JP2020161228A

JP2020161228A - 負イオン源装置

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Publication number: JP2020161228A
Application number: JP2019056536A
Authority: JP
Inventors: 尚久北見; Naohisa Kitami; 青木　康; Yasushi Aoki; 康青木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01

Abstract

【課題】負イオンの生成効率を向上する。【解決手段】負イオン源装置１００は、チャンバ１０８と、チャンバ１０８内に原料ガスを供給する原料ガス供給部としてのガス供給源１２２と、チャンバ１０８の一端側に位置すると共に、供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部１１２と、負イオンの生成を促進する促進物質を前記チャンバ内に供給する促進物質供給部としてのセシウム供給源１１８及びセシウム導入部１１４と、チャンバ１０８の他端側に位置していると共に、チャンバ１０８内で生成された負イオンをチャンバ外に引き出すことが可能な貫通孔を有するプラズマ電極１１６と、チャンバ１０８の外側に設けられてチャンバ１０８を冷却する冷却部１３０と、を備え、冷却部１３０は、チャンバ１０８の他端側と比べて一端側の温度が高い温度勾配を形成してチャンバ１０８を冷却する。【選択図】図２

Description

本発明は、負イオン源装置に関する。

加速器等に用いられるイオン源装置として、例えば、特許文献１記載の負イオン源装置が知られている。この負イオン源装置では、原料ガスを用いてチャンバ内でプラズマを生成すると共に、負イオンの生成を促進する促進物質をチャンバ内に供給して負イオンを生成することが開示されている。また、特許文献１では、温度調整部を設けて促進物質が所定の領域で液化または固化させやすくすることで、当該領域での負イオンの生成を促進している。また、特許文献１では、チャンバ内に所定の磁場を形成する磁石を冷却部により冷却する構成が開示されている。

特開２０１５−１３８６４０号公報

しかしながら、磁石を冷却することによってチャンバが冷えると、チャンバの内面等に促進物質が付着して固化する場合がある。その場合、装置としての負イオンの生成効率に影響を与える可能性がある。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、負イオンの生成効率が高められた負イオン源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る負イオン源装置は、チャンバと、前記チャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記チャンバの一端側に位置すると共に、前記原料ガス供給部により供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部と、負イオンの生成を促進する促進物質を前記チャンバ内に供給する促進物質供給部と、前記チャンバの他端側に位置していると共に、前記チャンバ内で生成された負イオンを前記チャンバ外に引き出すことが可能な貫通孔を有する電極と、前記チャンバの外側に設けられて前記チャンバを冷却する冷却部と、を備え、前記冷却部は、前記チャンバの他端側と比べて一端側の温度が高い温度勾配を形成して前記チャンバを冷却する。

上記の負イオン源装置によれば、冷却部がチャンバの他端側と比べて一端側の温度が高い温度勾配を形成してチャンバを冷却する。そのため促進物質供給部及びプラズマ生成部が設けられるチャンバの一端側では、チャンバの冷却により促進物質がチャンバ内に固着すること等を防ぐことができると共に、電極が設けられるチャンバの他端側では促進物質の液化または固化を促進する程度に冷却することが可能となるので、促進物質を利用した負イオンの生成を行うことができ、生成効率が向上する。

ここで、前記冷却部は、前記チャンバの他端側から一端側へ前記チャンバの外側を周回する螺旋状に形成され、前記他端側から前記一端側へ冷媒を流す冷媒流路を含む態様とすることができる。

冷却部を上記の構成とすることで、温度勾配を有する冷却部を簡便な構造で実現することができる。

本発明によれば、負イオンの生成効率が高められた負イオン源装置が提供される。

図１は、一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の概略構成図である。図２は、負イオン源装置の概略構成図である。図３は、冷却部の構造例を説明する図である。図４は、冷却部の他の例を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、本発明の一つの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。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）を用いたがん治療などを行うために用いられる装置であり、ホウ素（^１０Ｂ）が投与された患者５０の腫瘍へ中性子線Ｎを照射する。

中性子捕捉療法装置１は、サイクロトロン２を備える。サイクロトロン２は、負イオン源装置１００で生成された負イオン（陰イオンともいう）を加速して、荷電粒子線Ｒを作り出す加速器である。このサイクロトロン２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。中性子捕捉療法装置１は、加速器として、サイクロトロン２に限られず、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナックなどを用いてもよい。

サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ターゲット６へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４及び走査電磁石５が設けられている。走査電磁石５は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット６に対する荷電粒子線Ｒの照射位置を制御する。

中性子捕捉療法装置１は、制御部（算出手段）Ｓを備える。制御部Ｓは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する電子制御ユニットであり、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する。

制御部Ｓは、ターゲット６に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（すなわち、電荷、照射線量率）をリアルタイムで測定する電流モニタＭに接続されており、その測定結果に応じて中性子捕捉療法装置１の各部の制御を行う。電流モニタＭとしては、例えば、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（Direct Current Current Transformer）を用いることができる。

ターゲット６は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成する。ターゲット６は、例えば、直径１６０ｍｍの円板状を呈する。ターゲット６は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、又はタングステン（Ｗ）で形成してもよい。ターゲット６は、板状（固体）に限られず、液状であってもよい。

遮蔽体７は、発生した中性子線Ｎや、当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等が、中性子捕捉療法装置１の外部へ放出されないように遮蔽する。減速材８は、中性子線Ｎを減速（中性子線Ｎのエネルギーを減衰）させる機能を有する。減速材８は、第１及び第２の減速材８Ａ，８Ｂが積層されて構成されている。第１の減速材８Ａは、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる。第２の減速材８Ｂは、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる。

コリメータ９は、中性子線Ｎの照射野（中性子線Ｎの進行方向に直交する平面における照射範囲）を成形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口９ａを有している。ターゲット６で発生した中性子線Ｎは、減速材８を通り抜けた後、一部がコリメータ９の開口９ａを通過する一方で、残部がコリメータ９の開口９ａを確定する周辺部により遮蔽される。その結果、コリメータ９を通過した中性子線Ｎは、開口９ａの形状に対応した形状に成形される。

中性子線量測定装置１０は、治療台５１上の患者５０に照射される中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定する装置である。

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、負イオン源１０２と、真空ボックス１０４とを備える。負イオン源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。

負イオン源１０２は、チャンバ１０８と、磁石１１０と、プラズマ生成部１１２と、セシウム導入部１１４と、プラズマ電極１１６と、温度調整部１２８とを有する。

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の一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。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の一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の一端（開放端）を開放又は閉塞する。

磁石１１０は、チャンバ１０８内で生成されたプラズマをチャンバ１０８に閉じ込める機能を有する。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の外周面とは離間した状態でチャンバ１０８の外周側に位置する。磁石１１０と本体部１０８ａの外周面との間には、冷却部１３０が設けられている。本体部１０８ａの壁部を冷却するために、当該冷却部１３０内には水などの冷媒が循環される。なお、磁石１１０と冷却部１３０との間には、空間断熱用の空間が設けられる態様とすることができる。

冷却部１３０の構成例について図３を参照しながら説明する。冷却部１３０は、チャンバ１０８の一端側と他端側との間に拡がる磁石１１０と本体部１０８ａの壁部とについて、チャンバ１０８の他端側（プラズマ電極１１６側）のほうが温度が低く、チャンバ１０８の一端側（プラズマ生成部１１２側）へ向けて温度が徐々に高くなるように冷却する。冷却部１３０の構成例としては、例えば、図３に示すように、チャンバ１０８の本体部１０８ａの外側で他端側から一端側へ螺旋状に形成された冷媒流路１３１とすることができる。冷媒流路１３１は、磁石１１０よりも内側に設けられる（図２も参照）。すなわち、冷媒流路１３１は、チャンバ１０８の本体部１０８ａの外周と磁石１１０との間に設けられる態様とすることができる。図３では、チャンバ１０８の他端側が上流となり、一端側が下流となるように冷媒流路１３１を形成し、例えば冷媒流路１３１において冷水等の冷媒を流通させる状態を示している。冷媒流路１３１の上流側には冷媒の供給部１３２が設けられると共に、冷媒流路１３１の下流側には冷媒流路１３１を流れた冷媒の回収部１３３が設けられていてもよい。また、供給部１３２と回収部１３３との間が配管で接続されて冷媒が循環する構成としてもよい。この場合、供給部１３２、回収部１３３、または間の配管が冷媒の温度調整を行う機能を有していてもよい。

図３に示すような構成とすることで、上流から下流へ向かうにつれて冷媒流路１３１を流れる冷媒の温度が本体部１０８ａの壁部から受ける熱によって上昇する。冷媒の温度上昇に伴って、冷媒による冷却効果も低くなるため、下流側となるチャンバ１０８の一端側は他端側と比較して温度が高くなる。すなわち、冷媒流路１３１を流れる冷媒の温度上昇によって冷却部１３０の温度勾配が形成される。

冷却部１３０により形成するチャンバ１０８の他端側（プラズマ電極１１６側）と一端側（プラズマ生成部１１２側）との温度勾配としては、例えば、低温側（チャンバ１０８の他端側）室温〜６０℃程度とし、高温側（チャンバ１０８の一端側）では低温側よりも２０℃〜５０℃程度高温となるように設定し、低温側から高温側へ向かってチャンバ１０８の本体部１０８ａに沿って一定の温度勾配が形成されている態様とすることができる。チャンバ１０８の中央付近での冷却部１３０による冷却温度は例えば６０℃程度とすることができ、冷却部１３０の高温側での最高温度は、チャンバ１０８の鍔部１０８ｃ付近において８０℃程度とすることができる。冷却部１３０による冷却温度は上記の範囲から適宜選択することができる。

なお、冷却部１３０によるチャンバ１０８の温度勾配とは、チャンバ１０８の他端側から一端側に向かって徐々に温度が上昇する状態に限定されず、例えば、他端側と一端側との間に温度差があり、その間で段階的（例えば、３段階以上）に温度が上昇する構成であってもよい。

また、低温側から高温側へ向かう温度勾配は一様（一定）ではなくてもよく、例えば、低温側のプラズマ電極１１６側では温度勾配が小さく、高温側のプラズマ生成部１１２側では温度勾配が大きくなっていてもよい。チャンバ１０８の他端側から上流側へ向かってどのような温度勾配を形成するかは、チャンバ１０８の特性によっても適宜変更し得る。また、どのような温度勾配を形成するかに応じて、冷却部１３０の形状・配置等も適宜変更することができる。冷却部１３０を図３に示す冷媒流路１３１によって構成する場合、例えば、チャンバ１０８の他端側（低温側）から一端側（高温側）まで流路幅を一定とする必要はなく、例えば、一端側へ向けて徐々に細くなるような構成としてもよく、流路幅を利用して温度勾配を変化させてもよい。また、図３では、冷却部１３０を構成する冷媒流路１３１が隣接する流路同士で（周回毎に）離間している状態を示しているが、このような形状に限定されるものではない。隣接する冷媒流路１３１同士の間隔を変化させることで、温度勾配を変化させてもよい。

図２に戻り、プラズマ生成部１１２は、本体部１１２ａと、本体部１１２ａの端面から外方（チャンバ１０８の他端側、プラズマ電極１１６側）に延びる一対のフィラメント１１２ｂとを有する。本体部１１２ａは、蓋部１０８ｂの内壁面に取り付けられている。本体部１１２ａには、図示しない直流電源が接続されている。当該直流電源は、フィラメント１１２ｂに電圧及び電流を印加し、フィラメント１１２ｂを発熱させると共に、フィラメント１１２ｂとチャンバ１０８（本体部１０８ａ）との間に電位差を生じさせる。

セシウム導入部１１４は、蓋部１０８ｂを貫通するように蓋部１０８ｂに設けられている。セシウム導入部１１４の先端は、チャンバ１０８内に位置している。セシウム導入部１１４には、セシウム供給源１１８が接続されており、本実施形態では、セシウムが気体（蒸気）の状態でチャンバ１０８に供給される。セシウム導入部１１４及びセシウム供給源１１８は、促進物質供給部としての機能を有する。また、セシウム導入部１１４は蓋部１０８ｂでなく、チャンバ１０８の他端側に設けても良い。図２では、セシウム導入部１１４の位置の変更例を破線で示している。

プラズマ電極１１６は、本体部１０８ａの他端側に位置する鍔部１０８ｄに設けられた絶縁フランジ１２０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貫通孔１１６ａを有している。プラズマ電極１１６は、通電により、例えば２５０℃程度に発熱する。

プラズマ電極１１６の近傍には、ガス供給源１２２に接続された配管１１６ｂが設けられている。すなわち、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。ガス供給源１２２は、原料ガス供給部としての機能を有する。

温度調整部１２８は、チャンバ１０８（本体部１０８ａ）の内壁面に配置されている。温度調整部１２８は、例えば、水などの冷媒が内部を流れる冷却管である。温度調整部１２８は、チャンバ１０８の一端側における壁部の温度よりも低い温度を、チャンバ１０８の他端側において生じさせる機能を有する。温度調整部１２８は、チャンバ１０８（本体部１０８ａ）の軸方向における中央よりもチャンバ１０８の他端側（プラズマ電極１１６又は真空ボックス１０４側）に位置している。すなわち、温度調整部１２８は、チャンバ１０８（本体部１０８ａ）の軸方向における全長の１／２よりもチャンバ１０８の他端側に位置している。温度調整部１２８は、当該全長の１／３よりもチャンバ１０８の他端側に位置していてもよいし、当該全長の１／４よりもチャンバ１０８の他端側に位置していてもよい。あるいは、温度調整部１２８は、プラズマ電極１１６から直線距離で２ｃｍ以内に位置していてもよいし、１ｃｍ以内に位置していてもよい。

温度調整部１２８は、本体部１０８ａの内周面に沿って周方向に延びる円環状を呈していてもよい。この場合、温度調整部１２８は、プラズマ生成部１１２とプラズマ電極１１６の貫通孔１１６ａとを結ぶ仮想直線を囲んでいる。

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の他端側）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。

上記の負イオン源装置１００において、負イオンを生成する際には、まずチャンバ１０８及び真空ボックス１０４内を真空ポンプにより真空引きする。次に、ガス供給源１２２により原料ガス（水素ガス）をチャンバ１０８内に供給すると共に、セシウム供給源１１８によりセシウムガスをチャンバ１０８内に供給する。セシウム供給源１１８によるセシウムの供給量は、引き出したい負イオンビームのビーム量に応じて調整してもよい。セシウムが付着した物質の表面においては仕事関数が低下するので、セシウムは、負イオンの生成を促進する機能を有する。

次に、プラズマ生成部１１２に電流を流し、プラズマ生成部１１２とチャンバ１０８との間に電圧が印加される。電流が流れることにより加熱されたフィラメント１１２ｂとチャンバ１０８との間に電圧が印加されることにより、フィラメント１１２ｂからチャンバ１０８へ熱電子が放出され、アーク放電が起きる。当該熱電子は、チャンバ１０８内に充満している水素ガスと衝突して電子を弾き出し、当該水素ガスをプラズマ化させる。

プラズマ中に存在する電子のうち高速電子と低速電子とが、磁石によって弁別される。低速電子又はプラズマ電極１１６表面の電子と、プラズマ中の水素分子、水素原子、又は水素イオンと、が反応することにより、負イオンが生成される。こうして生成された負イオンは、プラズマ電極１１６の開口部を通じてチャンバ１０８の外に引き出され、真空ボックス１０４を介してサイクロトロン２に導入される。

以上の工程を通じて、温度調整部１２８の内部には水などの冷媒が流される。そのため、温度調整部１２８により、チャンバ１０８の一端側における壁部の温度よりも低い温度が、チャンバ１０８の他端側において生ずる。そのため、セシウム供給源１１８からチャンバ１０８内に供給されたセシウムガスは、チャンバ１０８の内壁面には付着し難い一方、温度調整部１２８の近傍には堆積しやすくなっている。

また、チャンバ１０８の本体部１０８ａの周囲には冷却部１３０が設けられているため、温度調整部１２８による効果だけでなく、チャンバ１０８の一端側における壁部から、チャンバ１０８の他端側のプラズマ電極１１６近傍までの温度勾配をより高い精度で制御することができる。具体的には、例えば、チャンバ１０８の他端側に設けられた温度調整部１２８の近傍における温度は６０℃以下であってもよい。チャンバ１０８の一端側における壁部の温度は、チャンバ内に生成されたプラズマからの熱などを受けて、１００℃程度であってもよい。上記のように冷却部１３０によってチャンバ１０８の本体部１０８ａ内面の温度が制御されるため、セシウム供給源１１８からチャンバ１０８内に供給されたセシウムガスは、チャンバ１０８の内壁面への付着がさらに抑制されると共に、温度調整部１２８の近傍での体積がさらに促進される。

本実施形態に係る負イオン源装置１００では、冷却部１３０がチャンバ１０８の他端側と比べて一端側の温度が高い温度勾配を形成してチャンバ１０８を冷却する。そのため、促進物質供給部としてのセシウム供給源１１８及びプラズマ生成部１１２が設けられるチャンバ１０８の一端側では、冷却部１３０による冷却温度が高温となるため、促進物質がチャンバ１０８内に固着すること等を防ぐことができる。一方、プラズマ電極１１６が設けられるチャンバ１０８の他端側ではセシウム（促進物質）の液化または固化を促進する程度に冷却することが可能となるので、促進物質を利用した負イオンの生成を行うことができ、生成効率が向上する。

従来の負イオン源装置では、チャンバ１０８の外側に設けられる磁石１１０を冷却する必要があったため、磁石１１０を一定の温度に保つための冷却機構等が設けられていた。この結果、磁石１１０の内側に設けられたチャンバ１０８も磁石１１０と同様に一定温度に冷却されることになり、チャンバ１０８の内部に促進物質が付着して固化することがあった。チャンバ１０８内部への促進物質の付着は、プラズマ電極１１６近傍へのセシウムガス（促進物質）の供給量の低減、または、プラズマ電極１１６への促進物質の供給のための所要時間の長期化を引き起こす可能性があり、負イオンの生成効率を低減させる可能性があった。これに対して、本実施形態に係る負イオン源装置１００では、チャンバ１０８内部での促進物質の付着・固化を防ぐことが可能となることから、負イオンの生成効率を向上させることが可能となる。

また、冷却部１３０は、チャンバ１０８の他端側から一端側へチャンバの外側を周回する螺旋状に形成され、他端側から一端側へ冷媒を流す冷媒流路１３１として実現することができる。冷却部１３０をこのような構成とすることで、温度勾配を有する冷却部を簡便な構造で実現することができる。ただし、冷却部１３０の構造はこれに限定されるものではない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、図３に示される冷却部１３０とは異なる形態の冷却部を利用してもよい。以下に、具体的に説明する。

図４は、冷却部の構成の変更例である。図３に示す例では、１つの冷媒流路１３１を有する冷却部１３０について説明したが、図４では、３つの冷媒流路１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃがチャンバ１０８の周囲に設けられている。３つの冷媒流路１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃには互いに異なる温度の冷媒を流す。すなわち、冷媒流路１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの順に徐々に温度が高くなる３段階の温度の冷媒を準備し、それぞれの流路に流す構成とされている。３段階の温度の冷媒を準備して、図４に示す構成とした場合でも、冷却部１３０は、チャンバ１０８の他端側から一端側に向かう温度勾配を形成して、チャンバ１０８を冷却することができる。３種類の冷媒については、同一の供給部１３２から供給されて同一の回収部１３３に回収される構成として、それぞれ流路の上流において温度調整を行う構成であってもよいし、互いに異なる温度の冷媒を供給する供給部及び回収部が設けられていてもよい。このように、複数の冷媒流路を組み合わせて冷却部１３０を構成してもよい。

上記実施形態では、冷却部１３０が１つの冷媒流路１３１を含む場合について説明しているが、複数の冷媒流路を含んで構成されていてもよい。複数の冷媒流路は、それぞれがチャンバ１０８の他端側から一端側に向かうように構成されていてもよい。また、互いに異なる温度に調整された冷媒を流す複数の冷媒流路をチャンバ１０８の他端側から一端側に並行して設ける構成としてもよい。このような構成とした場合でも、冷却部１３０は、チャンバ１０８の他端側から一端側に向かう温度勾配を形成して、チャンバ１０８を冷却することができる。

また、上記実施形態では、冷媒流路１３１がチャンバ１０８の外側に別途設けられている場合について説明したが、冷媒流路１３１はチャンバ１０８に対して溝を設けることによって形成されていてもよい。すなわち、冷媒流路１３１を含む冷却部１３０はチャンバ１０８の構造を変化させることで形成されていてもよいし、チャンバ１０８とは別の部材と組み合わせて構成されていてもよい。

また、上記実施形態では温度調整部１２８が設けられている場合について説明したが、温度調整部１２８の構成は上記実施形態で説明した構成に限らず適宜変更することができる。さらに、温度調整部が設けられていない構成であってもよい。

本実施形態に係る負イオン源装置１００は、チャンバ１０８の壁部を加熱する加熱部（例えば、ヒータ）をさらに備えてもよい。この場合、加熱部がチャンバ１０８（本体部１０８ａ）の温度を調整することで、チャンバ１０８（本体部１０８ａ）の温度が所定の目標値よりも低くなることを抑制できる。そのため、チャンバ１０８内のプラズマの温度を所定の値に保持することが可能となる。

１…中性子捕捉療法装置、１００…負イオン源装置、１０８…チャンバ、１０８ａ…本体部、１０８ｂ…蓋部、１１０…磁石、１１２…プラズマ生成部、１１２ｂ…フィラメント、１１６…プラズマ電極、１１６ａ…貫通孔、１１８…セシウム供給源、１２２…ガス供給源、１２８…温度調整部、１３０…冷却部、１３１…冷媒流路、１３２…供給部、１３３…回収部。

Claims

チャンバと、
前記チャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記チャンバの一端側に位置すると共に、前記原料ガス供給部により供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
負イオンの生成を促進する促進物質を前記チャンバ内に供給する促進物質供給部と、
前記チャンバの他端側に位置していると共に、前記チャンバ内で生成された負イオンを前記チャンバ外に引き出すことが可能な貫通孔を有する電極と、
前記チャンバの外側に設けられて前記チャンバを冷却する冷却部と、を備え、
前記冷却部は、前記チャンバの他端側と比べて一端側の温度が高い温度勾配を形成して前記チャンバを冷却する、負イオン源装置。
前記冷却部は、前記チャンバの他端側から一端側へ前記チャンバの外側を周回する螺旋状に形成され、前記他端側から前記一端側へ冷媒を流す冷媒流路を含む、請求項１に記載の負イオン源装置。