JP2018198136A - Negative ion source device - Google Patents

Negative ion source device Download PDF

Info

Publication number
JP2018198136A
JP2018198136A JP2017101974A JP2017101974A JP2018198136A JP 2018198136 A JP2018198136 A JP 2018198136A JP 2017101974 A JP2017101974 A JP 2017101974A JP 2017101974 A JP2017101974 A JP 2017101974A JP 2018198136 A JP2018198136 A JP 2018198136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cesium
unit
conductive
storage
remaining amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017101974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晴彦 衞藤
Haruhiko Eto
晴彦 衞藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2017101974A priority Critical patent/JP2018198136A/en
Publication of JP2018198136A publication Critical patent/JP2018198136A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

To provide a negative ion source device capable of accurately detecting a remaining quantity of cesium that is stored in a cesium supply part.SOLUTION: A cesium supply part 130 comprises: a conductive part 137 that is provided inside of a storage part 131; and a voltage application part 138 capable of applying a voltage between the conductive part 137 and the storage part 131. In a state where the conductive part 137 is contact with cesium C, inside of the storage part 131, a current path in which a current flows is formed from the conductive part 137, cesium C and the storage part 131. Resistance of the current path is changed by decreasing a remaining quantity of cesium C, thereby changing a relation of the voltage, the current and the resistance in the case where the voltage is applied by the voltage application part 138. Therefore, a remaining quantity detection part 150 measures the voltage, the current or the resistance between the conductive part 137 and the storage part 131, thereby detecting the remaining quantity of cesium C within the storage part 131 based on a measurement result.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、負イオン源装置に関する。   The present invention relates to a negative ion source device.

加速器等に用いられる負イオン源装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の負イオン源装置では、チャンバ内に原料ガスを供給し、チャンバ内でプラズマを生成することによって、負イオンを生成している。また、このようなチャンバに対し、負イオンの生成を促進する促進物質として、セシウムが供給されている。   As a negative ion source device used for an accelerator or the like, for example, a device described in Patent Document 1 is known. In the negative ion source device of Patent Document 1, a raw material gas is supplied into a chamber, and negative ions are generated by generating plasma in the chamber. Further, cesium is supplied to such a chamber as a promoting substance that promotes the generation of negative ions.

セシウムはチャンバの外部の容器に貯留されており、当該容器からチャンバ内へセシウムの供給が行われる。容器は加熱装置や保温材に取り囲まれることで、外部から目視で容器内のセシウムの残量を把握することができない。従って、容器内のセシウムの残量を測定する必要がある。このように、容器内のセシウムの残量を検知する方法として、特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献2には、磁石を用いて容器のセシウムの残量を検知している。   Cesium is stored in a container outside the chamber, and cesium is supplied from the container into the chamber. Since the container is surrounded by a heating device and a heat insulating material, the remaining amount of cesium in the container cannot be grasped visually from the outside. Therefore, it is necessary to measure the remaining amount of cesium in the container. As described above, a method described in Patent Document 2 is known as a method for detecting the remaining amount of cesium in a container. In Patent Document 2, the remaining amount of cesium in a container is detected using a magnet.

特開2016−134281号公報JP, 2006-134281, A 特開2000−098070号公報JP 2000-098070 A

ここで、負イオン源装置のチャンバへセシウムを供給する時、セシウム供給部においてセシウムを加熱して気化させた状態で供給する必要がある。このように加熱を伴う高温下で磁石を用いて残量を検知する場合、磁界が変化してしまうため、正確にセシウムの残量を検知することが出来ないという問題がある。   Here, when supplying cesium to the chamber of the negative ion source device, it is necessary to supply the cesium in a state of being heated and vaporized in the cesium supply unit. Thus, when the remaining amount is detected using a magnet at a high temperature accompanied by heating, there is a problem that the remaining amount of cesium cannot be accurately detected because the magnetic field changes.

従って、本発明は、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる負イオン源装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a negative ion source device that can accurately detect the remaining amount of cesium stored in a cesium supply unit.

本発明に係る負イオン源装置は、負イオンを生成する負イオン生成部と、負イオン生成部へセシウムを供給するセシウム供給部と、セシウム供給部のセシウムの残量を検知する残量検知部と、を備え、セシウム供給部は、セシウムを貯留する貯留部と、貯留部を加熱する加熱部と、貯留部の内部に設けられ、導電性の材料からなり、貯留部から絶縁される導電部と、導電部と貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備え、残量検知部は、導電部と貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて貯留部内のセシウムの残量を検知する。   A negative ion source device according to the present invention includes a negative ion generation unit that generates negative ions, a cesium supply unit that supplies cesium to the negative ion generation unit, and a remaining amount detection unit that detects the remaining amount of cesium in the cesium supply unit The cesium supply unit is provided with a storage unit that stores cesium, a heating unit that heats the storage unit, and a conductive unit that is provided inside the storage unit and is made of a conductive material and insulated from the storage unit. And a voltage applying unit capable of applying a voltage between the conductive unit and the storage unit, the remaining amount detection unit measures the voltage, current, or resistance between the conductive unit and the storage unit, and the measurement result Based on the above, the remaining amount of cesium in the reservoir is detected.

本発明に係る負イオン源装置において、セシウム供給部は、貯留部の内部に設けられた導電部と、導電部と貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備えている。導電部は、導電性の材料からなり、貯留部から絶縁される部材である。ここで、貯留部に貯留されているセシウムも導電性の物質である。従って、貯留部内において、導電部がセシウムと接触している状態であれば、導電部、セシウム、及び貯留部によって電流が流れる電流経路が形成される。この状態で電圧付与部が導電部と貯留部の間に電圧を付与すると、上述の電流経路に、当該電流経路の抵抗に応じた電流が流れる。このような状態から、貯留部内のセシウムの残量が減少することで、導電部とセシウムとの接触量が変化した場合、上記電流経路の抵抗が変化する。または、導電部がセシウムから離間した場合、上記電流経路は分断される。この場合、電圧付与部で電圧を付与した場合の電圧、電流、及び抵抗の関係が変化する。従って、残量検知部が、導電部と貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定することで、測定結果に基づいて貯留部内のセシウムの残量を検知することができる。以上により、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる。   In the negative ion source device according to the present invention, the cesium supply unit includes a conductive unit provided inside the storage unit, and a voltage applying unit capable of applying a voltage between the conductive unit and the storage unit. . The conductive portion is a member made of a conductive material and insulated from the storage portion. Here, cesium stored in the storage part is also a conductive substance. Therefore, if the conductive part is in contact with cesium in the storage part, a current path through which a current flows is formed by the conductive part, cesium, and the storage part. When the voltage application unit applies a voltage between the conductive unit and the storage unit in this state, a current corresponding to the resistance of the current path flows through the current path. From such a state, when the amount of contact between the conductive part and cesium changes due to a decrease in the remaining amount of cesium in the storage part, the resistance of the current path changes. Alternatively, when the conductive part is separated from cesium, the current path is disconnected. In this case, the relationship between the voltage, current, and resistance when the voltage is applied by the voltage applying unit changes. Therefore, the remaining amount detection unit can detect the remaining amount of cesium in the storage unit based on the measurement result by measuring the voltage, current, or resistance between the conductive unit and the storage unit. As described above, the remaining amount of cesium stored in the cesium supply unit can be accurately detected.

負イオン源装置において、導電部は、貯留部内で鉛直方向に延伸してよい。この場合、貯留部内のセシウムの残量が減少し、液面が鉛直方向に下がるに従って、導電部とセシウムの接触量が徐々に減少してゆく。すなわち、導電部、セシウム、及び貯留部によって形成される電流経路の抵抗が連続的に変化する。従って、残量検知部は、セシウムの残量を連続的に検知することができる。   In the negative ion source device, the conductive portion may extend in the vertical direction within the storage portion. In this case, the amount of contact between the conductive portion and cesium gradually decreases as the remaining amount of cesium in the storage portion decreases and the liquid level decreases in the vertical direction. That is, the resistance of the current path formed by the conductive part, cesium, and the storage part changes continuously. Therefore, the remaining amount detection unit can continuously detect the remaining amount of cesium.

負イオン源装置において、貯留部は、底壁、側壁、及び蓋体を備え、導電部は、蓋体を貫通しており、蓋体は、貯留部の内部側に配置される底面を有し、底面は鉛直方向において高低差を有してよい。貯留部内では貯留されたセシウムが気化することで、蓋体の底面にセシウムが付着する。この場合、導電部が蓋体付近でセシウムと接触することで、検知精度に影響を及ぼす可能性がある。これに対し、蓋体の底面が鉛直方向において高低差を有することで、底面に付着したセシウムを低い位置へ流すことができる。これにより、蓋体付近でセシウムと導電部とが接触すること抑制できる。   In the negative ion source device, the storage unit includes a bottom wall, a side wall, and a lid, the conductive unit passes through the lid, and the lid has a bottom surface disposed on the inner side of the storage unit. The bottom surface may have a height difference in the vertical direction. In the storage part, the stored cesium is vaporized, so that cesium adheres to the bottom surface of the lid. In this case, there is a possibility that the detection accuracy is affected by the contact of the conductive portion with cesium near the lid. On the other hand, since the bottom surface of the lid body has a height difference in the vertical direction, cesium attached to the bottom surface can flow to a low position. Thereby, it can suppress that a cesium and an electroconductive part contact in the cover body vicinity.

本発明によれば、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる負イオン源装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the negative ion source apparatus which can detect correctly the residual amount of the cesium currently stored by the cesium supply part can be provided.

本発明の実施形態に係る負イオン源装置を備える中性子捕捉療法装置を示す概略図である。It is the schematic which shows a neutron capture therapy apparatus provided with the negative ion source apparatus which concerns on embodiment of this invention. 負イオン源装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a negative ion source apparatus. セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the storage part of a cesium supply part. セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the storage part of a cesium supply part. セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the storage part of a cesium supply part.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明の実施形態に係る負イオン源装置100を備える中性子捕捉療法装置1を例にとり、中性子捕捉療法装置1の概要について図1を参照しつつ説明する。図1に示される中性子捕捉療法装置1は、ホウ素中性子捕捉療法(BNCT:Boron Neutron Capture Therapy)を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置1では、例えばホウ素(10B)が投与された患者(被照射体)50の腫瘍に中性子線Nを照射する。 First, taking the neutron capture therapy apparatus 1 including the negative ion source apparatus 100 according to the embodiment of the present invention as an example, an outline of the neutron capture therapy apparatus 1 will be described with reference to FIG. A neutron capture therapy device 1 shown in FIG. 1 is a device that performs cancer treatment using boron neutron capture therapy (BNCT). In the neutron capture therapy apparatus 1, for example, a neutron beam N is irradiated to a tumor of a patient (irradiated body) 50 to which boron ( 10 B) is administered.

中性子捕捉療法装置1は、加速器2を備えている。加速器2は、陰イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Rを出射する。加速器2は、例えばサイクロトロンによって構成される。本実施形態において、荷電粒子線Rは陰イオンから電荷を剥ぎ取って生成した陽子ビームである。この加速器2は、例えば、ビーム半径40mm、60kW(=30MeV×2mA)の荷電粒子線Rを生成する。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナック、静電加速器などであってもよい。   The neutron capture therapy apparatus 1 includes an accelerator 2. The accelerator 2 accelerates charged particles such as negative ions and emits a charged particle beam R. The accelerator 2 is configured by, for example, a cyclotron. In the present embodiment, the charged particle beam R is a proton beam generated by stripping charges from negative ions. The accelerator 2 generates a charged particle beam R having a beam radius of 40 mm and 60 kW (= 30 MeV × 2 mA), for example. The accelerator is not limited to a cyclotron, and may be a synchrotron, a synchrocyclotron, a linac, an electrostatic accelerator, or the like.

加速器2から出射された荷電粒子線Rは、中性子線生成部Mへ送られる。中性子線生成部Mは、ビームダクト9とターゲット10とからなる。加速器2から出射された荷電粒子線Rは、ビームダクト9を通り、ビームダクト9の端部に配置されたターゲット10へ向かって進行する。このビームダクト9に沿って複数の四極電磁石4、電流モニタ5、及び走査電磁石6が設けられている。複数の四極電磁石4は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Rのビーム軸調整を行うものである。   The charged particle beam R emitted from the accelerator 2 is sent to the neutron beam generation unit M. The neutron beam generation unit M includes a beam duct 9 and a target 10. The charged particle beam R emitted from the accelerator 2 passes through the beam duct 9 and travels toward the target 10 disposed at the end of the beam duct 9. A plurality of quadrupole electromagnets 4, a current monitor 5, and a scanning electromagnet 6 are provided along the beam duct 9. The plurality of quadrupole electromagnets 4 adjust the beam axis of the charged particle beam R using, for example, an electromagnet.

電流モニタ5は、ターゲット10に照射される荷電粒子線Rの電流値(つまり、電荷,照射線量率)をリアルタイムで検出するものである。電流モニタ5は、荷電粒子線Rに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のDCCT(DC Current Transformer)が用いられている。電流モニタ5は、検出結果を後述する制御部(不図示)に出力する。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。   The current monitor 5 detects the current value of the charged particle beam R irradiated to the target 10 (that is, charge and irradiation dose rate) in real time. The current monitor 5 uses a non-destructive DCCT (DC Current Transformer) that can measure current without affecting the charged particle beam R. The current monitor 5 outputs the detection result to a control unit (not shown) described later. “Dose rate” means a dose per unit time.

走査電磁石6は、荷電粒子線Rを走査し、ターゲット10に対する荷電粒子線Rの照射制御を行うものである。この走査電磁石6は、荷電粒子線Rのターゲット10に対する照射位置を制御する。   The scanning electromagnet 6 scans the charged particle beam R and controls irradiation of the charged particle beam R to the target 10. The scanning electromagnet 6 controls the irradiation position of the charged particle beam R with respect to the target 10.

中性子捕捉療法装置1は、荷電粒子線Rをターゲット10に照射することにより中性子線Nを発生させ、患者50に向かって中性子線Nを出射する。中性子捕捉療法装置1は、ターゲット10、遮蔽体8、減速材39、コリメータ20を備えている。   The neutron capture therapy apparatus 1 generates a neutron beam N by irradiating the target 10 with the charged particle beam R, and emits the neutron beam N toward the patient 50. The neutron capture therapy apparatus 1 includes a target 10, a shield 8, a moderator 39, and a collimator 20.

ターゲット10は、荷電粒子線Rの照射を受けて中性子線Nを生成するものである。ここでのターゲット10は、例えば、ベリリウム(Be)やリチウム(Li)、タンタル(Ta)、タングステン(W)により形成され、例えば直径160mmの円板状を成している。なお、ターゲット10は、円板状に限らず、他の形状であってもよい。また、ターゲット10は、固体に限らず、液体(液体金属)であっても良い。   The target 10 generates a neutron beam N when irradiated with the charged particle beam R. The target 10 here is made of, for example, beryllium (Be), lithium (Li), tantalum (Ta), or tungsten (W), and has a disk shape with a diameter of, for example, 160 mm. Note that the target 10 is not limited to a disk shape, and may have another shape. Further, the target 10 is not limited to a solid, but may be a liquid (liquid metal).

減速材39は、ターゲット10で生成された中性子線Nを減速させる(中性子線Nのエネルギーを低下させる)ものである。減速材39は、中性子線Nに含まれる速中性子を主に減速させる層39Aと、中性子線Nに含まれる熱外中性子を主に減速させる層39Bと、からなる積層構造を有していてよい。   The moderator 39 decelerates the neutron beam N generated by the target 10 (decreases the energy of the neutron beam N). The moderator 39 may have a laminated structure including a layer 39A that mainly decelerates fast neutrons contained in the neutron beam N and a layer 39B that mainly decelerates epithermal neutrons contained in the neutron beam N. .

遮蔽体8は、発生させた中性子線N、及び当該中性子線Nの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。遮蔽体8は、減速材39を囲むように設けられている。遮蔽体8の上部及び下部は、減速材39より荷電粒子線Rの上流側に延在している。   The shield 8 shields the generated neutron beam N and the gamma rays generated by the generation of the neutron beam N so as not to be emitted to the outside. The shield 8 is provided so as to surround the moderator 39. The upper part and the lower part of the shield 8 extend upstream of the charged particle beam R from the moderator 39.

コリメータ20は、中性子線Nの照射野を整形するものであり、中性子線Nが通過する開口20aを有する。コリメータ20は、例えば中央に開口20aを有するブロック状の部材である。   The collimator 20 shapes the irradiation field of the neutron beam N, and has an opening 20a through which the neutron beam N passes. The collimator 20 is a block-shaped member having an opening 20a at the center, for example.

続いて、負イオン源装置100の構成について、図2を参照しつつ説明する。負イオン源装置100は、負イオン生成部102と、真空ボックス104と、セシウム供給部130と、残量検知部150を備える。負イオン生成部102と真空ボックス104とは、絶縁フランジ106によって接続されている。セシウム供給部130は、真空ボックス104と反対側の位置にて、負イオン生成部102に接続されている。   Next, the configuration of the negative ion source device 100 will be described with reference to FIG. The negative ion source device 100 includes a negative ion generation unit 102, a vacuum box 104, a cesium supply unit 130, and a remaining amount detection unit 150. The negative ion generator 102 and the vacuum box 104 are connected by an insulating flange 106. The cesium supply unit 130 is connected to the negative ion generation unit 102 at a position opposite to the vacuum box 104.

負イオン生成部102は、チャンバ108と、原料ガス供給部109と、磁石110と、プラズマ生成部112と、プラズマ電極116と、を有する。   The negative ion generation unit 102 includes a chamber 108, a source gas supply unit 109, a magnet 110, a plasma generation unit 112, and a plasma electrode 116.

チャンバ108は、図示しない真空ポンプと接続されており、内部を真空状態に保持可能である。チャンバ108は、円筒状を呈する本体部108aと、本体部108aの他端側に設けられた蓋部108bとを有する。本体部108aは、チャンバ108の側壁をなしている。チャンバ108の一端側には、後述のプラズマ生成部112及び真空ボックス104が設けられている。本体部108aの両端には、外方に向けて突出する鍔部108c,108dがそれぞれ設けられている。蓋部108bは、本体部108aの他端側に位置する鍔部108cに着脱自在に取り付けられており、本体部108aの他端(開放端)を開放又は閉塞する。   The chamber 108 is connected to a vacuum pump (not shown) and can hold the inside in a vacuum state. The chamber 108 has a cylindrical main body 108a and a lid 108b provided on the other end of the main body 108a. The main body 108 a forms the side wall of the chamber 108. On one end side of the chamber 108, a plasma generation unit 112 and a vacuum box 104 described later are provided. At both ends of the main body portion 108a, flange portions 108c and 108d that protrude outward are provided. The lid portion 108b is detachably attached to the flange portion 108c located on the other end side of the main body portion 108a, and opens or closes the other end (open end) of the main body portion 108a.

原料ガス供給部109は、後述のプラズマ電極116の近傍に設けられた配管116bと、配管116bに接続されたガス供給源122と、を備えている。配管116bは、チャンバ108の他端側に位置している。ガス供給源122は、原料ガス源(水素ガス源)及び不活性ガス源(アルゴンガス源)を含む。すなわち、ガス供給源122の原料ガスや不活性ガスは、配管116bを通じて本体部108aの他端側からチャンバ108内に供給される。   The source gas supply unit 109 includes a pipe 116b provided in the vicinity of a plasma electrode 116, which will be described later, and a gas supply source 122 connected to the pipe 116b. The pipe 116 b is located on the other end side of the chamber 108. The gas supply source 122 includes a source gas source (hydrogen gas source) and an inert gas source (argon gas source). That is, the source gas and the inert gas from the gas supply source 122 are supplied into the chamber 108 from the other end side of the main body 108a through the pipe 116b.

磁石110は、プラズマ閉じ込め部110Aと、フィルター磁場生成部110Bと、を備えている。プラズマ閉じ込め部110Aは、チャンバ108の他端側の領域に設けられている。プラズマ閉じ込め部110Aは、チャンバ108内で生成されたプラズマをチャンバ108に閉じ込めるように磁場を生成する。フィルター磁場生成部110Bは、チャンバ108の一端側に設けられ、所定のエネルギー以上の電子を遮断する磁場を生成する。チャンバ108の軸方向において、フィルター磁場生成部110Bに比してプラズマ閉じ込め部110Aの方が広い範囲を占めている。高いエネルギーの電子(高温電子)は、フィルター磁場生成部110Bによって生成される磁場領域内には侵入することはできず、プラズマ閉じ込め部110Aに囲まれる領域に閉じ込められる。この領域をプラズマ生成領域E1(図2に示す一点鎖線よりも左側領域)と称する。一方、所定のエネルギーより低いエネルギーの電子(低温電子)は、フィルター磁場生成部110Bに囲まれる磁場領域を通過することができる。負イオンは高温電子によって容易に破壊されるが、フィルター磁場生成部110Bの磁場領域には高温電子の侵入が防止されると共に低温電子は進入可能とされるため、当該磁場領域にて負イオンが生成される。従って、フィルター磁場生成部110Bによる磁場領域を負イオン生成領域E2(図2に示す一点鎖線よりも右側領域)と称する。   The magnet 110 includes a plasma confinement unit 110A and a filter magnetic field generation unit 110B. The plasma confinement part 110 </ b> A is provided in a region on the other end side of the chamber 108. The plasma confinement unit 110 </ b> A generates a magnetic field so that the plasma generated in the chamber 108 is confined in the chamber 108. The filter magnetic field generation unit 110B is provided on one end side of the chamber 108 and generates a magnetic field that blocks electrons having a predetermined energy or higher. In the axial direction of the chamber 108, the plasma confinement unit 110A occupies a wider range than the filter magnetic field generation unit 110B. High energy electrons (hot electrons) cannot penetrate into the magnetic field region generated by the filter magnetic field generation unit 110B, but are confined in the region surrounded by the plasma confinement unit 110A. This region is referred to as a plasma generation region E1 (region on the left side of the alternate long and short dash line shown in FIG. 2). On the other hand, electrons having lower energy than the predetermined energy (cold electrons) can pass through the magnetic field region surrounded by the filter magnetic field generation unit 110B. Negative ions are easily destroyed by high-temperature electrons, but high-temperature electrons are prevented from entering the magnetic field region of the filter magnetic field generation unit 110B and low-temperature electrons are allowed to enter. Generated. Therefore, the magnetic field region by the filter magnetic field generation unit 110B is referred to as a negative ion generation region E2 (a region on the right side of the dashed line shown in FIG. 2).

磁石110は、本体部108aの外周面側に複数配置されている。より詳しくは、磁石110は、本体部108aの外周面から離間した状態でチャンバ108の外周側に位置する。プラズマ閉じ込め部110Aは、周方向にS極とN極を交互に配置することによって構成される。フィルター磁場生成部110Bは、周方向における一部の領域にS極を集めて配置し、周方向における他の領域にN極を集めて配置する。磁石110と本体部108aの外周面との間には、図示しない冷却路が設けられている。磁石110又は本体部108aの壁部を冷却するために、当該冷却路内には水などの冷媒が循環される。なお、冷却路が設けられる位置は、磁石110と本体部108aの外周面との間に限らず、他の位置としてもよい。例えば、磁石110の外周面に冷却路を設けてもよい。   A plurality of magnets 110 are arranged on the outer peripheral surface side of the main body portion 108a. More specifically, the magnet 110 is located on the outer peripheral side of the chamber 108 in a state of being separated from the outer peripheral surface of the main body 108a. The plasma confinement part 110A is configured by alternately arranging the south pole and the north pole in the circumferential direction. The filter magnetic field generation unit 110B collects and arranges the S poles in a partial region in the circumferential direction, and collects and arranges the N poles in other regions in the circumferential direction. A cooling path (not shown) is provided between the magnet 110 and the outer peripheral surface of the main body 108a. In order to cool the magnet 110 or the wall portion of the main body 108a, a coolant such as water is circulated in the cooling path. The position where the cooling path is provided is not limited to the position between the magnet 110 and the outer peripheral surface of the main body 108a, but may be another position. For example, a cooling path may be provided on the outer peripheral surface of the magnet 110.

プラズマ生成部112は、フィラメント112aと、一対の電極112bと、を備える。一対の電極112bは、蓋部108bに設けられており、フィラメント112aと接続されている。電極112bは、チャンバ108の外側に引き出された電流供給用ブスバー112cと接続されている。電流供給用ブスバー112cは、図示されない電源と接続されている。従って、一対の電極112bは、フィラメント112aに電圧及び電流を印加し、フィラメント112aを発熱させると共に、フィラメント112aとチャンバ108(本体部108a)との間に電位差を生じさせる。   The plasma generation unit 112 includes a filament 112a and a pair of electrodes 112b. The pair of electrodes 112b is provided on the lid portion 108b and is connected to the filament 112a. The electrode 112 b is connected to a current supply bus bar 112 c drawn out of the chamber 108. The current supply bus bar 112c is connected to a power source (not shown). Accordingly, the pair of electrodes 112b applies a voltage and a current to the filament 112a to cause the filament 112a to generate heat, and also causes a potential difference between the filament 112a and the chamber 108 (main body portion 108a).

プラズマ電極116は、本体部108aの一端側に位置する鍔部108dに設けられた絶縁フランジ125と、真空ボックス104側の絶縁フランジ106との間に配置されている。プラズマ電極116は、電圧が可変の電源(図示せず)に接続されている。当該電源を制御してプラズマ電極116に印加される電圧の大きさを制御することにより、チャンバ108内のプラズマ分布を制御し、チャンバ108から引き出される負イオンの量を制御する。プラズマ電極116は、チャンバ108内で生成された負イオンをチャンバ108外(本実施形態では真空ボックス104側)に引き出すことが可能な引出孔116aを有している。なお、本実施形態に係るプラズマ電極116は、平板形状であるが、特に形状は限定されず、テーパー状等に構成されていてもよい。   The plasma electrode 116 is disposed between the insulating flange 125 provided on the flange portion 108d located on one end side of the main body portion 108a and the insulating flange 106 on the vacuum box 104 side. The plasma electrode 116 is connected to a power source (not shown) having a variable voltage. By controlling the power supply to control the magnitude of the voltage applied to the plasma electrode 116, the plasma distribution in the chamber 108 is controlled, and the amount of negative ions extracted from the chamber 108 is controlled. The plasma electrode 116 has an extraction hole 116a through which negative ions generated in the chamber 108 can be extracted to the outside of the chamber 108 (in this embodiment, the vacuum box 104 side). In addition, although the plasma electrode 116 which concerns on this embodiment is flat plate shape, a shape is not specifically limited, You may be comprised by the taper shape etc.

真空ボックス104は、チャンバ108のうち負イオンビームが引き出される下流側(チャンバ108の一端側)に位置している。真空ボックス104は、チャンバ108と同様に、内部を真空状態に保持可能である。真空ボックス104内には、引出電極等の電極124、負イオンビームのビーム量を計測するファラデーカップ(図示せず)、負イオンビームの軌道を変化させるステアリングコイル(図示せず)等が配置されている。   The vacuum box 104 is located on the downstream side of the chamber 108 from which the negative ion beam is extracted (one end side of the chamber 108). The vacuum box 104 can hold the inside in a vacuum state, like the chamber 108. In the vacuum box 104, an electrode 124 such as an extraction electrode, a Faraday cup (not shown) for measuring the beam amount of the negative ion beam, a steering coil (not shown) for changing the trajectory of the negative ion beam, and the like are arranged. ing.

セシウム供給部130は、負イオン生成部102へセシウムを供給する。セシウム供給部130は、貯留部131と、導入部132,133と、バルブ134と、加熱部136と、を備えている。   The cesium supply unit 130 supplies cesium to the negative ion generation unit 102. The cesium supply unit 130 includes a storage unit 131, introduction units 132 and 133, a valve 134, and a heating unit 136.

貯留部131は、セシウムを貯留する容器である。セシウムは、液体の状態で貯留部131に貯留されている。貯留部131は、チャンバ108の外部に配置されている。貯留部131は、底壁141、側壁142、及び蓋体143を備えている(図3参照)。側壁142は、底壁141の周縁から上方へ向かって延びる。蓋体143は、側壁142の上端の開口部を封止するように設けられる。なお貯留部131の形状は特に限定されず、円柱状であってもよく、四角柱状等の多角柱状であってもよい。   The storage part 131 is a container for storing cesium. Cesium is stored in the storage unit 131 in a liquid state. The reservoir 131 is disposed outside the chamber 108. The storage part 131 is provided with the bottom wall 141, the side wall 142, and the cover body 143 (refer FIG. 3). The side wall 142 extends upward from the peripheral edge of the bottom wall 141. The lid 143 is provided so as to seal the opening at the upper end of the side wall 142. In addition, the shape of the storage part 131 is not specifically limited, A columnar shape may be sufficient, and polygonal column shapes, such as square column shape, may be sufficient.

導入部132,133は、貯留部131からチャンバ108へ向かって延びる部材である。導入部132,133は、加熱によって気化し、貯留部131から流出したセシウムをチャンバ108へ導入する。導入部132と導入部133との間にはバルブ134が設けられている。バルブ134は、貯留部131からチャンバ108へ導入されるセシウムの量を調整することができる。   The introduction parts 132 and 133 are members extending from the storage part 131 toward the chamber 108. The introduction units 132 and 133 introduce cesium that is vaporized by heating and flows out of the storage unit 131 into the chamber 108. A valve 134 is provided between the introduction part 132 and the introduction part 133. The valve 134 can adjust the amount of cesium introduced from the reservoir 131 into the chamber 108.

加熱部136は、貯留部131を加熱する部材である。加熱部136は、貯留部131を収容する壁部と、当該壁部に設けられたヒータによって構成される。なお、加熱部136を構成する部材は、導入部132,133及びバルブ134の周囲にも設けられている。加熱部136は、制御部(不図示)の制御信号に基づいて、セシウム供給部130が負イオン生成部102にセシウムを供給するタイミングで、加熱を行う。加熱されたセシウムは、気体となり、当該気体の状態にてチャンバ108へ供給される。   The heating unit 136 is a member that heats the storage unit 131. The heating part 136 includes a wall part that houses the storage part 131 and a heater provided on the wall part. Members constituting the heating unit 136 are also provided around the introduction units 132 and 133 and the valve 134. The heating unit 136 performs heating at a timing when the cesium supply unit 130 supplies cesium to the negative ion generation unit 102 based on a control signal from a control unit (not shown). The heated cesium becomes a gas and is supplied to the chamber 108 in the state of the gas.

次に、図3を参照して、セシウム供給部130の更に詳細な構成、及び残量検知部150について説明する。図3に示すように、セシウム供給部130は、導電部137と、電圧付与部138と、を更に備えている。なお、貯留部131内に貯留されている液体のセシウムを「セシウムC」と称する場合がある。   Next, a more detailed configuration of the cesium supply unit 130 and the remaining amount detection unit 150 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the cesium supply unit 130 further includes a conductive unit 137 and a voltage applying unit 138. The liquid cesium stored in the storage unit 131 may be referred to as “cesium C”.

導電部137は、貯留部131の内部に設けられる。また、導電部137は、貯留部131の外部へ引き出されている。本実施形態では、導電部137は、貯留部131内で鉛直方向に延伸している。導電部137は、貯留部131の外部から下方へ向かって延び、蓋体143を貫通して、底壁141側へ向かって延びる部材である。導電部137は、棒状の部材である。ただし、導電部137の形状は特に限定されず、長尺な平板状の部材であってもよい。   The conductive part 137 is provided inside the storage part 131. In addition, the conductive part 137 is drawn out of the storage part 131. In the present embodiment, the conductive portion 137 extends in the vertical direction within the storage portion 131. The conductive portion 137 is a member that extends downward from the outside of the storage portion 131, passes through the lid 143, and extends toward the bottom wall 141. The conductive part 137 is a rod-shaped member. However, the shape of the conductive portion 137 is not particularly limited, and may be a long flat plate-like member.

導電部137の下端部137aは、底壁141から上側に離間している。導電部137の下端部137aは、セシウムCの残量が十分である状態(図3及び図4の状態)では、セシウムCの液面Fよりも下方に配置される。一方、セシウムCを補充する必要が生じるまで残量が少なくなった状態(図5の状態)では、導電部137の下端部137aは、セシウムCの液面Fよりも上方に配置される。導電部137の上端部137bは、蓋体143よりも上方に配置されている。上端部137bの位置は、後述の電圧付与部138の導線部161を引き出し可能であれば、特に限定されない。なお、導電部137は、水平方向において、貯留部131の中央位置に配置されている。ただし、貯留部131の側壁142と接触しない範囲で、導電部137は水平方向におけるどの位置に設けてもよい。   The lower end portion 137a of the conductive portion 137 is spaced upward from the bottom wall 141. The lower end portion 137a of the conductive portion 137 is disposed below the liquid surface F of the cesium C in a state where the remaining amount of cesium C is sufficient (the state shown in FIGS. 3 and 4). On the other hand, in a state where the remaining amount is low until it is necessary to replenish cesium C (the state of FIG. 5), the lower end portion 137a of the conductive portion 137 is disposed above the liquid surface F of the cesium C. The upper end portion 137 b of the conductive portion 137 is disposed above the lid body 143. The position of the upper end portion 137b is not particularly limited as long as a conducting wire portion 161 of a voltage applying portion 138 described later can be pulled out. Note that the conductive portion 137 is disposed at the center position of the storage portion 131 in the horizontal direction. However, the conductive portion 137 may be provided at any position in the horizontal direction as long as it does not contact the side wall 142 of the storage portion 131.

導電部137は、導電性の材料からなる。また、導電部137は所定の範囲の電気抵抗値を有する。このように、導電部137が電気抵抗値を有することで、セシウムCの残量に応じて、後述の端子162と端子164との間の電気抵抗値を変化させることができる。導電部137の抵抗の上限値は、測定可能な程度に電流が流れればよく、特に限定されない。また、導電部137は導電性を有していればよいので、抵抗の下限値は特に限定されないまた、導電部137の電気抵抗値は、セシウムCの電気抵抗値より十分大きいことが望ましい。導電部137の材料として、例えばタングステン、白金、ニクロム等が用いられる。なお、導電部137には、電気抵抗値を調整するためのコーティングがなされていてもよい。なお、特に限定されるものではないが、導電部137の電気抵抗値の一例について説明する。例えば、導電部137として直径1mmのタングステン棒を使用し、セシウムCの液面Fの高さを1mm刻みで計測する場合、液面Fの高さの変化1mmに相当する室温での抵抗値変化は、セシウムC、貯留部131、電圧付与部138を合わせたリード抵抗を無視すると、67μΩ程度となる。従って、抵抗値の最小分解能は67μΩ以下であればよく、典型的なマイクロオームメータの最小分解能は0.1μΩ程度であるから、十分計測可能である。   The conductive portion 137 is made of a conductive material. In addition, the conductive portion 137 has an electric resistance value within a predetermined range. As described above, since the conductive portion 137 has an electric resistance value, an electric resistance value between a terminal 162 and a terminal 164 described later can be changed according to the remaining amount of cesium C. The upper limit value of the resistance of the conductive portion 137 is not particularly limited as long as the current flows to a measurable level. Further, since the conductive portion 137 only needs to have conductivity, the lower limit value of the resistance is not particularly limited, and the electric resistance value of the conductive portion 137 is desirably sufficiently larger than the electric resistance value of cesium C. As a material for the conductive portion 137, for example, tungsten, platinum, nichrome, or the like is used. The conductive portion 137 may be coated to adjust the electric resistance value. Although not particularly limited, an example of the electric resistance value of the conductive portion 137 will be described. For example, when a tungsten rod having a diameter of 1 mm is used as the conductive portion 137 and the height of the liquid level F of cesium C is measured in 1 mm increments, the resistance value change at room temperature corresponding to a change in the height of the liquid level F of 1 mm Is about 67 μΩ when the lead resistance of the cesium C, the storage unit 131, and the voltage applying unit 138 is ignored. Accordingly, the minimum resolution of the resistance value only needs to be 67 μΩ or less, and the minimum resolution of a typical micro-ohmmeter is about 0.1 μΩ, so that sufficient measurement is possible.

導電部137は、貯留部131から絶縁されている。貯留部131の各壁部は、少なくともセシウムCが貯留される部分の一部は導電性の材料からなる。導電部137は、貯留部131のうち、導電性の材料からなる部分と、絶縁されている。なお、貯留部131の各壁部を構成する導電性の材料として、例えばステンレス等を採用してよい。なお、ここでの「絶縁」とは、導電部137が導電性の液体であるセシウムCを介して電気的に接続される箇所は許容され、その他の箇所で絶縁されていることを示す。本実施形態では、貯留部131の底壁141、側壁142、及び蓋体143は、いずれも導電性の材料によって構成されている(後述の蓋体143の絶縁部144を除く)。従って、導電部137は、貯留部131の底壁141、側壁142、及び蓋体143に対して、接触しないように離間している、又は、絶縁部材を介して固定されている。   The conductive part 137 is insulated from the storage part 131. Each wall portion of the storage portion 131 is made of a conductive material at least part of the portion where cesium C is stored. The conductive portion 137 is insulated from a portion made of a conductive material in the storage portion 131. For example, stainless steel or the like may be employed as the conductive material constituting each wall portion of the storage portion 131. Here, “insulation” indicates that a portion where the conductive portion 137 is electrically connected via cesium C which is a conductive liquid is allowed and is insulated at other portions. In the present embodiment, the bottom wall 141, the side wall 142, and the lid 143 of the storage part 131 are all made of a conductive material (except for an insulating part 144 of the lid 143 described later). Therefore, the conductive part 137 is separated from the bottom wall 141, the side wall 142, and the lid 143 of the storage part 131 so as not to contact each other, or is fixed via an insulating member.

本実施形態では、導電部137は、蓋体143を貫通している。従って、蓋体143は、導電部137が貫通する位置に絶縁部144を有している。これにより、導電部137は、貯留部131のうち絶縁部144のみと接触するため、貯留部131と絶縁された状態となる。絶縁部144の材質は、絶縁材料であれば特に限定されないが、例えばコバールガラス等を採用してよい。   In the present embodiment, the conductive portion 137 penetrates the lid 143. Accordingly, the lid 143 has the insulating portion 144 at a position where the conductive portion 137 penetrates. As a result, the conductive portion 137 comes into contact with only the insulating portion 144 of the storage portion 131 and is thus insulated from the storage portion 131. The material of the insulating portion 144 is not particularly limited as long as it is an insulating material. For example, Kovar glass or the like may be employed.

蓋体143は、貯留部131の内部側に配置される底面143aを有する。底面143aは鉛直方向において高低差を有する。本実施形態では、底面143aのうち、絶縁部144に対応する部分が、湾曲面を構成している。当該湾曲面は、上側に凸となるように湾曲しており、中央位置から外周へ向かうに従って徐々に下側に向かうように湾曲する。なお、湾曲面は、全周にわたって湾曲するドーム状の形状であってもよく、所定の方向にのみ湾曲するアーチ状の形状であってもよい。ただし、底面143aは高低差を有することで、付着したセシウムの水滴が下方へ落ちやすくなる限り、どのような形状を採用してもよい。例えば、底面143aは、下側に凸となる湾曲面であってもよく、円錐状、又は多角錐状の面でもよく、平面を傾斜させた傾斜面であってもよい。   The lid body 143 has a bottom surface 143 a disposed on the inner side of the storage part 131. The bottom surface 143a has a height difference in the vertical direction. In the present embodiment, a portion of the bottom surface 143a corresponding to the insulating portion 144 forms a curved surface. The curved surface is curved so as to be convex upward, and is curved gradually toward the lower side from the center position toward the outer periphery. The curved surface may have a dome shape that curves over the entire circumference, or may have an arch shape that curves only in a predetermined direction. However, any shape may be adopted as long as the bottom surface 143a has a difference in height so that the attached water droplets of cesium easily fall downward. For example, the bottom surface 143a may be a curved surface that protrudes downward, may be a conical surface or a polygonal pyramid surface, or may be an inclined surface having an inclined plane.

電圧付与部138は、導電部137と貯留部131との間に電圧を付与可能な部材である。電圧付与部138は、導電部137に接続される引出部138Aと、貯留部131に接続される引出部138Bと、を備える。これにより、電圧付与部138は、引出部138Aと、引出部138Bに電源が接続されることによって、導電部137と貯留部131との間に電圧を付与することができる。   The voltage applying unit 138 is a member that can apply a voltage between the conductive unit 137 and the storage unit 131. The voltage application unit 138 includes an extraction unit 138A connected to the conductive unit 137 and an extraction unit 138B connected to the storage unit 131. Accordingly, the voltage applying unit 138 can apply a voltage between the conductive unit 137 and the storage unit 131 by connecting a power source to the drawing unit 138A and the drawing unit 138B.

引出部138Aは、導電部137から引き出される導線部161と、導線部161の端部に設けられる端子162と、を備える。導線部161は、導電部137のうち、貯留部131から外部に引き出された部分に接続される。ここでは、導線部161は、導電部137の上端部137bに接続される。引出部138Bは、貯留部131から引き出される導線部163と、導線部163の端部に設けられる端子164と、を備える。導線部163は、貯留部131のうち、貯留されたセシウムCと電気的に接続された部分から、引き出される。本実施形態では、導線部163は、貯留部131のうち絶縁部144以外の位置であればどこに接続されていてもよいが、底壁141側の位置に接続されている。   The lead portion 138 </ b> A includes a conductor portion 161 that is led out from the conductive portion 137, and a terminal 162 that is provided at an end portion of the conductor portion 161. The conductive wire portion 161 is connected to a portion of the conductive portion 137 that is drawn to the outside from the storage portion 131. Here, the conductive wire portion 161 is connected to the upper end portion 137 b of the conductive portion 137. The lead portion 138 </ b> B includes a lead wire portion 163 that is drawn from the storage portion 131 and a terminal 164 that is provided at an end portion of the lead wire portion 163. The conducting wire portion 163 is drawn from a portion of the storage portion 131 that is electrically connected to the stored cesium C. In the present embodiment, the conductive wire portion 163 may be connected anywhere in the storage portion 131 other than the insulating portion 144, but is connected to the position on the bottom wall 141 side.

残量検知部150は、セシウム供給部130のセシウムの残量を検知する。残量検知部150は、導電部137と貯留部131との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて貯留部131内のセシウムCの残量を検知する。残量検知部150は、電圧付与部138の端子162と端子164とに接続される。残量検知部150は、端子162,164を介して、導電部137と貯留部131との間に電圧を付与する電源を備えていてよい。従って、図3に示す状態では、引出部138Aと引出部138Bとの間に、導電部137、セシウムC、貯留部131の壁部を介して電流が流れる。一定の電圧を付与した時の電流の電流値は、引出部138Aと引出部138Bとの間の抵抗の変化に伴って変化する。そして、当該抵抗は、セシウムCの残量に従って変化する。従って、残量検知部150は、電流値の変化に基づいて、又は電流値と電圧値に基づいて得られる抵抗の変化に基づいて、セシウムCの残量を検知できる。あるいは、電流値が一定となるように電圧を付与した時の電圧値は、引出部138Aと引出部138Bとの間の抵抗の変化に伴って変化する。そして、当該抵抗は、セシウムCの残量に従って変化する。従って、残量検知部150は、電圧値の変化に基づいて、又は電流値と電圧値に基づいて得られる抵抗の変化に基づいて、セシウムCの残量を検知できる。特に、導電部137がセシウムCの液面Fよりも上方に位置した時は(図5に示す状態)、抵抗値が無限大となる。この場合、残量検知部150は、電流が流れなくなったことに基づいて、又は抵抗が所定の値を超えたことに基づいて、セシウムCの残量が少なくなったことを検知できる。以上より、残量検知部150は、セシウムCの残量に従って変化する電圧、電流又は抵抗を測定することで、セシウムCの残量を検知できる。   The remaining amount detection unit 150 detects the remaining amount of cesium in the cesium supply unit 130. The remaining amount detection unit 150 measures the voltage, current, or resistance between the conductive unit 137 and the storage unit 131, and detects the remaining amount of cesium C in the storage unit 131 based on the measurement result. The remaining amount detection unit 150 is connected to the terminal 162 and the terminal 164 of the voltage application unit 138. The remaining amount detection unit 150 may include a power source that applies a voltage between the conductive unit 137 and the storage unit 131 via the terminals 162 and 164. Therefore, in the state shown in FIG. 3, a current flows between the lead portion 138 </ b> A and the lead portion 138 </ b> B via the conductive portion 137, cesium C, and the wall portion of the storage portion 131. The current value of the current when a constant voltage is applied changes with a change in resistance between the lead portion 138A and the lead portion 138B. The resistance changes according to the remaining amount of cesium C. Accordingly, the remaining amount detection unit 150 can detect the remaining amount of cesium C based on a change in current value or a change in resistance obtained based on a current value and a voltage value. Alternatively, the voltage value when the voltage is applied so that the current value is constant changes with the change in resistance between the lead portion 138A and the lead portion 138B. The resistance changes according to the remaining amount of cesium C. Therefore, the remaining amount detection unit 150 can detect the remaining amount of cesium C based on a change in voltage value or a change in resistance obtained based on a current value and a voltage value. In particular, when the conductive portion 137 is positioned above the liquid level F of cesium C (state shown in FIG. 5), the resistance value becomes infinite. In this case, the remaining amount detection unit 150 can detect that the remaining amount of cesium C has decreased based on the fact that no current flows or based on the resistance exceeding a predetermined value. As described above, the remaining amount detection unit 150 can detect the remaining amount of cesium C by measuring the voltage, current, or resistance that changes according to the remaining amount of cesium C.

なお、残量検知部150は、端子162,164に接続した状態で床などの上に設置しておく据え置きタイプであってよい。この場合、負イオン源装置100を制御する制御装置と共に残量検知部150を設置してよい。この場合は、残量検知部150はセシウムの残量を常時監視することができる。例えば、負イオン源装置100の運転後にセシウムの残量を自動で測定し、メンテナンスのタイミングで作業者に自動で通知してよい。また、加熱部136の加熱時間とセシウムの減少量の相関性を計測し、自動的にメンテナンスのタイミングを推定してもよい。あるいは、残量を検知するタイミングのみ、端子162,164に接続するハンディタイプの残量検知部150を採用してもよい。なお、導線部161,163及び端子162,164としては一般的なものを用いているため、残量検知部150の測定時に、加熱部136を取り外す必要は無い。   The remaining amount detection unit 150 may be a stationary type that is installed on a floor or the like while being connected to the terminals 162 and 164. In this case, the remaining amount detection unit 150 may be installed together with a control device that controls the negative ion source device 100. In this case, the remaining amount detection unit 150 can constantly monitor the remaining amount of cesium. For example, the remaining amount of cesium may be automatically measured after the operation of the negative ion source device 100, and the operator may be automatically notified at the maintenance timing. Alternatively, the correlation between the heating time of the heating unit 136 and the amount of decrease in cesium may be measured to automatically estimate the maintenance timing. Or you may employ | adopt the handy type residual amount detection part 150 connected to the terminals 162 and 164 only at the timing which detects a residual amount. In addition, since the general thing is used as the conducting wire parts 161 and 163 and the terminals 162 and 164, it is not necessary to remove the heating part 136 when measuring the remaining amount detecting part 150.

次に、本実施形態に係る負イオン源装置100の作用・効果について説明する。   Next, operations and effects of the negative ion source device 100 according to the present embodiment will be described.

本実施形態に係る負イオン源装置100において、セシウム供給部130は、貯留部131の内部に設けられた導電部137と、導電部137と貯留部131との間に電圧を付与可能な電圧付与部138と、を備えている。導電部137は、導電性の材料からなり、貯留部131から絶縁される部材である。ここで、貯留部131に貯留されているセシウムCも導電性の物質である。従って、貯留部131内において、導電部137がセシウムCと接触している状態(図3参照)であれば、導電部137、セシウムC、及び貯留部131によって電流が流れる電流経路が形成される。この状態で電圧付与部138が導電部137と貯留部131の間に電圧を付与すると、上述の電流経路に、当該電流経路の抵抗に応じた電流が流れる。   In the negative ion source device 100 according to the present embodiment, the cesium supply unit 130 is provided with a voltage that can apply a voltage between the conductive unit 137 provided in the storage unit 131 and between the conductive unit 137 and the storage unit 131. Part 138. The conductive portion 137 is a member made of a conductive material and insulated from the storage portion 131. Here, cesium C stored in the storage part 131 is also a conductive substance. Therefore, if the conductive part 137 is in contact with cesium C in the storage part 131 (see FIG. 3), a current path through which a current flows is formed by the conductive part 137, cesium C, and the storage part 131. . In this state, when the voltage applying unit 138 applies a voltage between the conductive unit 137 and the storage unit 131, a current corresponding to the resistance of the current path flows through the current path.

例えば、図3に示す状態から図4に示す状態となり、貯留部131内のセシウムCの残量が減少すると、液面Fが低下することで、導電部137とセシウムCとの接触量が変化する。これにより、導電部137、セシウムC、及び貯留部131で形成される電流経路の抵抗が変化する。更に、図4に示す状態からセシウムCの残量が減少して図5に示す状態となると、セシウムCの液面Fから導電部137が露出して離間する。この場合、導電部137とセシウムCとの間の抵抗が無限大となり、導電部137、セシウムC、及び貯留部131で形成される電流経路は分断される。   For example, when the state shown in FIG. 3 is changed to the state shown in FIG. 4 and the remaining amount of cesium C in the storage unit 131 decreases, the liquid level F decreases, and the contact amount between the conductive unit 137 and cesium C changes. To do. Thereby, the resistance of the current path formed by the conductive part 137, the cesium C, and the storage part 131 changes. Furthermore, when the remaining amount of cesium C decreases from the state shown in FIG. 4 to the state shown in FIG. 5, the conductive portion 137 is exposed and separated from the liquid surface F of cesium C. In this case, the resistance between the conductive part 137 and cesium C becomes infinite, and the current path formed by the conductive part 137, cesium C, and the storage part 131 is divided.

これらのように、セシウムCの残量が減少することにより、導電部137、セシウムC、及び貯留部131で形成される電流経路の抵抗が変化し、又は分断されるため、電圧付与部138で電圧を付与した場合の電圧、電流、及び抵抗の関係が変化する。従って、残量検知部150が、導電部137と貯留部131との間の電圧、電流又は抵抗を測定することで、測定結果に基づいて貯留部131内のセシウムCの残量を検知することができる。以上により、セシウム供給部130に貯留されているセシウムCの残量を正確に検知することができる。   As described above, when the remaining amount of cesium C decreases, the resistance of the current path formed by the conductive part 137, cesium C, and the storage part 131 changes or is divided. When voltage is applied, the relationship between voltage, current, and resistance changes. Therefore, the remaining amount detection unit 150 detects the remaining amount of cesium C in the storage unit 131 based on the measurement result by measuring the voltage, current, or resistance between the conductive unit 137 and the storage unit 131. Can do. As described above, the remaining amount of cesium C stored in the cesium supply unit 130 can be accurately detected.

負イオン源装置100において、導電部137は、貯留部131内で鉛直方向に延伸してよい。この場合、貯留部131内のセシウムCの残量が減少し、液面Fが鉛直方向に下がるに従って、導電部137とセシウムCの接触量が徐々に減少してゆく。すなわち、導電部137、セシウムC、及び貯留部131によって形成される電流経路の抵抗が連続的に変化する。従って、残量検知部150は、セシウムの残量を連続的に検知することができる。   In the negative ion source device 100, the conductive portion 137 may extend in the vertical direction within the storage portion 131. In this case, as the remaining amount of cesium C in the storage unit 131 decreases and the liquid level F decreases in the vertical direction, the contact amount between the conductive unit 137 and cesium C gradually decreases. That is, the resistance of the current path formed by the conductive part 137, cesium C, and the storage part 131 changes continuously. Therefore, the remaining amount detection unit 150 can continuously detect the remaining amount of cesium.

負イオン源装置100において、貯留部131は、底壁141、側壁142、及び蓋体143を備え、導電部137は、蓋体143を貫通しており、蓋体143は、貯留部131の内部側に配置される底面143aを有し、底面143aは鉛直方向において高低差を有してよい。貯留部131内では貯留されたセシウムCが気化することで、蓋体143の底面143aにセシウムが付着する。この場合、導電部137が蓋体143付近でセシウムと接触することで、検知精度に影響を及ぼす可能性がある。例えば、本実施形態では、導電部137は、絶縁部144によって蓋体143と絶縁されているが、蓋体143に付着したセシウムを介して、導電部137が絶縁部144より外側の部分と電気的に接続される可能性がある。従って、蓋体143の底面143aが鉛直方向において高低差を有することで、底面143aに付着したセシウムCを低い位置へ流すことができる。これにより、蓋体143付近でセシウムCと導電部137とが接触すること抑制できる。   In the negative ion source device 100, the storage unit 131 includes a bottom wall 141, a side wall 142, and a lid 143, the conductive unit 137 passes through the lid 143, and the lid 143 is disposed inside the storage unit 131. It has the bottom face 143a arrange | positioned at the side, and the bottom face 143a may have a height difference in a perpendicular direction. In the storage part 131, the stored cesium C is vaporized, so that cesium adheres to the bottom surface 143a of the lid 143. In this case, the conductive part 137 may come into contact with cesium in the vicinity of the lid 143, which may affect the detection accuracy. For example, in this embodiment, the conductive portion 137 is insulated from the lid 143 by the insulating portion 144, but the conductive portion 137 is electrically connected to a portion outside the insulating portion 144 through cesium attached to the lid 143. May be connected. Accordingly, since the bottom surface 143a of the lid 143 has a height difference in the vertical direction, the cesium C attached to the bottom surface 143a can be flowed to a low position. Thereby, it can suppress that cesium C and the electroconductive part 137 contact in the cover body 143 vicinity.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、上述の実施形態では、導電部は蓋体を貫通していたが、貯留部のどの壁部を貫通してもよい。例えば、側壁を貫通してもよい。ただし、その場合、貫通部に絶縁部を設けることで、貯留部と導電部を絶縁する必要がある。また、上述の実施形態では、導電部が鉛直方向に延伸していたが、導電部の延びる方法は特に限定されない。例えば、導電部は鉛直方向に対して斜め方向に延びてもよく、水平方向に延びてもよい。あるいは、導電部が屈曲、湾曲することで、異なる方向に延びる複数の部分を有していてもよい。また、導電部は、貯留部内に複数本設けられてもよい。例えば、貯留部の側壁部に、上下方向に所定のピッチで複数本の導電部が設けられていてよい。この場合、各導電部は貯留部内で水平方向に延びていてよい。また、電圧付与部は、各導電部に対する端子を有してよい。このような構成を採用した場合、貯留部内のセシウムの残量が減少するに従って、上側に配置された導電部から順に、セシウムの液面から露出してゆく。従って、セシウムの液面から露出した導電部を把握することで、セシウムの液面の高さを検知することができる。   For example, in the above-mentioned embodiment, although the electroconductive part has penetrated the cover body, you may penetrate any wall part of the storage part. For example, you may penetrate a side wall. However, in that case, it is necessary to insulate the storage part and the conductive part by providing an insulating part in the penetrating part. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the electroconductive part was extended | stretched to the perpendicular direction, the method for extending an electroconductive part is not specifically limited. For example, the conductive portion may extend in an oblique direction with respect to the vertical direction, or may extend in the horizontal direction. Alternatively, the conductive portion may be bent or curved to have a plurality of portions extending in different directions. A plurality of conductive parts may be provided in the storage part. For example, a plurality of conductive portions may be provided on the side wall portion of the storage portion at a predetermined pitch in the vertical direction. In this case, each conductive part may extend in the horizontal direction within the storage part. In addition, the voltage application unit may have a terminal for each conductive unit. When such a configuration is adopted, as the remaining amount of cesium in the storage portion decreases, the cesium liquid surface is exposed sequentially from the conductive portion arranged on the upper side. Therefore, the height of the liquid surface of cesium can be detected by grasping the conductive portion exposed from the liquid surface of cesium.

100…負イオン源装置、102…負イオン生成部、130…セシウム供給部、131…貯留部、136…加熱部、137…導電部、138…電圧付与部、141…底壁、142…側壁、143…蓋体、150…残量検知部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Negative ion source apparatus, 102 ... Negative ion production | generation part, 130 ... Cesium supply part, 131 ... Storage part, 136 ... Heating part, 137 ... Conductive part, 138 ... Voltage application part, 141 ... Bottom wall, 142 ... Side wall, 143 ... Lid, 150 ... Remaining amount detection unit.

Claims (3)

負イオンを生成する負イオン生成部と、
前記負イオン生成部へセシウムを供給するセシウム供給部と、
前記セシウム供給部の前記セシウムの残量を検知する残量検知部と、を備え、
前記セシウム供給部は、
前記セシウムを貯留する貯留部と、
前記貯留部を加熱する加熱部と、
前記貯留部の内部に設けられ、導電性の材料からなり、前記貯留部から絶縁される導電部と、
前記導電部と前記貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備え、
前記残量検知部は、
前記導電部と前記貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて前記貯留部内の前記セシウムの残量を検知する、負イオン源装置。
A negative ion generator that generates negative ions;
A cesium supply unit for supplying cesium to the negative ion generation unit;
A remaining amount detection unit for detecting the remaining amount of cesium in the cesium supply unit,
The cesium supply unit is
A reservoir for storing the cesium;
A heating unit for heating the storage unit;
A conductive portion provided inside the storage portion, made of a conductive material and insulated from the storage portion;
A voltage application unit capable of applying a voltage between the conductive unit and the storage unit,
The remaining amount detection unit
A negative ion source device that measures a voltage, current, or resistance between the conductive portion and the storage portion, and detects the remaining amount of the cesium in the storage portion based on a measurement result.
前記導電部は、前記貯留部内で鉛直方向に延伸している、請求項1に記載の負イオン源装置。   The negative ion source device according to claim 1, wherein the conductive part extends in a vertical direction in the storage part. 前記貯留部は、底壁、側壁、及び蓋体を備え、
前記導電部は、前記蓋体を貫通しており、
前記蓋体は、前記貯留部の内部側に配置される底面を有し、前記底面は鉛直方向において高低差を有する、請求項1又は2に記載の負イオン源装置。
The storage unit includes a bottom wall, a side wall, and a lid,
The conductive part passes through the lid,
The negative ion source device according to claim 1, wherein the lid has a bottom surface disposed on an inner side of the storage unit, and the bottom surface has a height difference in a vertical direction.
JP2017101974A 2017-05-23 2017-05-23 Negative ion source device Pending JP2018198136A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017101974A JP2018198136A (en) 2017-05-23 2017-05-23 Negative ion source device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017101974A JP2018198136A (en) 2017-05-23 2017-05-23 Negative ion source device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018198136A true JP2018198136A (en) 2018-12-13

Family

ID=64663457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017101974A Pending JP2018198136A (en) 2017-05-23 2017-05-23 Negative ion source device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018198136A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220075933A (en) * 2020-11-30 2022-06-08 한국원자력의학원 Beam shaping assembly for boron neutron capture therapy and apparatus of boron neutron capture therapy comprising that

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220075933A (en) * 2020-11-30 2022-06-08 한국원자력의학원 Beam shaping assembly for boron neutron capture therapy and apparatus of boron neutron capture therapy comprising that
KR102538226B1 (en) * 2020-11-30 2023-05-31 한국원자력의학원 Beam shaping assembly for boron neutron capture therapy and apparatus of boron neutron capture therapy comprising that

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3786258A (en) Closed system neutron generator tube
Kuznetsov et al. Calibration testing of the stripping target of the vacuum insulated tandem accelerator
CN109011207B (en) Beam diagnostic system for neutron capture therapy system
CN101642605B (en) Radiotherapy apparatus and radiation irradiating method
EP2946809B1 (en) Neutron capture therapy apparatus and nuclear transformation apparatus
JP6261919B2 (en) Neutron irradiation equipment
TW200405388A (en) Ion source providing ribbon beam with controllable density profile
JP2016159107A (en) Neutron capture therapy device
Ivanov et al. Suppression of an unwanted flow of charged particles in a tandem accelerator with vacuum insulation
TW463534B (en) Method and system of reducing axial beam focusing
CN104922804A (en) Charged particle beam treatment apparatus
JP2015082376A (en) Neutron generator, and accelerator system for medical treatment
Kasatov et al. Proton beam of 2 MeV 1.6 mA on a tandem accelerator with vacuum insulation
Taskaev Boron neutron capture therapy
JP2018198136A (en) Negative ion source device
JP2018201774A (en) Neutron capture therapy device and target for neutron capture therapy
US11246209B2 (en) Radiation treatment apparatus
CN106531600A (en) Device of negative hydrogen ion source of hole-shaped water-cooled electrode extraction system
JP6430264B2 (en) Negative ion source device
JP6144214B2 (en) Negative ion source device
Golubev et al. Pulsed neutron generator with a point-like emission area based on a high-current ECR source of deuterium ions
JP6266399B2 (en) Neutron capture therapy device
Torrisi et al. Proton acceleration from TiH2 target plasma produced by different pulse laser intensity
Taskaev et al. Vacuum insulation tandem accelerator: progress and prospects
Bayanov et al. Readiness for boron neutron capture therap