a second quadrupole electromagnet for convergence arranged third from the first branch point P1. Q2_D2 is a second quadrupole electromagnet for diverging arranged fourth from the first branch point P1.

第1の分岐点P1とQ2_F1との距離をLa、Q2_F1とQ2_D1との距離をLb、Q2_D2と第2の分岐点P2との距離をLcとすると、Q2_D1とQ2_F2との距離はLc+Laであり、Q2_F2とQ2_D2との距離はLbである。   When the distance between the first branch point P1 and Q2_F1 is La, the distance between Q2_F1 and Q2_D1 is Lb, and the distance between Q2_D2 and the second branch point P2 is Lc, the distance between Q2_D1 and Q2_F2 is Lc + La. The distance between Q2_F2 and Q2_D2 is Lb.

各第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2は、励磁用の電源18に接続されている。電源18は、制御装置10に接続されている。   Each of the second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2 is connected to a power source 18 for excitation. The power source 18 is connected to the control device 10.

以上の構成を有する第3の実施形態の荷電粒子ビーム照射装置1において、制御装置10は、Q2_F1およびQ2_F2を同じ方向(荷電粒子ビームを収束させる方向)および同じ強度で励磁するように電源18を制御する。また、制御装置10は、Q2_D1およびQ2_D2をQ2_F1およびQ2_F2と逆方向(荷電粒子ビームを発散させる方向)および同じ強度で励磁するように電源18を制御する。これにより、隣り合う分岐点P1、P2同士の間にπセクションが構成され、隣り合う分岐点P1、P2間のベータトロン振動の位相差をπ(180°)にすることができる。   In the charged particle beam irradiation apparatus 1 according to the third embodiment having the above-described configuration, the control apparatus 10 turns on the power source 18 so as to excite Q2_F1 and Q2_F2 in the same direction (the direction in which the charged particle beam converges) and at the same intensity. Control. In addition, the control device 10 controls the power supply 18 so that Q2_D1 and Q2_D2 are excited in the opposite direction (the direction in which the charged particle beam diverges) and the same intensity as Q2_F1 and Q2_F2. Thereby, a π section is formed between the adjacent branch points P1 and P2, and the phase difference of the betatron oscillation between the adjacent branch points P1 and P2 can be set to π (180 °).

位相差がπとなることで、分岐点P1、P2におけるビーム輸送条件を定めるTwissパラメータを、各分岐点P1、P2において一致させることができる。Twissパラメータが一致することで、ビームライン下流側でのビーム調整を簡略化することができる。   When the phase difference is π, the Twiss parameter that defines the beam transport conditions at the branch points P1 and P2 can be matched at each of the branch points P1 and P2. By matching the Twiss parameter, beam adjustment on the downstream side of the beam line can be simplified.

なお、第2四極電磁石の個数や配置は図4に示したものに限定されず、例えば、第2四極電磁石を5個以上設けてもよい。また、第2四極電磁石は、隣り合う分岐点P1、P2間の位相差をπの2倍以上の整数倍にしてもよい。   Note that the number and arrangement of the second quadrupole electromagnets are not limited to those shown in FIG. 4, and for example, five or more second quadrupole electromagnets may be provided. Further, in the second quadrupole electromagnet, the phase difference between the adjacent branch points P1 and P2 may be an integer multiple of 2 or more of π.

また、制御装置10は、第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2の下流の分岐点において荷電粒子ビームを照射室13へ分岐させる場合と共通ビーム輸送部121の下流側に分岐させる場合とで、第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2を異なる強度で励磁してもよい。荷電粒子ビームを照射室13へ分岐させる場合、制御装置10は、第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2の励磁量を、照射室13へのビーム輸送条件を満足するように調整してもよい。ここで、照射室13に所望のビーム輸送条件で荷電粒子ビームを輸送するために、通常は、分岐ビーム輸送部122に位相調整用の複数の四極電磁石を設ける。これに対して、第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2の励磁量を照射室13へのビーム輸送条件を満足するように調整すれば、分岐ビーム輸送部122に設けるべき四極電磁石の個数を削減できる。四極電磁石の個数を削減することで、経済性を更に向上させることができる。   Further, the control device 10 is configured to branch the charged particle beam to the irradiation chamber 13 at the branch point downstream of the second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2 and to branch to the downstream side of the common beam transport unit 121. The second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2 may be excited with different strengths. When the charged particle beam is branched to the irradiation chamber 13, the control device 10 may adjust the excitation amount of the second quadrupole electromagnets Q <b> 2 </ b> _F <b> 1, D <b> 1, F <b> 2, and D <b> 2 to satisfy the beam transport conditions to the irradiation chamber 13. Good. Here, in order to transport the charged particle beam to the irradiation chamber 13 under desired beam transport conditions, the branch beam transport unit 122 is usually provided with a plurality of quadrupole electromagnets for phase adjustment. On the other hand, if the amount of excitation of the second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2 is adjusted so as to satisfy the beam transport conditions to the irradiation chamber 13, the number of quadrupole electromagnets to be provided in the branch beam transport section 122 is reduced. Can be reduced. Economic efficiency can be further improved by reducing the number of quadrupole electromagnets.

以上説明したように、第3の実施形態によれば、第2四極電磁石Q2_F1、D1、F2、D2によってπセクションを構成することで、ビームラインの下流側でのビーム調整を簡略化できる。これにより、ビームラインの下流側でのビーム調整に必要な要素数(四極電磁石などの数)を削減できるので、経済性を更に向上させることができる。   As described above, according to the third embodiment, by configuring the π section with the second quadrupole electromagnets Q2_F1, D1, F2, and D2, beam adjustment on the downstream side of the beam line can be simplified. Thereby, the number of elements (number of quadrupole electromagnets and the like) necessary for beam adjustment on the downstream side of the beam line can be reduced, so that the economic efficiency can be further improved.

(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態として、シンクロトロン加速器11と照射室13とを互いに異なる階層に設ける実施形態について説明する。なお、第4の実施形態において、第2の実施形態に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図5は、第4の実施形態を示す荷電粒子ビーム照射装置1の模式的な斜視図である。図5では、照射室13の図示を省略している。
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment in which the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 are provided at different levels will be described as a fourth embodiment. Note that in the fourth embodiment, the description of the components corresponding to those of the second embodiment will be omitted by using the same reference numerals. FIG. 5 is a schematic perspective view of the charged particle beam irradiation apparatus 1 showing the fourth embodiment. In FIG. 5, the irradiation chamber 13 is not shown.

第1〜第3の実施形態においては、シンクロトロン加速器11と照射室13とを、建屋の同じ階層に設置することを想定している。すなわち、第1〜第3の実施形態において、シンクロトロン加速器11と照射室13とはほぼ同じ水平基準にある。   In the first to third embodiments, it is assumed that the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 are installed in the same level of the building. That is, in the first to third embodiments, the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 are substantially in the same horizontal reference.

これに対して、第4の実施形態では、シンクロトロン加速器11と照射室13とが建屋の異なる階層に設置されている。図5では、照射室13がシンクロトロン加速器11より上階に設置されている。また、シンクロトロン加速器11と照射室13とを異なる階層に設置するため、図5に示すように、共通ビーム輸送部121は螺旋状に配置されている。   On the other hand, in the fourth embodiment, the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 are installed at different levels of the building. In FIG. 5, the irradiation chamber 13 is installed on the upper floor from the synchrotron accelerator 11. Further, in order to install the synchrotron accelerator 11 and the irradiation chamber 13 at different levels, as shown in FIG.

なお、図5の荷電粒子ビーム照射装置1は、第2の実施形態と同様に第3偏向電磁石B3を備えるが、第1の実施形態と同様に第1および第2偏向電磁石B1、B2を備えてもよい。また、シンクロトロン加速器11と異なる階層において、照射室13を共通ビーム輸送部121に対して径方向Drの内方に配置してもよい。   The charged particle beam irradiation apparatus 1 in FIG. 5 includes the third deflection electromagnet B3 as in the second embodiment, but includes the first and second deflection electromagnets B1 and B2 as in the first embodiment. May be. Further, the irradiation chamber 13 may be disposed inward in the radial direction Dr with respect to the common beam transporting part 121 in a layer different from the synchrotron accelerator 11.

第4の実施形態によれば、照射室13をシンクロトロン加速器11と異なる階層に設置することで、スペースを有効に活用して更にコンパクトな構成を実現することができる。   According to the fourth embodiment, by installing the irradiation chamber 13 at a different level from the synchrotron accelerator 11, a more compact configuration can be realized by effectively using the space.

(変形例)
次に、第4の実施形態の変形例として、荷電粒子ビームを第2偏向電磁石B2と異なる階層の照射室13で照射する例について説明する。なお、本変形例において、図5に対応する構成部については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。図6は、第4の実施形態の変形例を示すビーム輸送部12の模式的な側面図である。
(Modification)
Next, as a modification of the fourth embodiment, an example in which a charged particle beam is irradiated in the irradiation chamber 13 in a different layer from the second bending electromagnet B2 will be described. In addition, in this modification, about the structure part corresponding to FIG. 5, the overlapping description is abbreviate | omitted using the same code | symbol. FIG. 6 is a schematic side view of the beam transport unit 12 showing a modification of the fourth embodiment.

図6に示すように、本変形例において、各照射室13は、水平照射用の第1照射機器131と、垂直照射用の第2照射機器132とを備える。また、図6に示すように、荷電粒子ビーム照射装置1は、垂直照射用の第4偏向電磁石B4を備える。   As shown in FIG. 6, in this modification, each irradiation chamber 13 includes a first irradiation device 131 for horizontal irradiation and a second irradiation device 132 for vertical irradiation. As shown in FIG. 6, the charged particle beam irradiation apparatus 1 includes a fourth deflection electromagnet B4 for vertical irradiation.

第1照射機器131は、ダクトDを介して第1照射機器131と同じ階層の第2偏向電磁石B2に接続されている。第1照射機器131は、第1〜第3の実施形態および図5の構成における照射機器と同様でよい。   The first irradiation device 131 is connected to the second bending electromagnet B <b> 2 at the same level as the first irradiation device 131 through the duct D. The first irradiation device 131 may be the same as the irradiation device in the configurations of the first to third embodiments and FIG.

上階uの第2照射機器132は、第4偏向電磁石B4を経由するダクトD1を介して、下階の第2偏向電磁石B2に接続されている。下階dの第2照射機器132は、第4偏向電磁石B4を経由するダクトD2を介して、上階uの第2偏向電磁石B2に接続されている。第4偏向電磁石B4は、ダクトD1、D2で共通である。   The second irradiation device 132 on the upper floor u is connected to the second deflection electromagnet B2 on the lower floor via a duct D1 passing through the fourth deflection electromagnet B4. The second irradiation device 132 on the lower floor d is connected to the second deflection electromagnet B2 on the upper floor u via a duct D2 passing through the fourth deflection electromagnet B4. The fourth deflection electromagnet B4 is common to the ducts D1 and D2.

第4偏向電磁石B4は、励磁用の電源19に接続されている。電源19は、制御装置10に接続されている。   The fourth deflection electromagnet B4 is connected to an excitation power source 19. The power source 19 is connected to the control device 10.

以上の構成を有する本変形例の荷電粒子ビーム照射装置1において、制御装置10は、使用すべき照射室13および照射機器131、132に応じた偏向電磁石B2、B4を励磁するように電源15、19を制御する。   In the charged particle beam irradiation apparatus 1 of the present modification having the above-described configuration, the control apparatus 10 includes a power supply 15 so as to excite the deflection electromagnets B2 and B4 corresponding to the irradiation chamber 13 and the irradiation devices 131 and 132 to be used. 19 is controlled.

例えば、上階uの照射室13において第1照射機器131を使用すべき場合、制御装置10は、上階uの第1照射機器131側に荷電粒子ビームを分岐するように、上階uの第2偏向電磁石B2を励磁させる。これにより、上階uの照射室13において、第1照射機器131から荷電粒子ビームを水平照射できる。なお、第1照射機器131の照射方向は、水平方向に対して傾いていてもよい。   For example, when the first irradiation device 131 is to be used in the irradiation room 13 on the upper floor u, the control device 10 causes the charged particle beam to branch to the first irradiation device 131 side on the upper floor u. The second deflection electromagnet B2 is excited. Accordingly, the charged particle beam can be horizontally irradiated from the first irradiation device 131 in the irradiation chamber 13 on the upper floor u. Note that the irradiation direction of the first irradiation device 131 may be inclined with respect to the horizontal direction.

また、下階dの照射室13において第2照射機器132を使用すべき場合、制御装置10は、第4偏向電磁石B4側に荷電粒子ビームを分岐するように、上階uの第2偏向電磁石B2を励磁させる。また、制御装置10は、下階dの第2照射機器132側に荷電粒子ビームを偏向するように、第4偏向電磁石B4を励磁させる。これにより、下階dの照射室13において、第2照射機器132から荷電粒子ビームを垂直照射できる。なお、第2照射機器132の照射方向は、垂直方向に対して傾いていてもよい。   When the second irradiation device 132 is to be used in the irradiation room 13 on the lower floor d, the control device 10 causes the second deflection electromagnet on the upper floor u to branch the charged particle beam toward the fourth deflection electromagnet B4. Energize B2. In addition, the control device 10 excites the fourth deflection electromagnet B4 so as to deflect the charged particle beam toward the second irradiation device 132 on the lower floor d. Thereby, the charged particle beam can be vertically irradiated from the second irradiation device 132 in the irradiation chamber 13 on the lower floor d. Note that the irradiation direction of the second irradiation device 132 may be inclined with respect to the vertical direction.

一方、上階uの照射室13において第2照射機器132を使用すべき場合、制御装置10は、第4偏向電磁石B4側に荷電粒子ビームを分岐するように、下階dの第2偏向電磁石B2を励磁させる。また、制御装置10は、上階uの第2照射機器132側に荷電粒子ビームを偏向するように、第4偏向電磁石B4を励磁させる。これにより、上階uの照射室13において、第2照射機器132から荷電粒子ビームを垂直照射できる。   On the other hand, when the second irradiation device 132 is to be used in the irradiation room 13 on the upper floor u, the control device 10 causes the second deflection electromagnet on the lower floor d to branch the charged particle beam toward the fourth deflection electromagnet B4. Energize B2. Further, the control device 10 excites the fourth deflection electromagnet B4 so as to deflect the charged particle beam toward the second irradiation device 132 on the upper floor u. Thereby, the charged particle beam can be vertically irradiated from the second irradiation device 132 in the irradiation chamber 13 on the upper floor u.

第4の実施形態の変形例によれば、簡易かつ小型の構成によって、荷電粒子ビームの照射方向の選択の自由度を向上させることができる。また、第4偏向電磁石B4を上階での垂直照射と下階での垂直照射との双方に用いることができるので、部品点数を抑えることができる。   According to the modification of the fourth embodiment, the degree of freedom in selecting the irradiation direction of the charged particle beam can be improved with a simple and small configuration. Further, since the fourth deflection electromagnet B4 can be used for both vertical irradiation on the upper floor and vertical irradiation on the lower floor, the number of parts can be suppressed.

なお、第1〜第4の実施形態および変形例は、適宜組み合わせることができる。例えば、第1の実施形態の変形例で説明した第1四極電磁石Q1を、第2〜第4の実施形態に適用してもよい。また、第2の実施形態で説明した第3偏向電磁石B3を、第3の実施形態に適用してもよい。   The first to fourth embodiments and the modification examples can be combined as appropriate. For example, the first quadrupole electromagnet Q1 described in the modification of the first embodiment may be applied to the second to fourth embodiments. Further, the third bending electromagnet B3 described in the second embodiment may be applied to the third embodiment.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 荷電粒子ビーム照射装置
11 シンクロトロン加速器
12 ビーム輸送部
121 共通ビーム輸送部
122 分岐ビーム輸送部
13 照射室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charged particle beam irradiation apparatus 11 Synchrotron accelerator 12 Beam transport part 121 Common beam transport part 122 Branch beam transport part 13 Irradiation chamber

Claims (8)

荷電粒子ビームを加速する加速器と、
前記加速器から出射された前記荷電粒子ビームを照射する複数の照射室と、
複数の偏向電磁石を有し、前記偏向電磁石で前記加速器から前記照射室に前記荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送部と、を備え、
前記ビーム輸送部は、平面視において前記加速器に沿った環状に配置された共通ビーム輸送部と、前記共通ビーム輸送部から所定間隔置きに分岐して前記複数の照射室にそれぞれ至る複数の分岐ビーム輸送部と、を備え、
前記複数の照射室は、平面視において前記加速器に沿った環状に配置された荷電粒子ビーム照射装置。
An accelerator to accelerate the charged particle beam;
A plurality of irradiation chambers for irradiating the charged particle beam emitted from the accelerator;
A plurality of deflection electromagnets, and a beam transport unit that transports the charged particle beam from the accelerator to the irradiation chamber with the deflection magnets,
The beam transport unit includes a common beam transport unit arranged in an annular shape along the accelerator in plan view, and a plurality of branch beams that branch from the common beam transport unit at predetermined intervals to reach the plurality of irradiation chambers, respectively. A transportation section,
The plurality of irradiation chambers are charged particle beam irradiation apparatuses arranged in a ring shape along the accelerator in a plan view.
前記分岐ビーム輸送部の偏向電磁石を、前記共通ビーム輸送部の偏向電磁石と共通にした請求項1に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the deflecting electromagnet of the branch beam transport unit is made common with the deflecting electromagnet of the common beam transport unit. 前記共通ビーム輸送部は、前記荷電粒子ビームのディスパージョンを抑制する第1四極電磁石を備える請求項1または2に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the common beam transport unit includes a first quadrupole electromagnet that suppresses dispersion of the charged particle beam. 前記共通ビーム輸送部は、第1の分岐ビーム輸送部が分岐される第1の分岐点と、前記第1の分岐ビーム輸送部に隣り合う第2の分岐ビーム輸送部が分岐される第2の分岐点との間に、前記荷電粒子ビームの位相を調整する少なくとも4つの第2四極電磁石を備え、
前記第2四極電磁石は、前記第1の分岐点と前記第2の分岐点との間における前記荷電粒子ビームのベータトロン振動の位相差をπの整数倍に調整する請求項1〜3のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。
The common beam transport unit includes a first branch point where the first branch beam transport unit is branched, and a second branch beam transport unit adjacent to the first branch beam transport unit. And at least four second quadrupole electromagnets for adjusting the phase of the charged particle beam between the branch points;
The said 2nd quadrupole electromagnet adjusts the phase difference of the betatron oscillation of the said charged particle beam between the said 1st branch point and the said 2nd branch point to the integral multiple of (pi). The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1.
前記第2四極電磁石は、前記第2四極電磁石の下流の分岐点において前記荷電粒子ビームを前記照射室へ分岐させる場合と前記共通ビーム輸送部の下流側に輸送する場合とで異なる強度で励磁される請求項4に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The second quadrupole electromagnet is excited with different intensities depending on whether the charged particle beam is branched to the irradiation chamber at the branch point downstream of the second quadrupole magnet or transported downstream of the common beam transport unit. The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 4. 前記加速器と前記照射室とは、互いに異なる階層に設けられた請求項1〜5のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the accelerator and the irradiation chamber are provided at different levels. 前記共通ビーム輸送部は、螺旋状に配置された請求項6に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 6, wherein the common beam transport unit is arranged in a spiral shape. 前記照射室は、治療室である請求項1〜7のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム照射装置。   The charged particle beam irradiation apparatus according to claim 1, wherein the irradiation room is a treatment room.
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