JP2836446B2

JP2836446B2 - 荷電粒子ビーム照射装置

Info

Publication number: JP2836446B2
Application number: JP5172970A
Authority: JP
Inventors: 正隆溝端; 信太郎福本; 輝治松崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH06214100A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば陽子線・重粒
子線がん治療装置や放射線実験装置などに共用される荷
電粒子ビーム照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２０は例えば１９８７年２月ＦＥＲ
ＭＩＮＡＴＩＯＮＡＬＡＣＣＥＬＥＲＡＴＯＲＬ
ＡＢＯＲＡＴＯＲＹ発行の「ＰＲＯＴＯＮＴＨＥＲ
ＡＰＹＦＡＣＩＬＩＴＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤ
ＥＳＩＧＮＲＥＰＯＲＴ」に示された従来の荷電粒子
ビーム照射装置を示す鳥瞰図、図２１は図２０における
照射回転部の概略構成を示す側面図である。図において
１は例えばシンクロトロン装置など荷電粒子ビーム発生
装置、２は発生した荷電粒子ビーム（以下ビームと略
す）を偏向前ビーム軌道１ａの偏向点２ａまで輸送する
偏向前ビーム輸送装置で偏向電磁石，四極電磁石，真空
容器，真空排気装置およびビーム診断装置等により構成
されている。３は偏向点２ａ前に設けられビームを二重
収束，無分散系で構成させる回転四極電磁石群、４は偏
向点２ａをなす回転形偏向電磁石、８は回転形偏向電磁
石４の下流に接続された回転形ビーム輸送装置で四極電
磁石群５ａ，５ｂと偏向電磁石６ａ，６ｂおよび照射系
７で構成されている。９はターゲットでこの場合人体、
１０はターゲット９を照射点１ｂに固定する照射台、１
１は偏向前ビーム軌道１ａの延長線の中心である回転形
ビーム輸送装置８の回転軸を示している。図２２は類似
の構造として照射台１２を回転軸１１からオフセット
し、照射台１２も回転軸１１を中心にして回転させるも
のを示す。

【０００３】次に動作について説明する。ビーム発生装
置１より出射されたビームはビーム径路の分岐点２ａま
で分岐点前ビーム輸送装置２により輸送される。このビ
ームは偏向点２ａ上流でターゲット９点のビーム特性を
無分散かつ二重収束とするために回転四極電磁石３を通
過し偏向点２ａの回転形偏向電磁石４によりビーム軌道
を切り替えられる。次いで四極電磁石群５ａ，偏向電磁
石６ａを通過しビーム軌道は偏向点前ビーム軌道１ａか
ら距離Ｒだけ平行にオフセットされる。さらに、四極電
磁石群５ｂ，偏向電磁石６ｂを通過し回転形ビーム輸送
装置８の回転軸１１と一致する偏向点前ビーム軌道１ａ
に対して９０度の角度で照射される。又、図２２は、照
射台１２を回転軸１１からオフセットさせ、回転ビーム
輸送装置８と同期させて照射台１２が常に水平になるよ
うにＸ軸周りにも回転できるようにし、ビーム軌道のオ
フセットＲを小さくした例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のビーム照射装置
は以上のように構成されているので、回転ビーム輸送装
置を構成する電磁石群の機器台数が多い。さらに回転ビ
ーム輸送装置の回転半径が大きく装置が大型であるなど
の問題点があった。

【０００５】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたもので、構成する電磁石群の機器台数を少なくす
る。又、回転半径を小さくし回転機構を小型化する等に
より信頼性が高く安価なビーム照射装置を得ることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
のビーム照射装置は、単体で構成され発生装置で発生し
たビームの軌道を一方向に偏向するとともに偏向前のビ
ーム軌道の延長線を中心として回転し荷電粒子ビームの
照射点を周方向で切り替え可能な回転形偏向電磁石と、
延長線の周りを回転するとともにターゲットを照射点に
固定する照射台とで構成したものである。

【０００７】また、請求項２のビーム照射装置は、発生
装置で発生したビームの軌道を偏向するとともに偏向前
のビーム軌道の延長線を中心として回転しビームの行き
先を周方向で切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向
後のビーム軌道に対応し延長線の回りを回転し偏向後の
荷電粒子ビーム軌道の延長線上の照射点まで偏向して輸
送するとともに照射点に照射される荷電粒子ビームを延
長線に対し鋭角で照射する回転輸送装置と、照射点にタ
ーゲットを固定する照射台とで構成したものである。

【０００８】また、請求項３のビーム照射装置は、発生
装置で発生した荷電粒子ビームの軌道を所定のビーム軌
道偏向点で所定角度範囲内の任意の方向に偏向しビーム
の照射点をビーム軌道偏向点に対し対称位置に設定可能
な振り分け形偏向電磁石と、ビーム軌道偏向点を軸に揺
動するとともに照射点にターゲットを固定する照射台と
で構成したものである。

【０００９】また、請求項４のビーム照射装置は、発生
装置で発生したビームの軌道を所定の軌道偏向点で所定
角度範囲内の任意の方向に偏向する偏向電磁石と、偏向
後のビーム軌道に対応し偏向前のビーム軌道延長線に対
し磁極が直角方向に直線移動しビーム軌道を偏向前の軌
道の延長線上の照射点まで偏向する磁極垂直移動形偏向
電磁石と、照射点にターゲットを固定する照射台とで構
成したものである。

【００１０】また、請求項５のビーム照射装置は、発生
装置で発生しビームの軌道を所定の軌道偏向点で所定角
度範囲内の任意の方向に偏向する偏向電磁石と、偏向後
のビーム軌道に対応しビーム軌道を包含する磁極を有し
偏向前のビーム軌道の延長線上の照射点まで偏向する縦
長偏向電磁石と、照射点にターゲットを固定する照射台
とで構成したものである。

【００１１】また、請求項６のビーム照射装置は、発生
装置で発生したビームの軌道を所定の軌道偏向点で所定
角度範囲内の任意の方向に偏向する偏向電磁石と、偏向
後のビーム軌道に対応し偏向前のビーム軌道延長線に対
し直角方向に直線移動しビーム軌道を偏向前の軌道の延
長線上の照射点まで偏向する垂直移動形偏向電磁石と、
照射点にターゲットを固定する照射台とで構成したもの
である。

【００１２】また、請求項７のビーム照射装置は、発生
装置で発生したビームの軌道を偏向するとともに偏向前
のビーム軌道の延長線を中心として回転しビームの行き
先を周方向に切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向
後のビーム軌道に対応し延長線の回りを回転し偏向前の
ビーム軌道の延長線上と上記偏向されたビーム軌道がな
す平面に対しビーム軌道を垂直に立ち上げさらに平面と
に直交する面内で１８０度偏向して偏向前のビーム軌道
の延長線上の照射点に照射する回転ビーム輸送系と、照
射点にターゲットを固定する照射台とで構成したもので
ある。

【００１３】また、請求項８のビーム照射装置は、発生
装置で発生したビームの軌道を所定範囲の任意偏向角度
に偏向するとともに偏向角に対応した所定の距離だけビ
ーム軌道もしくはその延長線上を移動できるスライド形
偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道に対応し照射点
を軸に揺動する照射系と、上記照射点にターゲットを固
定する照射台とで構成したものである。

【００１４】また、請求項９のビーム照射装置は、発生
装置で発生した荷電粒子ビームの軌道を所定のビーム軌
道偏向点で所定の角度範囲内の任意の方向に偏向し上記
荷電粒子ビームの照射点を上記ビーム軌道偏向点の下方
の上記ビーム軌道に平行な軸上に設定可能な振り分け形
偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道に対応し照射点
を軸に揺動する照射系と、上記照射点にターゲットを固
定し上記ビーム軌道に平行な水平面上を移動する照射台
とで構成したものである。

【００１５】

【作用】この発明における請求項１のビーム照射装置
は、回転形偏向電磁石の外側を対応して回転する照射台
が偏向したビーム軌道と直線的に位置づけされることに
よりビーム軌道の偏向数が減じる。

【００１６】また、請求項２のビーム照射装置は、照射
系が偏向点前ビーム軌道の延長線上と鋭角をなして配置
されたことにより半径方向寸法によゆうを生じ回転半径
を小さくでき回転機構が小型化する。

【００１７】また、請求項３のビーム照射装置は、振り
分け形偏向電磁石がビーム軌道の行き先を自在にし照射
台がビームの行き先に応じて揺動することによりビーム
軌道の偏向数が減り偏向部が不要となる。

【００１８】また、請求項４のビーム照射装置は、所定
のビーム軌道偏向点に位置する偏向電磁石がターゲット
への任意の照射角に対応してビーム軌道を偏向し、磁極
垂直移動形偏向電磁石が偏向したビーム軌道に対応して
磁極位置を移動し照射点をターゲットに合わせるように
ビーム軌道を偏向するため構成が簡略化する。

【００１９】また、請求項５のビーム照射装置は、所定
のビーム軌道偏向点に位置する偏向電磁石がターゲット
への任意の照射角に対応してビーム軌道を偏向し縦長偏
向電磁石が偏向したビーム軌道をターゲットに照射点が
合うよう偏向するため構成が簡略化する。

【００２０】また、請求項６のビーム照射装置は、所定
のビーム軌道偏向点に位置する偏向電磁石がターゲット
への任意の照射角に対応してビーム軌道を偏向し垂直移
動形電磁石が偏向したビーム軌道に対応して垂直移動し
照射点をターゲットに合わせるようにビーム軌道を偏向
するため構成が簡略化する。

【００２１】また、請求項７のビーム照射装置は、回転
輸送装置内のビーム軌道がなす平面を途中で折り曲げた
ため、ビーム軌道偏向点と照射点の間の寸法を小さくで
きる。

【００２２】また、請求項８のビーム照射装置は、スラ
イド形偏向電磁石がターゲットへの任意の照射角に対応
してスライドし照射点を合わせるためビーム軌道の偏向
数が減じる。

【００２３】また、請求項９のビーム照射装置は、照射
台が偏向電磁石のターゲットへの任意の照射角に対応し
てスライドし照射点を合わせるためビーム軌道の偏向数
が減じる。

【００２４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に基づいて説明する。図
１はこの発明の実施例１におけるビーム照射装置の概略
構成を示す側面図である。図において、１ａ，１ｂ，２
ａ，３，９，１１は従来例と同様でありその説明は省略
する。１３は偏向点２ａに設けられビームの方向を偏向
点前ビーム軌道１ａより一方向に偏向し且つ偏向点前ビ
ーム軌道１ａの延長線を中心の回転軸１１として回転し
偏向したビームが周方向で切り替えできビームの照射点
１ｂを回転軸１１に対応する位置に設定可能な回転形偏
向電磁石でビームに強い磁場を加えその軌道方向を曲げ
るものである。１４は回転形偏向電磁石１３の回転軸１
１の回りを回転するとともにビームが照射されるターゲ
ット９を照射点１ｂに固定する照射台、１５は偏向点前
ビーム軌道１ａから偏向した軌道のビームを収束させる
四極電磁石、１６は終端に設けられ照射されるビームを
整形する照射系でこれら１５，１６で直線形回転ビーム
輸送装置１７を構成する。

【００２５】次に動作について説明する。シンクロトロ
ン等のビーム発生装置で発生したビームは偏向点２ａで
回転形偏向電磁石１３によってそのビーム軌道を偏向し
直線形回転ビーム輸送装置１７によって照射台１４に固
定されたターゲット９まで誘導される。ここで回転形偏
向電磁石１３と直線形回転ビーム輸送装置１７は相対的
位置関係を保った状態で回転するので回転によりビーム
光学特性が変化することはない。また、照射台１４が回
転することにより回転形偏向電磁石でビーム軌道を偏向
したビームは直線形回転ビーム輸送装置１７のみでター
ゲット９まで誘導することができる。

【００２６】なお、図１ではビームを偏向点前ビーム軌
道１ａより直角方向に偏向させ照射台１４に直角照射し
ているが偏向角を小さくし照射台１４も対応して自在に
傾斜する構成としても良い。

【００２７】実施例２．以下、この発明の実施例２を図に基づいて説明する。図
２はこの発明の実施例２におけるビーム照射装置の概略
構成を示す側面図である。図において、６ｄ，６ｅは偏
向電磁石、１８はビーム軌道の延長線上の中心である回
転軸１１と鋭角αをなして配置されビームの整形をする
照射系でこれら５ａ，５ｂ，６ｄ，６ｅおよび１８で回
転ビーム輸送装置１９を構成している。２０はターゲッ
ト９を照射点１ｂに固定し且つビームの照射角度が調整
可能な照射台でその他記載の符号は従来例と同等であ
る。

【００２８】次に動作について説明する。偏向前ビーム
軌道１ａに達したビームは偏向点２ａに設けられた回転
形偏向電磁石４でビーム軌道を偏向され偏向前ビーム軌
道１ａから距離Ｒだけ平行にオフセットされて、この位
置の四極電磁石群５ａ，５ｂ、偏向電磁石６ｄ，６ｅか
ら成る電磁石群および照射系１８で構成された回転形ビ
ーム輸送装置１９を通過し、偏向前ビーム軌道１ａの延
長上と９０度よりも小さい角度αに傾斜した照射角で照
射台２０上に固定されたターゲット９に照射される。こ
こで、ターゲット９は偏向点前ビーム軌道１ａの延長線
上にあるとして、照射系１８は回転形ビーム輸送装置１
９の中である必要な一定長さＬの空間を占めるとすれ
ば、角度αを９０度より小さくすればオフセット量Ｒは
小さくでき、回転形ビーム輸送装置１９の回転半径が小
さくでき回転装置の小形化が計れるものである。

【００２９】この時、ビームの照射方向とターゲットの
位置関係が図３に示すように回転形ビーム輸送装置１９
の座標系の軸Ｘ，ＹおよびＺに対して、可動照射台２０
の座標系の軸ｘ，ｙおよびｚがＺ軸回りに回転し、さら
にｙ軸回りに回転できるとする。また、ターゲット９と
してビーム照射を受ける人間がｙ軸に沿って寝ていると
すると、ターゲット９への入射角度β（∠ＢＯＣ）は、
角度α（∠ＡＯＢ）と回転ビーム輸送装置１９の回転角
度θ（∠ＢＡＣ）を用いて次の式で示される。ｓｉｎβ＝ｓｉｎα・ｓｉｎθ また、ターゲット９の真横から照射する必要がある場合
は、次の式で示される角度γ（∠ＡＯＣ）だけＺ軸の回
りに回転させればよい。ｔａｎγ＝ｔａｎα・ｃｏｓθ さらに、角度α以上の角度で照射したい場合は、θをｙ
軸の負の方向に回転させればよい。例えば、ターゲット
９に真横から９０度で入射したい場合はθを９０度とし
てｙ軸にマイナス（９０−α）度傾ければ、従来どおり
ターゲット９に任意の角度で照射可能である。但し、タ
ーゲット９ががん治療を行うような患者である場合で
は、大きな角度で傾けられない即ちαはある角度以上と
する必要がある。

【００３０】実施例３．以下、この発明の実施例３を図に基づいて説明する。図
４はこの発明の実施例３におけるビーム照射装置の概略
構成を示す側面図である。図において、２１は偏向点２
ａに設けられ励磁量を調整してビーム軌道を偏向前ビー
ム軌道１ａから所定の角度２δ以内の任意の方向に偏向
しビームの照射点１ｂを偏向点２ａに対し対称位置に設
定可能な振り分け形偏向電磁石、２２はビームを収束す
る四極電磁石、２３はビームを整形する照射系でこれら
２２，２３が振り分けられたビーム方向に対応して揺動
する振り子形ビーム輸送装置２４を構成する。２５はタ
ーゲット９を照射点１ｂに固定し振り子形ビーム輸送装
置に対応して揺動する照射台である。

【００３１】次に動作について説明する。偏向前ビーム
軌道１ａから振り分け形偏向電磁石２１に入射したビー
ムは、振り分け形偏向電磁石２１の励磁量を変化させて
偏向前ビーム軌道延長上１１ａを基線とし角度δより小
さい任意の方向に偏向される。振り子形ビーム輸送装置
２４はビームの行き先に合わせて偏向点２ａを中心に揺
動し、ビーム軌道を一致させてビームをターゲット９に
導き照射するもので偏向点以降の構成部品を少なくする
ことができる。

【００３２】この時、図４に示すように、照射台２５の
ｚ軸回りに１８０度およびｙ軸回りに少なくともプラス
マイナス（９０−δ）度だけ回転できるとすると、従来
どおりターゲット９に任意の角度で照射することもでき
る。但し、ターゲット９ががん治療を行う患者のような
場合では、大きな角度で傾けられない即ちδはある角度
以上とする必要がある。

【００３３】実施例４．以下、この発明の実施例４を図に基づいて説明する。図
５はこの発明の実施例４におけるビーム照射装置の概略
構成を示す側面図である。図において、２６はビーム軌
道を偏向前ビーム軌道１ａに対し２７０度角偏向すると
ともに偏向前ビーム軌道１ａを回転軸に回転してビーム
の行き先を周方向で切り替えできビームの照射点１ｂを
回転軸に対し対称位置に設定可能な回転形偏向電磁石
で、他に通過するビームに対し縦方向にも横方向にも同
じ位置で収束する二重収束および運動量の大小によって
収束点の変化しない無分散系を構成させている。２７は
回転形２７０度偏向電磁石の下流に位置し偏向前ビーム
軌道１ａを軸に回転可能でビームを整形する照射系、２
８は照射系２７に対応し偏向前ビーム軌道１ａを軸に回
転しターゲット９を照射点１ｂに固定する照射台であ
る。

【００３４】次に動作について説明する。回転形偏向電
磁石２６を通過してきたビームは、回転形偏向電磁石２
６のみの偏向磁界によって偏向前ビーム軌道１ａから角
度２７０度偏向され偏向前ビーム軌道１ａと交差して照
射点１ｂのターゲット９に照射系２７より照射される。
この場合回転形電磁石２６の回転と照射系２７および照
射台２８は位置関係を対応させて移動している。

【００３５】なお、この回転形偏向電磁石には通過ビー
ムが縦方向にも横方向にも同じ位置で収束する二重収束
およびビームの運動量の大小によっても収束点の変化し
ない無分散系を構成することができ、従来このために分
岐点前に設けられていた回転四極電磁石群３が不用とな
る効果もある。

【００３６】このことは、偏向角２７０度の偏向電磁石
において、以下に示す式で与えられる磁場の傾きｎを選
んでやれば実現できることは衆知の事実である。Ｂ＝Ｋ／ｒⁿ ｎ＝−（ｒ／Ｂ）・（ｄＢ／ｄｒ）ここで、Ｂは偏向磁場強度、ｒは偏向中心を原点とした
時の極座標距離、Ｋはある常数である。例えば、偏向角
２７０度の単一偏向電磁石では、ｕを０度とし、ｎを
０．１６３８とすれば二重収束かつ無分散系になること
が知られている。

【００３７】実施例５．又、上記実施例４では偏向前ビーム軌道１ａを２７０度
偏向する偏向電磁石を回転形偏向電磁石２６で単一のも
のとしたが、図６に示すように偏向電磁石群２９ａ，２
９ｂ，２９ｃの分割形成とし調整を容易にした構成とし
ても良い。この場合、前述のビームの二重収束かつ無分
散系にする構成は３電磁石系では、各電磁石の偏向角θ
₁，θ₂を選ぶ即ち、θ₁を４５度，θ₂を９０度とし、ｕ
を３４度、ｎを０とすればよい。

【００３８】実施例６．上記実施例１，２，４，５で偏向電磁石が回転する構成
のものについて示したが回転しない構成のものを実施例
６に示す。図７はこの発明の実施例６におけるビーム照
射装置の概略構成を示す側面図、図８は図７における線
VIII-VIIIに沿った断面図である。図において、３０は
偏向点２ａに設けられ励磁量を調整してビーム軌道を偏
向前ビーム軌道１ａから所定の角度δ以内の任意の方向
に偏向する偏向電磁石、３１は偏向電磁石３０の偏向角
の２倍（位置が中間点の場合）の角度の偏向を行い偏向
前軌道１ａの延長線１１ａ上のターゲット９にビームを
誘導する磁極垂直移動形偏向電磁石で、３２は偏向電磁
石３０での偏向角に応じて延長線１１ａに対し直角方向
に移動する磁極、３３は磁極３２に取り付けられたコイ
ルである。３４は平行電磁石３０，３１に挿入されビー
ムの通路を形成する真空ダクト、３５は収束用四極電磁
石、３６はビームを成形する照射系でこれら３５，３６
がビーム偏向角度に応じて移動するビーム輸送系３７を
構成する。３８はターゲット９を照射点１６に固定する
照射台である。

【００３９】次に動作について説明する。シンクロトロ
ン等のビーム発生装置で発生したビームは偏向点２ａで
偏向電磁石３０により所定角度δの範囲内の任意の方向
に偏向される。偏向されたビームは次に磁極垂直移動形
偏向電磁石３１において、偏向電磁石３０の偏向角に対
応して磁極３２が移動し角度２δ偏向されることによっ
て照射台３８に固定されたターゲット９に誘導される。
磁極垂直移動形偏向電磁石３１は偏向電磁石３０で偏向
されたビームに応じて磁極３２とコイル３３のみが移動
する構造としているので、磁極の幅即ち電磁石３１が発
生する磁束の量に応じて厚みが決定されるヨーク部につ
いて厚さを大きくする必要がなく、磁極垂直移動形偏向
電磁石３１は小型化できる。また、偏向電磁石３０のビ
ームが通過する領域には鉄心等の障害物がないので、真
空ダクト３４を磁極垂直移動形偏向電磁石３１の中を通
し下流まで延ばすことができるためビームの損失を小さ
くできる効果もある。

【００４０】図７に示すように照射台２１のＺ軸回りに
１８０度およびＸ軸回り少なくともプラスマイナス（９
０−δ）度だけ回転できるとすると、従来通りターゲッ
ト９に任意の角度で照射することができる。但し、ター
ゲットががん治療を行う患者のような場合では、大きな
角度で傾けられないためδはある角度以上とする必要が
ある。

【００４１】実施例７．以下、この発明の実施例７を図に基づいて説明する。図
９はこの発明の実施例７におけるビーム照射装置の概略
構成を示す側面図で、図１０は図９における線X-Xに沿
った断面図である。図において３９は偏向電磁石３０で
角度δ以内の任意角度偏向されたビームを、偏向電磁石
３０の偏向角の２倍（位置が中間点の場合）偏向し、偏
向前軌道１ａの延長線１１ａ上のターゲット９にビーム
を誘導する縦長偏向電磁石で、偏向電磁石３０のビーム
の偏向角度範囲を全て含む大きさの磁極を有している。
その他については実施例７と同じにつき説明を省略す
る。

【００４２】次に、動作について説明する。偏向点２ａ
で偏向電磁石３０により所定角度δの範囲内の任意の方
向に偏向される。偏向されたビームは次に縦長偏向電磁
石３９において、偏向電磁石３０の偏向角に対応して角
度２δ偏向されることによって照射台３８に固定された
ターゲット９に誘導される。縦長偏向電磁石３９は固定
された縦長の磁極で全ての偏向ビームの通過する範囲を
カバーでき可動部分を全く持たず信頼性が高い。また、
偏向電磁石３０のビームが通過する領域には鉄心等の障
害物がないので、真空ダクト３４を縦長偏向電磁石３９
の中を通し下流まで延ばすことができるのでビームの損
失も小さくできる効果もある。

【００４３】実施例８．以下、この発明の実施例８を図に基づいて説明する。図
１１はこの発明の実施例８におけるビーム照射装置の概
略構成を示す側面図で、図１２は図１１における線XII-
XIIに沿った断面図である。図において、４０は偏向電
磁石３０で角度δ以内の任意角度偏向されたビームを、
偏向電磁石３０の偏向角の２倍（位置が中間点の場合）
偏向し、偏向前軌道１ａの延長線１１ａ上のターゲット
９にビームを誘導する垂直移動形偏向電磁石で、偏向電
磁石３０のビームの偏向角度に応じて垂直移動形偏向電
磁石４０が偏向前軌道１ａの延長線１１ａに対して直角
方向に移動する。４１は真空ダクトで垂直移動形偏向電
磁石４０の上流までのビームの通路を確保する。その他
については実施例１と同じにつき説明を省略する。

【００４４】次に動作について説明する。ビームは偏向
点２ａで偏向電磁石１３により所定角度δの範囲内の任
意の方向に偏向される。偏向されたビームは次に偏向前
軌道１ａの延長線１１ａに対して直角方向に移動する垂
直移動形偏向電磁石４０により、角度２δ偏向されるこ
とによって照射台３８に固定されたターゲット９に誘導
される。垂直移動形偏向電磁石４０は偏向電磁石３０で
偏向されたビームに応じて電磁石全体が移動することに
よって偏向するので、通常のビーム輸送に使用される電
磁石と同様の小型のものが適用できる。

【００４５】実施例９．以下、この発明の実施例９を図に基づいて説明する。図
１３はこの発明の実施例９におけるビーム照射装置の概
略構成を示す上面図で、図１４はおなじく側面図、図１
５は１８０度角偏向電磁石ＸＶ矢視図である。図におい
て、１ａ，２ａ，３，７，９，，１０，１１は従来例と
同様でありその説明は省略する。４１は偏向点２ａに設
けられビームの方向を偏向点前ビーム軌道１ａより一旦
偏向して軸を外し且つ偏向した偏向点前ビーム軌道１ａ
の延長線を中心の回転軸１１としてその回りを回転し偏
向したビームを周方向に切り替えができるオフ軸用回転
形偏向電磁石である。４２は照射台１０とオフ軸用回転
形偏向電磁石４１のビーム軌道がなす平面に対しビーム
軌道を垂直に立ち上げる立ち上げ用偏向電磁石、４３は
偏向点前ビーム軌道１ａと上記平面とに直行する面内で
１８０度角偏向して照射点に照射するための１８０度角
偏向電磁石でこれら４２，４３で屈曲形回転ビーム輸送
装置４４を構成する。

【００４６】次に、動作について説明する。シンクロト
ロン等おビーム発生装置で発生した荷電粒子ビームは偏
向点２ａでオフ軸用回転形偏向電磁石４１によってその
ビーム軌道を偏向し回転軸１１から一旦外し、屈曲形回
転ビーム輸送装置４４によって照射台１０に固定された
ターゲット９まで誘導される。ここでオフ軸用回転形偏
向電磁石と屈曲形回転ビーム輸送装置は相対関係を保っ
たまま回転するので回転によりビーム特性が変化するこ
となく、偏向点から照射点１ｂまでの距離Ｌを短くでき
るので、屈曲形回転ビーム輸送装置の占める空間および
回転機構の小型化が計れるものである。

【００４７】実施例１０．以下、この発明の実施例１０を図に基づいて説明する。
図１６はこの発明の実施例１０におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図、図１７は図１６におけるスラ
イド形偏向電磁石のXVII矢視図である。図において、１
ａ，１ｂ，２ａ，３，９は従来例と同様であり、３５な
いし３８は実施例６と同じであるのでその説明は省略す
る。４２は偏向点２に設けられ励磁量を調整してビーム
軌道を偏向点前ビーム軌道１ａから所定の角度δから９
０度の任意の方向に偏向し偏向角に対応した所定の距離
Ｓだけ偏向点前ビーム軌道１ａもしくはその延長上を移
動できるスライド形偏向電磁石である。４６はスライド
形偏向電磁石４５により偏向されたビームの通路を形成
する真空ダクトである。

【００４８】次に、動作について説明する。シンクロト
ロン等のビーム発生装置で発生した荷電粒子ビームは偏
向点２ａでスライド形偏向電磁石４５で所定範囲の任意
偏向角度に偏向されるとともに偏向角に対応した所定の
距離だけビーム軌道もしくはその延長上をスライド形偏
向電磁石４５が移動し偏向後のビーム軌道が常に照射点
１ｂを向くように調整することにより、照射台３８に固
定されたターゲット９に誘導される。図１６に示すよう
にスライド形偏向電磁石４５はＣ形断面をしているの
で、真空ダクト４６と干渉することなく移動することが
でき、照射系３７の直前まで、ビーム通路を真空にする
ことができる。また、実施例６と同様に図１５に示すよ
うに照射台３８のＺ軸回りに１８０度及びＸ軸回りに少
なくとも角度プラスマイナス（９０−δ）度だけ回転で
きるとすると、従来通りターゲット９に任意の角度で照
射することができる。

【００４９】実施例１１．以下、この発明の実施例１１を図に基づいて説明する。
図１８はこの発明の実施例１１におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図、図１９は図１８における線XI
X-XIXに沿った断面図である。図において、１ａ，１
ｂ，２ａ，３，９は従来例と同様であり、３５ないし３
７は実施例６と同じであるのでその説明は省略する。４
７は偏向点２ａに設けられ励磁量を調整してビーム軌道
を偏向点前ビーム軌道１ａから所定の角度δから９０度
の任意の方向に偏向する下方振り分け形偏向電磁石、４
８は下方振り分け形偏向電磁石４７により偏向されたビ
ームの通路を形成する真空ダクトである。４９は下方振
り分け形偏向電磁石４７での偏向角に対応した所定の距
離だけ水平面上をスライドできる照射台である。

【００５０】次に、動作について説明する。シンクロト
ロン等のビーム発生装置で発生した荷電粒子ビームは、
偏向点２ａで下方振り分け形偏向電磁石４７で所定範囲
の任意偏向角度に偏向され、偏向後のビーム軌道が常に
照射点１ｂを向くように偏向角に対応して所定の距離だ
け照射台４９を水平面上でスライドさせることにより、
照射台４９に固定されたターゲット９に誘導される。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、単体で構成され発生装置で発生したビームの軌道
を一方向に偏向するとともに偏向前のビーム軌道の延長
線を中心として回転し荷電粒子ビームの照射点を周方向
で切り替え可能な回転形偏向電磁石と、延長線の周りを
回転するとともにターゲットを照射点に固定する照射台
とで構成したのでビーム軌道に対応して回転する照射台
が直線的に位置づけできビーム軌道の曲げ数が減り部品
点数が減少して構成が簡略化され信頼性の高い安価な荷
電粒子ビーム照射装置が得られる効果がある。

【００５２】また、請求項２によれば、発生装置で発生
したビームの軌道を偏向するとともに偏向前のビーム軌
道の延長線を中心として回転しビームの行き先を周方向
で切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向後のビーム
軌道に対応し延長線の回りを回転し偏向後の荷電粒子ビ
ーム軌道の延長線上の照射点まで偏向して輸送するとと
もに照射点に照射される荷電粒子ビームを延長線に対し
鋭角で照射する回転輸送装置と、照射点にターゲットを
固定する照射台とで構成したので、回転ビーム輸送装置
の回転位置が回転軸となる偏向前ビーム軌道の延長上か
ら近くなり回転ビーム輸送装置の回転半径を小さくでき
回転機能が小型の荷電粒子ビーム照射装置が得られる効
果がある。

【００５３】また、請求項３によれば、発生装置で発生
したビームの軌道を所定のビーム軌道偏向点で所定角度
範囲内の任意の方向に偏向しビームの照射点をビーム軌
道偏向点に対し対称位置に設定可能な振り分け形偏向電
磁石と、ビーム軌道偏向点を軸に揺動するとともに照射
点にターゲットを固定する照射台とで構成したのでビー
ム軌道の曲げ数が減り部品点数が減少した構成が簡略化
され信頼性の高い荷電粒子ビーム照射装置が得られる効
果がある。

【００５４】また、請求項４によれば、発生装置で発生
したビームの軌道を所定の軌道偏向点で所定角度範囲内
の任意の方向に偏向する偏向電磁石と、偏向後のビーム
軌道に対応し偏向前のビーム軌道延長線に対し磁極が直
角方向に直線移動しビーム軌道を偏向前の軌道の延長線
上の照射点まで偏向する磁極垂直移動形偏向電磁石と、
照射点にターゲットを固定する照射台で構成し、請求項
５によれば、偏向後のビーム軌道に対応しビーム軌道を
包含する磁極を有し偏向前のビーム軌道の延長線上の照
射点まで偏向する縦長偏向電磁石とし、請求項６によれ
ば、偏向後のビーム軌道に対応し偏向前のビーム軌道延
長線に対し直角方向に直線移動しビーム軌道を偏向前の
軌道の延長線上の照射点まで偏向する垂直移動形電磁石
としたので電磁石の回転機構が不要となり装置の小型化
と信頼性が向上する荷電粒子ビーム照射装置が得られる
効果がある。

【００５５】また、請求項７によれば、発生装置で発生
したビームの軌道を偏向するとともに偏向前のビーム軌
道の延長線を中心として回転しビームの行き先を周方向
に切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向後のビーム
軌道に対応し延長線の回りを回転し偏向前のビーム軌道
の延長線上と偏向されたビーム軌道がなす平面に対しビ
ーム軌道を垂直に立ち上げさらに平面とに直交する面内
で１８０度偏向して偏向前のビーム軌道の延長線上の照
射点に照射する回転ビーム輸送系と、照射点にターゲッ
トを固定する照射台とで構成したので、ビーム軌道偏向
点と照射点の間の寸法を小さくできるので、回転機構が
小型の荷電粒子ビーム照射装置が得られる効果がある。

【００５６】また、請求項８によれば、発生装置で発生
したビームの軌道を所定範囲の任意偏向角度に偏向する
とともに偏向角に対応した所定の距離だけビーム軌道も
しくはその延長上を移動できるスライド形偏向電磁石
と、偏向後のビーム軌道に対応し照射点を軸に揺動する
照射系と、照射点にターゲットを固定する照射台で構成
し、請求項９によれば発生装置で発生したビームの軌道
を所定のビーム軌道偏向点で所定の角度範囲内の任意の
方向に偏向しビームの照射点をビーム軌道偏向点の下方
のビーム軌道に平行な軸上に設定可能な振り分け形偏向
電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道に対応し照射点を軸
に揺動する照射系と、照射点にターゲットを固定しビー
ム軌道に平行な水平面上を移動する照射台で構成したの
で部品点数が減少して構成が簡略化され信頼性の高い安
価な荷電粒子ビーム装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図２】この発明の実施例２におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図３】図２におけるビーム照射装置のビームの照射
方向とターゲットの位置関係を示す説明図である。

【図４】この発明の実施例３におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図５】この発明の実施例４におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図６】この発明の実施例５におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図７】この発明の実施例６におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図８】図７における線VIII-VIIIに沿った断面図。

【図９】この発明の実施例７におけるビーム照射装置
の概略構成を示す側面図である。

【図１０】図９における線X-Xに沿った断面図。

【図１１】この発明の実施例８におけるビーム照射装
置の概略構成を示す側面図である。

【図１２】図９における線XII-XIIに沿った断面図。

【図１３】この発明の実施例９におけるビーム照射装
置の概略構成を示す上面図である。

【図１４】この発明の実施例９におけるビーム照射装
置の概略構成を示す側面図である。

【図１５】図１４における１８０度角偏向電磁石のＸ
Ｖ矢視図である。

【図１６】この発明の実施例１０におけるビーム照射
装置の概略構成を示す側面図である。

【図１７】図１６におけるスライド形偏向電磁石のXV
II矢視図である。

【図１８】この発明の実施例１１におけるビーム照射
装置の概略構成を示す側面図である。

【図１９】図１８における線XIX-XIXに沿った断面図
である。

【図２０】従来例のビーム照射装置における全体構成
を示す鳥瞰図である。

【図２１】従来例のビーム照射装置の概略構成を示す
側面図である。

【図２２】他の従来例のビーム照射装置の概略構成を
示す側面図である。

【符号の説明】

１ａ偏向前ビーム軌道、１ｂ照射点、２ａ偏向
点、３回転四極電磁石群、９ターゲット、１１回
転軸（延長線の中心）、１１ａ偏向前ビーム軌道延長
線、１３回転形偏向電磁石、１４照射台、１７直
線形回転ビーム輸送装置、１９回転ビーム輸送装置、
２０照射台、２１振り分け形偏向電磁石、２４振
り子形ビーム輸送装置、２５照射台、２６回転形偏
向電磁石、２７照射系、２８照射台、２９ａ，２９
ｂ，２９ｃ回転形偏向電磁石群、３０偏向電磁石、
３１磁極垂直移動形偏向電磁石、３２磁極、３３
コイル、３４真空ダクト、３５収束用四極電磁石、
３６照射系、３７ビーム輸送系、３８照射台、３
９縦長偏向電磁石、４０垂直移動形偏向電磁石、４
１オフ軸用回転形偏向電磁石、４２立ち上げ用偏向
電磁石、４３１８０度角偏向電磁石、４４屈曲形回
転ビーム輸送装置、４５スライド形偏向電磁石、４６
真空ダクト、４７下方振り分け形偏向電磁石、４８
真空ダクト、４９スライド形照射台。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−75174（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−57300（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−64299（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−180200（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−8500（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−26799（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−308899（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−308900（ＪＰ，Ａ) 実開平３−107947（ＪＰ，Ｕ) 実公昭44−15839（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G21K 5/04 G21K 1/093 A61N 5/10 H05H 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】単体で構成され発生装置で発生した荷電
粒子ビームの軌道を一方向に偏向するとともに偏向前の
ビーム軌道の延長線を中心として回転し上記荷電粒子ビ
ームの照射点を周方向に切り替え可能な回転形偏向電磁
石と、上記回転軸の周りを回転するとともにターゲット
を上記照射点に固定する照射台とを備えたことを特徴と
する荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項２】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を偏向するとともに偏向前のビーム軌道の延長線を中
心として回転し上記荷電粒子ビームの行き先を周方向で
切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向後の上記ビー
ム軌道に対応し上記延長線の回りを回転し上記偏向後の
荷電粒子ビーム軌道を上記延長線上の照射点まで偏向し
て輸送するとともに上記照射点に照射される荷電粒子ビ
ームを上記延長線に対し鋭角で照射する回転ビーム輸送
装置と、上記照射点にターゲットを固定する照射台とを
備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項３】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定のビーム軌道偏向点で所定角度範囲内の任意の
方向に偏向し上記荷電粒子ビームの照射点を上記ビーム
軌道偏向点に対し対称位置に設定可能な振り分け形偏向
電磁石と、上記ビーム軌道偏向点を軸に揺動するととも
に上記照射点にターゲットを固定する照射台とを備えた
ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項４】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定の軌道偏向点で所定角度範囲内の延長線任意の
方向に偏向する偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道
に対応し偏向前のビーム軌道に対し磁極が直角方向に直
線移動しビーム軌道を偏向前の軌道の延長線上の照射点
まで偏向する磁極垂直移動形偏向電磁石と、上記照射点
にターゲットを固定する照射台とを備えたことを特徴と
する荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項５】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定の軌道偏向点で所定角度範囲内の任意の方向に
偏向する偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道を包含
する磁極を有し偏向前のビーム軌道の延長線上の照射点
まで偏向する縦長偏向電磁石と、上記照射点にターゲッ
トを固定する照射台とを備えたことを特徴とする荷電粒
子ビーム照射装置。
【請求項６】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定の軌道偏向点で所定角度範囲内の任意の方向に
偏向する偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム軌道に対応
し偏向前のビーム軌道延長線に対し直角方向に直線移動
しビーム軌道を偏向前の軌道の延長線上の照射点まで偏
向する垂直移動形偏向電磁石と、上記照射点にターゲッ
トを固定する照射台とを備えたことを特徴とする荷電粒
子ビーム照射装置。
【請求項７】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を偏向するとともに偏向前のビーム軌道の延長線を中
心として回転し上記荷電粒子ビームの行き先を周方向に
切り替え可能な回転形偏向電磁石と、偏向後のビーム軌
道に対応し上記延長線の回りを回転し上記偏向前のビー
ム軌道の延長線上と上記偏向されたビーム軌道がなす平
面に対しビーム軌道を垂直に立ち上げさらに上記平面と
に直交する面内で１８０度偏向して上記偏向前のビーム
軌道の延長線上の照射点に照射する回転ビーム輸送系
と、上記照射点にターゲットを固定する照射台とを備え
たことを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項８】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定範囲の任意偏向角度に偏向するとともに偏向角
に対応した所定の距離だけ上記ビーム軌道もしくはその
延長上を移動できるスライド形偏向電磁石と、偏向後の
上記ビーム軌道に対応し照射点を軸に揺動する照射系
と、上記照射点にターゲットを固定する照射台を備えた
ことを特徴とする荷電粒子ビーム照射装置。
【請求項９】発生装置で発生した荷電粒子ビームの軌
道を所定のビーム軌道偏向点で所定の角度範囲内の任意
の方向に偏向し上記荷電粒子ビームの照射点を上記ビー
ム軌道偏向点の下方の上記ビーム軌道に平行な軸上に設
定可能な振り分け形偏向電磁石と、偏向後の上記ビーム
軌道に対応し照射点を軸に揺動する照射系と、上記照射
点にターゲットを固定し上記ビーム軌道に平行な水平面
上を移動する照射台を備えたことを特徴とする荷電粒子
ビーム輸送装置。