JP3023533B2 - サイクロトロン - Google Patents
サイクロトロンInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、陽子や重陽子等の粒子
を加速するサイクロトロンに関し、特に、磁極を構成す
るためにセクタを有するサイクロトロンに関する。
を加速するサイクロトロンに関し、特に、磁極を構成す
るためにセクタを有するサイクロトロンに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４には、セクタを備えた従来のサイク
ロトロンが示されている。図４を参照して、このサイク
ロトロンは、サイクロトロン中心軸５０を持つサイクロ
トロン容器即ち真空容器（図示せず）を有し、このサイ
クロトロン容器内の真空雰囲気中に、陽子と重陽子とを
加速するために必要な加速磁場を形成して、この加速磁
場で陽子と重陽子とを加速するものである。
ロトロンが示されている。図４を参照して、このサイク
ロトロンは、サイクロトロン中心軸５０を持つサイクロ
トロン容器即ち真空容器（図示せず）を有し、このサイ
クロトロン容器内の真空雰囲気中に、陽子と重陽子とを
加速するために必要な加速磁場を形成して、この加速磁
場で陽子と重陽子とを加速するものである。
【０００３】図４に加えて図５をも併せ参照して説明す
る。このサイクロトロンは、サイクロトロン中心軸５０
に垂直な第１の円形表面と、サイクロトロン中心軸５０
に一致した第１のポール中心軸とを、持つ磁性体からな
る断面円形の第１のポール７１を有する。第１の主コイ
ル１７は、第１のポール７１を囲むように配置され、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した第１の主コイル中心
軸を持っている。複数の第１のセクタ８１は、それぞれ
扇形の磁性体からなり、第１のポール７１の前記第１の
円形表面の複数の選択された部分に選択的に配置されて
いる。複数の第１のセクタ８１の上面には、それぞれ、
サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ複数
の第１のトリムコイル９〜１２が配設されている。
る。このサイクロトロンは、サイクロトロン中心軸５０
に垂直な第１の円形表面と、サイクロトロン中心軸５０
に一致した第１のポール中心軸とを、持つ磁性体からな
る断面円形の第１のポール７１を有する。第１の主コイ
ル１７は、第１のポール７１を囲むように配置され、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した第１の主コイル中心
軸を持っている。複数の第１のセクタ８１は、それぞれ
扇形の磁性体からなり、第１のポール７１の前記第１の
円形表面の複数の選択された部分に選択的に配置されて
いる。複数の第１のセクタ８１の上面には、それぞれ、
サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ複数
の第１のトリムコイル９〜１２が配設されている。
【０００４】磁性体からなる断面円形の第２のポール７
２は、サイクロトロン中心軸５０に垂直でありかつ前記
第１の円形表面に対向する第２の円形表面と、サイクロ
トロン中心軸５０に一致した第２のポール中心軸とを持
っている。第２の主コイル１８は、第２のポール７２を
囲むように配置され、サイクロトロン中心軸５０に一致
した第２の主コイル中心軸を持っている。複数の第２の
セクタ８２は、それぞれ扇形の磁性体からなり、第２の
ポール７２の前記第２の円形表面の複数の選択された部
分に、複数の第１のセクタ８１との間にスペース５１を
置いて、選択的に配置されている。複数の第２の（扇
形）セクタ８２は複数の第１の（扇形）セクタ８１に対
向している。複数の第２のセクタ８２の上面には、それ
ぞれ、サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持
つ複数の第２のトリムコイル１３〜１６が配設されてい
る。
２は、サイクロトロン中心軸５０に垂直でありかつ前記
第１の円形表面に対向する第２の円形表面と、サイクロ
トロン中心軸５０に一致した第２のポール中心軸とを持
っている。第２の主コイル１８は、第２のポール７２を
囲むように配置され、サイクロトロン中心軸５０に一致
した第２の主コイル中心軸を持っている。複数の第２の
セクタ８２は、それぞれ扇形の磁性体からなり、第２の
ポール７２の前記第２の円形表面の複数の選択された部
分に、複数の第１のセクタ８１との間にスペース５１を
置いて、選択的に配置されている。複数の第２の（扇
形）セクタ８２は複数の第１の（扇形）セクタ８１に対
向している。複数の第２のセクタ８２の上面には、それ
ぞれ、サイクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持
つ複数の第２のトリムコイル１３〜１６が配設されてい
る。
【０００５】図６を参照して別の従来のサイクロトロン
について説明する。このサイクロトロンは、以下のこと
を除けば、図４のサイクロトロンと同様である。即ち、
図６のサイクロトロンにおいては、複数の第１のトリム
コイル９′〜１２′が第１のポール７１と複数の第１の
セクタ８１との間に配置され、複数の第２のトリムコイ
ル１３′〜１６′が第２のポール７２と複数の第２のセ
クタ８２との間に配置されている（このサイクロトロン
に類似の構造を有するサイクロトロンは、例えば、特開
昭４８−２２８９５号公報に記載されている）。複数の
第１のセクタ８１には、第１のトリムコイル９′〜１
２′を挿入できる溝５２が形成され、複数の第２のセク
タ８２には、第２のトリムコイル１３′〜１６′を挿入
できる溝５２´が形成されている。溝５２及び５２´の
中央位置（サイクロトロン中心軸５０に一致する位置）
にはスペーサ５３及び５３´が配置されている。
について説明する。このサイクロトロンは、以下のこと
を除けば、図４のサイクロトロンと同様である。即ち、
図６のサイクロトロンにおいては、複数の第１のトリム
コイル９′〜１２′が第１のポール７１と複数の第１の
セクタ８１との間に配置され、複数の第２のトリムコイ
ル１３′〜１６′が第２のポール７２と複数の第２のセ
クタ８２との間に配置されている（このサイクロトロン
に類似の構造を有するサイクロトロンは、例えば、特開
昭４８−２２８９５号公報に記載されている）。複数の
第１のセクタ８１には、第１のトリムコイル９′〜１
２′を挿入できる溝５２が形成され、複数の第２のセク
タ８２には、第２のトリムコイル１３′〜１６′を挿入
できる溝５２´が形成されている。溝５２及び５２´の
中央位置（サイクロトロン中心軸５０に一致する位置）
にはスペーサ５３及び５３´が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７を参照して、図４
及び図５のサイクロトロンにおいて、陽子と重陽子とを
加速するためには、線１（又は２）にて示したように、
スペース５１にサイクロトロン中心軸５０から離れるに
つれて増加する加速磁場を形成する必要がある。第１及
び第２の主コイル１７及び１８は、線３（又は４）にて
示したように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成する。第１
及び第２のトリムコイル９〜１６（図４）及び第１及び
第２のトリムコイル９´〜１６´（図６）は、線５（又
は６）にて示したように、スペース５１にサイクロトロ
ン中心軸５０から離れるにつれて直線的に減少（又は増
加）する主磁場を形成するためのものである。
及び図５のサイクロトロンにおいて、陽子と重陽子とを
加速するためには、線１（又は２）にて示したように、
スペース５１にサイクロトロン中心軸５０から離れるに
つれて増加する加速磁場を形成する必要がある。第１及
び第２の主コイル１７及び１８は、線３（又は４）にて
示したように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成する。第１
及び第２のトリムコイル９〜１６（図４）及び第１及び
第２のトリムコイル９´〜１６´（図６）は、線５（又
は６）にて示したように、スペース５１にサイクロトロ
ン中心軸５０から離れるにつれて直線的に減少（又は増
加）する主磁場を形成するためのものである。
【０００７】このように、サイクロトロンで陽子と重陽
子を加速するためには、図７に示す様な磁場分布１（又
は２）が必要である。なお、磁場分布１は陽子用で、磁
場分布２は重陽子用である。この磁場分布１（又は２）
を１台のサイクロトロンで実現するためには、主コイル
１７及び１８によって得られた磁場分布３（又は４）に
トリムコイル９〜１６又は９´〜１６´によって得られ
た磁場分布５（又は６）を重ね合せれば良い。
子を加速するためには、図７に示す様な磁場分布１（又
は２）が必要である。なお、磁場分布１は陽子用で、磁
場分布２は重陽子用である。この磁場分布１（又は２）
を１台のサイクロトロンで実現するためには、主コイル
１７及び１８によって得られた磁場分布３（又は４）に
トリムコイル９〜１６又は９´〜１６´によって得られ
た磁場分布５（又は６）を重ね合せれば良い。
【０００８】図４及び図６の従来サイクロトロンにおい
て、複数組のトリムコイルの磁場を合成して、合成磁場
分布を略直線状になる様にしているが、より直線状にす
るために数多くの組のトリムコイルを必要とした。この
ため、トリムコイルが数多く必要である為、コスト高に
なる。また、それらの電源もトリムコイルの数に対応し
て必要となり、この点からもコスト高になっていた。さ
らに、配線、コイルの冷却用配管が複雑になる。
て、複数組のトリムコイルの磁場を合成して、合成磁場
分布を略直線状になる様にしているが、より直線状にす
るために数多くの組のトリムコイルを必要とした。この
ため、トリムコイルが数多く必要である為、コスト高に
なる。また、それらの電源もトリムコイルの数に対応し
て必要となり、この点からもコスト高になっていた。さ
らに、配線、コイルの冷却用配管が複雑になる。
【０００９】それ故、本発明の課題は、トリムコイルの
数を減少させることにより、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンを提供することにある。
数を減少させることにより、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サイク
ロトロンの中心軸から離れるにつれて増加する加速磁場
で粒子を加速するサイクロトロンであって、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性体からなる
円形の第１のポールと、該第１のポールを囲むように配
置され、前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を
持つ第１の主コイルと、前記第１のポール表面の複数の
選択された部分に選択的に配置された磁性体からなる複
数の第１のセクタと、前記第１のポール表面との間にあ
る距離を置いて配設され、前記サイクロトロンの中心軸
と同心の中心軸を持つ磁性体からなる円形の第２のポー
ルと、該第２のポールを囲むように配置され、前記サイ
クロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ第２の主コイ
ルと、前記第２のポール表面の複数の選択された部分に
選択的に配置された磁性体からなる複数の第２のセクタ
とを、備えた前記サイクロトロンにおいて、前記第１の
ポールは、前記サイクロトロンの中心軸と同心の円形の
第１の中空部を有し、前記第２のポールは、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の円形の第２の中空部を有し、
前記第１の中空部に第１のトリムコイルを、前記第２の
中空部に第２のトリムコイルを配設したことを特徴とす
るサイクロトロンが得られる。
ロトロンの中心軸から離れるにつれて増加する加速磁場
で粒子を加速するサイクロトロンであって、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性体からなる
円形の第１のポールと、該第１のポールを囲むように配
置され、前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を
持つ第１の主コイルと、前記第１のポール表面の複数の
選択された部分に選択的に配置された磁性体からなる複
数の第１のセクタと、前記第１のポール表面との間にあ
る距離を置いて配設され、前記サイクロトロンの中心軸
と同心の中心軸を持つ磁性体からなる円形の第２のポー
ルと、該第２のポールを囲むように配置され、前記サイ
クロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ第２の主コイ
ルと、前記第２のポール表面の複数の選択された部分に
選択的に配置された磁性体からなる複数の第２のセクタ
とを、備えた前記サイクロトロンにおいて、前記第１の
ポールは、前記サイクロトロンの中心軸と同心の円形の
第１の中空部を有し、前記第２のポールは、前記サイク
ロトロンの中心軸と同心の円形の第２の中空部を有し、
前記第１の中空部に第１のトリムコイルを、前記第２の
中空部に第２のトリムコイルを配設したことを特徴とす
るサイクロトロンが得られる。
【００１１】更に本発明によれば、前記第１及び前記第
２の中空部を前記第１及び前記第２のポールの周面近傍
まで形成し、前記第１及び前記第２のトリムコイルを前
記第１及び前記第２のポールの周面近傍の前記第１及び
前記第２の中空部にそれぞれ配設したことを特徴とする
サイクロトロンが得られる。
２の中空部を前記第１及び前記第２のポールの周面近傍
まで形成し、前記第１及び前記第２のトリムコイルを前
記第１及び前記第２のポールの周面近傍の前記第１及び
前記第２の中空部にそれぞれ配設したことを特徴とする
サイクロトロンが得られる。
【００１２】また本発明によれば、前記第１及び前記第
２のトリムコイルより内側に前記第１及び前記第２の中
空部に磁性体を配設したことを特徴とするサイクロトロ
ンが得られる。
２のトリムコイルより内側に前記第１及び前記第２の中
空部に磁性体を配設したことを特徴とするサイクロトロ
ンが得られる。
【００１３】更に本発明によれば、前記第１及び前記第
２のポールを、該ポールの中心軸に対して直交する方向
側で分割していることを特徴とするサイクロトロンが得
られる。
２のポールを、該ポールの中心軸に対して直交する方向
側で分割していることを特徴とするサイクロトロンが得
られる。
【００１４】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１５】図１を参照すると、本発明の第１の実施例
によるサイクロトロンは、図４及び図６のサイクロトロ
ンと同様に、サイクロトロン中心軸５０を持ち、陽子と
重陽子とを加速するために必要な加速磁場を形成して、
この加速磁場で陽子と重陽子とを加速するものである。
図１のサイクロトロンは以下のこと以外は図４及び図６
のサイクロトロンと同様である。即ち、図１のサイクロ
トロンにおいては、第１のポール７１は、その中に、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ円形の
第１の中空部３５を有し、この第１の中空部３５に一つ
の第１のトリムコイル３７が配置される。同様に、第２
のポール７２は、その中に、サイクロトロン中心軸５０
に一致した中心軸を持つ円形の第２の中空部３６を有
し、この第２の中空部３６に一つの第２のトリムコイル
３８が配置される。第１及び第２のトリムコイル３７及
び３８は、スペース５１にサイクロトロン中心軸５０か
ら離れるにつれて直線的に減少（又は増加）する副磁場
（図７の磁場分布５（又は６））を形成するためのもの
である。一方、第１及び第２の主コイル１７及び１８
は、上述したように、図７の磁場分布３（又は４）で示
されるように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成している。
このサイクロトロンは、この主磁場に前記副磁場を重ね
合わせることによって、主磁場を副磁場によって補正
し、この補正された磁場をスペース５１に加速磁場とし
て形成する。
によるサイクロトロンは、図４及び図６のサイクロトロ
ンと同様に、サイクロトロン中心軸５０を持ち、陽子と
重陽子とを加速するために必要な加速磁場を形成して、
この加速磁場で陽子と重陽子とを加速するものである。
図１のサイクロトロンは以下のこと以外は図４及び図６
のサイクロトロンと同様である。即ち、図１のサイクロ
トロンにおいては、第１のポール７１は、その中に、サ
イクロトロン中心軸５０に一致した中心軸を持つ円形の
第１の中空部３５を有し、この第１の中空部３５に一つ
の第１のトリムコイル３７が配置される。同様に、第２
のポール７２は、その中に、サイクロトロン中心軸５０
に一致した中心軸を持つ円形の第２の中空部３６を有
し、この第２の中空部３６に一つの第２のトリムコイル
３８が配置される。第１及び第２のトリムコイル３７及
び３８は、スペース５１にサイクロトロン中心軸５０か
ら離れるにつれて直線的に減少（又は増加）する副磁場
（図７の磁場分布５（又は６））を形成するためのもの
である。一方、第１及び第２の主コイル１７及び１８
は、上述したように、図７の磁場分布３（又は４）で示
されるように、スペース５１にサイクロトロン中心軸５
０から離れるにつれて増加する主磁場を形成している。
このサイクロトロンは、この主磁場に前記副磁場を重ね
合わせることによって、主磁場を副磁場によって補正
し、この補正された磁場をスペース５１に加速磁場とし
て形成する。
【００１６】ここで第１及び第２のトリムコイル３７及
び３８を第１及び第２のポール７１及び７２内の第１及
び第２の中空部３５及び３６に格納することにより副磁
場が直線的になる理由を説明する。
び３８を第１及び第２のポール７１及び７２内の第１及
び第２の中空部３５及び３６に格納することにより副磁
場が直線的になる理由を説明する。
【００１７】図４の従来例の様に、複数組のトリムコイ
ル９〜１６をサイクロトロンのセクタ８１及び８２上に
配置すると、図８の磁場分布２１〜２４のように、多少
トリムコイル９〜１６の外側での減少が緩やかになるが
ほぼ空芯コイルの場合と同等な分布となる。図８におい
て、磁場分布２１はトリムコイル９及び１３によるもの
であり、磁場分布２２はトリムコイル１０及び１４によ
るものであり、磁場分布２３はトリムコイル１１及び１
５によるものであり、磁場分布２４はトリムコイル１２
及び１６によるものである。
ル９〜１６をサイクロトロンのセクタ８１及び８２上に
配置すると、図８の磁場分布２１〜２４のように、多少
トリムコイル９〜１６の外側での減少が緩やかになるが
ほぼ空芯コイルの場合と同等な分布となる。図８におい
て、磁場分布２１はトリムコイル９及び１３によるもの
であり、磁場分布２２はトリムコイル１０及び１４によ
るものであり、磁場分布２３はトリムコイル１１及び１
５によるものであり、磁場分布２４はトリムコイル１２
及び１６によるものである。
【００１８】図６の従来例の如く、複数組のトリムコイ
ル９´〜１２´を複数の第１のセクタ８１と第１のポー
ル７１との間に挟み込み、複数組のトリムコイル１３´
〜１６´を複数の第２のセクタ８２と第２のポール７２
との間に挟み込むと、図９の磁場分布２１´〜２４´の
ように、第１及び第２のセクタ８１及び８２の効果によ
り減少がさらに緩やかになる。図９において、磁場分布
２１´はトリムコイル９´及び１３´によるものであ
り、磁場分布２２´はトリムコイル１０´及び１４´に
よるものであり、磁場分布２３´はトリムコイル１１´
及び１５´によるものであり、磁場分布２４´はトリム
コイル１２´及び１６´によるものである。
ル９´〜１２´を複数の第１のセクタ８１と第１のポー
ル７１との間に挟み込み、複数組のトリムコイル１３´
〜１６´を複数の第２のセクタ８２と第２のポール７２
との間に挟み込むと、図９の磁場分布２１´〜２４´の
ように、第１及び第２のセクタ８１及び８２の効果によ
り減少がさらに緩やかになる。図９において、磁場分布
２１´はトリムコイル９´及び１３´によるものであ
り、磁場分布２２´はトリムコイル１０´及び１４´に
よるものであり、磁場分布２３´はトリムコイル１１´
及び１５´によるものであり、磁場分布２４´はトリム
コイル１２´及び１６´によるものである。
【００１９】しかし、図５でわかる通り、第１のポール
７１上には、第１のセクタ８１で覆われずに第１のポー
ル７１が露出している部分（バレー）が第１のセクタ８
１で覆われた部分とほぼ同じ割合で存在する。同様に、
第２のポール７２上には第２のセクタ８２がない部分と
第２のセクタ８２がある部分とがほぼ同じ割合で存在す
る。
７１上には、第１のセクタ８１で覆われずに第１のポー
ル７１が露出している部分（バレー）が第１のセクタ８
１で覆われた部分とほぼ同じ割合で存在する。同様に、
第２のポール７２上には第２のセクタ８２がない部分と
第２のセクタ８２がある部分とがほぼ同じ割合で存在す
る。
【００２０】従って、図１のサイクロトロンのように、
第１及び第２のトリムコイル３７及び３８を第１及び第
２のポール７１及び７２の中に埋め込んでしまえば、全
周を鉄で覆われてしまうので磁場の減少がさらに緩やか
になって直線に近づくと予想される。この考えに基づき
本願発明者等が第１及び第２のトリムコイル３７及び３
８を第１及び第２のポール７１及び７２の中に埋め込ん
だ状態の図１のサイクロトロンについてテストを行った
ところ、第１及び第２のトリムコイル３７及び３８によ
る副磁場は、図２に実線で示すように、図７の磁場分布
５と実質的に同じく直線的に減少する予想通りの分布が
得られた。
第１及び第２のトリムコイル３７及び３８を第１及び第
２のポール７１及び７２の中に埋め込んでしまえば、全
周を鉄で覆われてしまうので磁場の減少がさらに緩やか
になって直線に近づくと予想される。この考えに基づき
本願発明者等が第１及び第２のトリムコイル３７及び３
８を第１及び第２のポール７１及び７２の中に埋め込ん
だ状態の図１のサイクロトロンについてテストを行った
ところ、第１及び第２のトリムコイル３７及び３８によ
る副磁場は、図２に実線で示すように、図７の磁場分布
５と実質的に同じく直線的に減少する予想通りの分布が
得られた。
【００２１】なお、図２、図８、及び図９に示す各トリ
ムコイルの磁場分布において、磁場の強さに強弱がある
が、これらは、コイルの巻数、コイルに流す電流によっ
て自由に制御することができる。また、極性について
は、流す電流の向きを変えればよい。
ムコイルの磁場分布において、磁場の強さに強弱がある
が、これらは、コイルの巻数、コイルに流す電流によっ
て自由に制御することができる。また、極性について
は、流す電流の向きを変えればよい。
【００２２】図１を参照して、このサイクロトロンにお
いては、更に、例えば、鉄材である磁性体からなる一つ
の第１の円板３９が、第１の中空部３５に配置される。
この第１の円板３９は、サイクロトロン中心軸５０に一
致した第１の円板中心軸と、この第１の円板中心軸に垂
直な一対の端面とを持ち、これらの一対の端面が第１の
ポール７１に接触している。同様に、第２の中空部３６
にも、例えば、鉄材である磁性体からなる一つの円板４
０が配置される。この第２の円板４０は、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第２の円板中心軸と、この第２
の円板中心軸に垂直な一対の端面とを持ち、これらの一
対の端面が第２のポール７２に接触している。第１及び
第２の円板３９及び４０は実質的に互に等しい径を有す
る。
いては、更に、例えば、鉄材である磁性体からなる一つ
の第１の円板３９が、第１の中空部３５に配置される。
この第１の円板３９は、サイクロトロン中心軸５０に一
致した第１の円板中心軸と、この第１の円板中心軸に垂
直な一対の端面とを持ち、これらの一対の端面が第１の
ポール７１に接触している。同様に、第２の中空部３６
にも、例えば、鉄材である磁性体からなる一つの円板４
０が配置される。この第２の円板４０は、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第２の円板中心軸と、この第２
の円板中心軸に垂直な一対の端面とを持ち、これらの一
対の端面が第２のポール７２に接触している。第１及び
第２の円板３９及び４０は実質的に互に等しい径を有す
る。
【００２３】このサイクロトロンにおいて、第１及び第
２の中空部３５及び３６の厚みと第１及び第２のトリム
コイル３７及び３８の位置は、必要な直線状磁場分布が
得られる様に決められる。第１及び第２のセクタ８１及
び８２の形状により磁場分布が直線からはずれる場合は
第１及び第２の中空部３５及び３６中に適当な形状の第
１及び第２の円板３９及び４０を挿入する事により調整
できる。この際、第１及び第２の円板３９及び４０の半
径を長くすると、磁場分布が図２に２点鎖線で示す様に
なり、第１及び第２の円板３９及び４０の半径を短くす
ると、磁場分布が図２に破線で示す如くなる。
２の中空部３５及び３６の厚みと第１及び第２のトリム
コイル３７及び３８の位置は、必要な直線状磁場分布が
得られる様に決められる。第１及び第２のセクタ８１及
び８２の形状により磁場分布が直線からはずれる場合は
第１及び第２の中空部３５及び３６中に適当な形状の第
１及び第２の円板３９及び４０を挿入する事により調整
できる。この際、第１及び第２の円板３９及び４０の半
径を長くすると、磁場分布が図２に２点鎖線で示す様に
なり、第１及び第２の円板３９及び４０の半径を短くす
ると、磁場分布が図２に破線で示す如くなる。
【００２４】実際には、第１及び第２のポール７１及び
７２内部に第１及び第２の中空部３５及び３６を形成す
るのは困難である為、図１に示す如く、第１のポール７
１を上下に分割して第１のポール本体７１１と第１の補
助ポール７１２とで構成し、第２のポール７２を上下に
分割して第２のポール本体７２１と第２の補助ポール７
２２とで構成する。第１及び第２の補助ポール７２１及
び７２２には、それぞれ第１及び第２のトリムコイル３
７及び３８を収納する第１及び第２の凹溝が形成されて
いる。
７２内部に第１及び第２の中空部３５及び３６を形成す
るのは困難である為、図１に示す如く、第１のポール７
１を上下に分割して第１のポール本体７１１と第１の補
助ポール７１２とで構成し、第２のポール７２を上下に
分割して第２のポール本体７２１と第２の補助ポール７
２２とで構成する。第１及び第２の補助ポール７２１及
び７２２には、それぞれ第１及び第２のトリムコイル３
７及び３８を収納する第１及び第２の凹溝が形成されて
いる。
【００２５】図３を参照すると、本発明の第２の実施例
によるサイクロトロンは、以下のこと以外は図１のサイ
クロトロンと同様である。即ち、図３のサイクロトロン
においては、第１及び第２の補助ポール７１２´及び７
２２´をそれぞれ平板状にして、第１のポール本体７１
１と第１の補助ポール７１２´との間に、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第１のリング中心軸を有する磁
性体からなる第１のリング６１を設け、第２のポール本
体７２１と第２の補助ポール７２２´との間に、サイク
ロトロン中心軸５０に一致した第２のリング中心軸を有
する磁性体からなる第２のリング６２を設けている。こ
れら第１及び第２のリング６１及び６２は実質的に同じ
径を有する。
によるサイクロトロンは、以下のこと以外は図１のサイ
クロトロンと同様である。即ち、図３のサイクロトロン
においては、第１及び第２の補助ポール７１２´及び７
２２´をそれぞれ平板状にして、第１のポール本体７１
１と第１の補助ポール７１２´との間に、サイクロトロ
ン中心軸５０に一致した第１のリング中心軸を有する磁
性体からなる第１のリング６１を設け、第２のポール本
体７２１と第２の補助ポール７２２´との間に、サイク
ロトロン中心軸５０に一致した第２のリング中心軸を有
する磁性体からなる第２のリング６２を設けている。こ
れら第１及び第２のリング６１及び６２は実質的に同じ
径を有する。
【００２６】以上の本発明の実施例では、陽子及び重陽
子加速専門のサイクロトロンを対象として説明したが、
他の粒子加速用のサイクロトロンに応用してもトリムコ
イルの数を減少させる効果が期待できることは勿論であ
る。
子加速専門のサイクロトロンを対象として説明したが、
他の粒子加速用のサイクロトロンに応用してもトリムコ
イルの数を減少させる効果が期待できることは勿論であ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
組のトリムコイルを用いて直線的に変化する副磁場を形
成することができ、従って、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンが得られる。
組のトリムコイルを用いて直線的に変化する副磁場を形
成することができ、従って、簡単な構造を有する低コス
トのサイクロトロンが得られる。
【図１】本発明の第１の実施例によるサイクロトロンの
主要部の断面図である。
主要部の断面図である。
【図２】図１のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】本発明の第２の実施例によるサイクロトロンの
主要部の断面図である。
主要部の断面図である。
【図４】従来のサイクロトロンの概略断面図である。
【図５】従来及び本発明のサイクロトロンに用いられる
第１のポール及び複数の第１のセクタの斜視図である。
第１のポール及び複数の第１のセクタの斜視図である。
【図６】別の従来のサイクロトロンの主要部の断面図で
ある。
ある。
【図７】図１、図３、図４、及び図６のサイクロトロン
の磁場分布を説明するための図である。
の磁場分布を説明するための図である。
【図８】図４のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図９】図６のサイクロトロンの磁場分布を説明するた
めの図である。
めの図である。
１７ 第１の主コイル １８ 第２の主コイル ３５ 第１の中空部 ３６ 第２の中空部 ３７ 第１のトリムコイル ３８ 第２のトリムコイル ５０ サイクロトロン中心軸 ７１ 第１のポール ７２ 第２のポール ８１ 第１のセクタ ８２ 第２のセクタ ３９ 第１の円板 ４０ 第２の円板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−178900（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 13/00 H05H 7/00
Claims (4)
- 【請求項１】 サイクロトロンの中心軸から離れるにつ
れて増加する加速磁場で粒子を加速するサイクロトロン
であって、 前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性
体からなる円形の第１のポールと、該第１のポールを囲
むように配置され、前記サイクロトロンの中心軸と同心
の中心軸を持つ第１の主コイルと、前記第１のポール表
面の複数の選択された部分に選択的に配置された磁性体
からなる複数の第１のセクタと、前記第１のポール表面
との間にある距離を置いて配設され、前記サイクロトロ
ンの中心軸と同心の中心軸を持つ磁性体からなる円形の
第２のポールと、該第２のポールを囲むように配置さ
れ、前記サイクロトロンの中心軸と同心の中心軸を持つ
第２の主コイルと、前記第２のポール表面の複数の選択
された部分に選択的に配置された磁性体からなる複数の
第２のセクタとを、備えた前記サイクロトロンにおい
て、 前記第１のポールは、前記サイクロトロンの中心軸と同
心の円形の第１の中空部を有し、前記第２のポールは、
前記サイクロトロンの中心軸と同心の円形の第２の中空
部を有し、前記第１の中空部に第１のトリムコイルを、
前記第２の中空部に第２のトリムコイルを配設したこと
を特徴とするサイクロトロン。 - 【請求項２】 前記第１及び前記第２の中空部を前記第
１及び前記第２のポールの周面近傍まで形成し、前記第
１及び前記第２のトリムコイルを前記第１及び前記第２
のポールの周面近傍の前記第１及び前記第２の中空部に
それぞれ配設したことを特徴とする請求項１に記載のサ
イクロトロン。 - 【請求項３】 前記第１及び前記第２のトリムコイルよ
り内側に前記第１及び前記第２の中空部に磁性体を配設
したことを特徴とする請求項１又は２に記載のサイクロ
トロン。 - 【請求項４】 前記第１及び前記第２のポールを、該ポ
ールの中心軸に対して直交する方向側で分割しているこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサイ
クロトロン。
Priority Applications (1)
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| JP7063671A JP3023533B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | サイクロトロン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063671A JP3023533B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | サイクロトロン |
Publications (2)
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| JPH08264298A JPH08264298A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3023533B2 true JP3023533B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=13236059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7063671A Expired - Fee Related JP3023533B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | サイクロトロン |
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| EP2389983B1 (en) | 2005-11-18 | 2016-05-25 | Mevion Medical Systems, Inc. | Charged particle radiation therapy |
| DE602007005100D1 (de) * | 2006-01-19 | 2010-04-15 | Massachusetts Inst Technology | Magnetstruktur für partikelbeschleunigung |
| US7656258B1 (en) | 2006-01-19 | 2010-02-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Magnet structure for particle acceleration |
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| TW201422279A (zh) | 2012-09-28 | 2014-06-16 | Mevion Medical Systems Inc | 聚焦粒子束 |
| CN105103662B (zh) | 2012-09-28 | 2018-04-13 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 磁场再生器 |
| US10254739B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-04-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Coil positioning system |
| WO2014052722A2 (en) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Mevion Medical Systems, Inc. | Focusing a particle beam using magnetic field flutter |
| US9185789B2 (en) | 2012-09-28 | 2015-11-10 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic shims to alter magnetic fields |
| US9730308B2 (en) | 2013-06-12 | 2017-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle accelerator that produces charged particles having variable energies |
| CN110237447B (zh) | 2013-09-27 | 2021-11-02 | 梅维昂医疗系统股份有限公司 | 粒子治疗系统 |
| US10675487B2 (en) | 2013-12-20 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Energy degrader enabling high-speed energy switching |
| US9962560B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-05-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader |
| US9661736B2 (en) | 2014-02-20 | 2017-05-23 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system for a particle therapy system |
| US9950194B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-04-24 | Mevion Medical Systems, Inc. | Patient positioning system |
| US10786689B2 (en) | 2015-11-10 | 2020-09-29 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
| JP7059245B2 (ja) | 2016-07-08 | 2022-04-25 | メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド | 治療計画の決定 |
| US11103730B2 (en) | 2017-02-23 | 2021-08-31 | Mevion Medical Systems, Inc. | Automated treatment in particle therapy |
| WO2019006253A1 (en) | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Mevion Medical Systems, Inc. | CONFIGURABLE COLLIMATOR CONTROLLED BY LINEAR MOTORS |
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-
1995
- 1995-03-23 JP JP7063671A patent/JP3023533B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08264298A (ja) | 1996-10-11 |
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