JP4090863B2 - Medical radionuclide production equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速器で加速したイオンビームをターゲット物質に照射し、核反応により医療用放射性核種を製造する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
核医学分野の診断方法として、放射性核種を特定の臓器に集積する化合物に標識し、放射性核種から放出されるγ線を検出することで臓器の機能を映像化する技術が発展してきつつある。すなわち、放射性核種(例えば11C,13N,15O,18F等の陽電子放出核種)を混入し、検査対象となる患部(病巣)で代謝される性質を付与した放射性薬剤を被検者に投与し、所定時間後、その放射性薬剤が被検者体内のどの部位に集積しているか(どの部位で多く消費されているか)を、患部に集積した放射性薬剤に起因して放出されるγ線を検出することにより特定するものである。放射性薬剤から放出された陽電子は、付近の電子と結合して陽電子消滅し、その際、一対のγ線を放出する。これら一対のγ線(以下、γ線対と記載する)は、互いにほぼ正反対(厳密には180°±0.6°)の方向に放射されるので、そのγ線の検出信号を基に、そのγ線の発生源位置(患部位置)を通る直線を特定することができる。患者の検査では、こうして患部に集積した放射性薬剤に起因して体内から放出されるγ線対を多数検出し、そのデータを基に放射性薬剤を多く消費する箇所(患部位置)を含む被検者の断層像を作成する(断層撮影法:Positron Emission Tomography,PET)。
【0003】
このようなPET検査を行うための医療用放射性核種製造装置としては、既に多数のものが提唱されている。例えば、サイクロトロンの負イオン源で生成した負イオンを高周波電場で加速した後、最外周部に配置したストリッピングフォイルにより、負イオンの電子を剥ぎ取って正イオンに変換し、外側に大きく偏向させてターゲット容器内のターゲット物質へと導く。ターゲット容器内ではイオンビームの照射によりターゲット物質に核反応が起こり、所望の放射性核種が生成される。
【0004】
ところで、加速器として上記サイクロトロンを用いた放射性核種製造装置では、ビーム損失による構造物の放射化、装置及び遮蔽体の重量、保守点検の頻度とその容易さの観点で難点がある。そこで近年、加速器として、サイクロトロンよりビーム損失が小さいライナック(高周波線形加速器)が注目されている。
【0005】
例えば、半導体基板等にイオンを打ち込むイオン打ち込み装置の分野では、イオンビームを導入してそのイオンビームを加速する高周波四重極型ライナックと、加速されたイオンビームを用いて半導体基板等にイオン打ち込みを行う複数のイオン打ち込み室と、上記高周波四重極型ライナックから出射されたイオンビームを複数の方向に偏向して複数のイオン打ち込み室に振り分けるビーム偏向器と、上記高周波四重極型ライナックを駆動する高周波高電圧の周期に応じ、ビーム偏向器を制御する偏向電圧のパルス幅及び繰返し周期を変化させるパルス調整器とを有する高エネルギーイオン打ち込み装置が既に提唱されている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開平6−196119号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の構成を前述した医療用放射性核種製造装置に適用した場合、以下のような不都合が生じる。
【0008】
すなわち、上記従来技術では、ライナックが高周波電場を生成してこの高周波電場によってイオンビームを加速し、上記高周波の周期間隔に等しい集群間隔で集群させつつ、その集群したビーム群を順次連続的に出力し、ビーム偏向器は、その極めて短い集群間隔で次々と連続的に飛来する各ビーム群ごとに(あるいは複数のビーム群ごとに)各ターゲット容器に非常に高速で(短い周期で)振り分けなければならない。このような非常に短周期高速のスイッチング制御を行う場合、技術的に磁場による偏向制御は極めて困難となるため、電場による制御を行わざるを得ず、しかも非常に大がかりかつ複雑なものとなる。このため、コストが増大するのみならず、実際上、安定的な振り分け性能を得るのは困難である。
【0009】
特に、医療用放射性核種製造装置では、各ターゲット容器への振り分けが十分にうまくいかないと、例えばターゲット容器のダクトに偏向されたビームが当たり、ダクトの壁面材質が放射化する。そして、一旦放射化して生成したダクト壁面の放射性物質(例えばコバルト等)が、それ以降に再び入射してきたイオンビームによりたたき出され、これがターゲット物質に混入する可能性がある。この場合、医療用薬剤に混入する放射性核種の純度が下がるため、治療時における患者の人体への影響上、好ましくない。
【0010】
また、通常この種の医療用放射性核種製造装置は、医療現場に配置される場合が多く、専門知識をもった技術者やメンテナンス作業員は現場には不在である。このような状況で、上記のようにダクト壁面の放射化等が生じることは、人体への被曝等の観点からも好ましくない。
【0011】
以上のように、ライナックを備えた半導体基板等のイオン打ち込み装置に係る従来技術を医療用放射性核種製造装置に適用しようとしても、安定的な振り分け性能を得ることが困難であることから、事実上適用は困難である。
【0012】
発明の目的は、ビーム損失を少なくし、効率よくかつ安定的に医療用放射性核種を製造できる医療用放射性核種の製造装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
(1)上記目的を達成するために、本発明は、 正イオンビームを生成する正イオン源と、この正イオン源にパルス状の電力を出力し前記正イオン源からパルス状の正イオンビームを出射させるイオン源用電源と、パルス状の高周波電力を出力する高周波電源と、この高周波電源より供給されたパルス状の高周波電力に基づきパルス状の高周波電場を生成してこの高周波電場によって前記正イオン源より入射した前記パルス状の正イオンビームを加速し、前記高周波の周期間隔に応じた集群間隔で集群させつつ、その集群したビーム群を前記供給されたパルス状の高周波電力の前記パルスの周期ごとのビーム塊として出力するライナックと、ターゲット物質を収納するとともに、前記ライナックより出力された前記ビーム塊を導入し前記ターゲット物質に照射する複数のターゲット容器と、交流電力を生成する電磁石用電源と、この電磁石用電源により供給された電力に基づき磁場を形成し、この磁場の時間的変化によって前記ライナックより順次出力される前記ビーム塊を偏向し、各ビーム塊ごとに順次前記複数のターゲット容器に略均等となるように振り分ける偏向電磁石と、前記イオン源用電源、前記高周波電源及び前記電磁石用電源の電力出力を制御する同期制御装置とを備え、前記同期制御装置は、前記高周波電源の高周波電力をパルス状に出力させる制御信号を前記高周波電源に出力するとともに、この高周波電源に出力する制御信号と同期して、前記イオン源用電源の電力をパルス状に出力させる制御信号を前記イオン源用電源に出力し、かつ前記高周波電源の電力のパルス周期に対し、前記偏向電磁石の時間変化する磁場周期が整数倍となるように前記電磁石用電源を制御する制御信号を出力する。
【0014】
本発明においては、ライナックは、高周波電源より供給されたパルス状の高周波電力に基づきパルス状の高周波電場を生成し、この高周波電場によって正イオン源より入射したパルス状の正イオンビームを直線的に加速し、高周波の周期間隔に応じた極めて短い集群間隔で集群させつつ、その集群した複数のビーム群を出力する。このように加速手段としてライナックを用いてイオンビームを直線的に加速することにより、イオンビームを周回させながら加速するサイクロトロンに比べ、ビーム損失を少なくしつつ加速することができる。
【0015】
また、本発明においては、高周波電源はパルス状の高周波電力をライナックに供給する。ライナックは、このパルス状の高周波電力に基づき生成したパルス状の高周波電場によってパルス状の正イオンビームを加速し、パルス状の高周波電力のパルス周期ごとのビーム塊(多数のビーム群)をパルス状に出力する。そして、偏向電磁石は、例えばその偏向磁場の時間的変化の周期をライナックに供給される高周波電力のパルス周期の整数倍とすることで、ライナックより順次出力されるビーム塊を各ビーム塊ごとに順次偏向し、複数のターゲット容器に略均等となるように振り分ける。その際、同期制御装置は、高周波電源の高周波電力をパルス状に出力させる制御信号を高周波電源に出力するとともに、この高周波電源に出力する制御信号と同期して、イオン源用電源の電力をパルス状に出力させる制御信号をイオン源用電源に出力し、かつ高周波電源の電力のパルス周期に対し、偏向電磁石の時間変化する磁場周期が整数倍となるように前記電磁石用電源を制御する制御信号を出力する。このようにイオン源用電源、高周波電源及び電磁石用電源の同期制御をしながらパルス状のビーム塊を偏向磁場の時間的変化によって振り分けることにより、極めて短い集群間隔でライナックから次々と連続的に飛来する各ビーム群ごとに電場を用いて振り分ける従来構造と異なり、安定的な振り分け性能を得ることができる。しかも、このとき、電場制御を行う場合のようにコスト増大等を招くこともなく、また例えばターゲット容器のダクトにビームが当たりダクト壁面材質が放射化するのも防止できる。
【0017】
(2)上記(1)において、好ましくは、前記同期制御装置は、前記偏向電磁石の発生する偏向磁場の前記時間的変化の周期と、前記ライナックに供給される電力の前記パルスの周期との比を、前記ターゲット容器の個数に等しくする。
【0018】
これにより、ライナックより順次出力されるビーム塊を偏向電磁石の発生する偏向磁場の時間的変化により一個づつ順番に各ターゲット容器方向(偏向角度)に偏向し振り分けることができる。したがって、各ターゲット容器において、ビーム塊が照射されない時間を極力短くすることができる。
【0019】
(3)上記(1)または(2)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記偏向電磁石の磁場の時間変化が略正弦波状である。
【0020】
このように偏向電磁石として略正弦波状に時間変化する磁場を発生する構成とすることにより、例えば略矩形波状に時間変化する磁場を発生する構成に比べ、比較的簡素とすることができる。
【0021】
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記ターゲット容器の入射部に設けられたビーム位置検出手段と、前記ビーム位置検出手段の検出結果に基づき前記電磁石用電源の電力値を制御し、前記偏向電磁石が発生する磁場の強度を制御する照射位置制御装置を更に備える。
【0022】
このように照射位置制御装置はターゲット容器のビーム位置検出手段の検出結果に基づいて前記電磁石用電源の電力値を制御し、前記偏向電磁石が発生する磁場の強度を制御するので、偏向磁場により振り分けられるビーム塊の偏向角度を安定させることができる。したがって、例えばターゲット容器のダクトにビームが当たりダクト壁面材質が放射化するのを確実に防止することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0024】
本発明の第1実施形態を図1〜図6により説明する。
図1は、本実施形態による医療用放射性核種の製造装置の概略構成を表すブロック図である。
【0025】
この図1において、医療用放射性核種の製造装置1は、正イオンビームを生成する正イオン源2と、この正イオン源2に電力を供給するイオン源用電源3と、高周波電力を出力する高周波電源4と、この高周波電源4より供給された高周波電力に基づき高周波電場を生成し、この高周波電場によって正イオン源2より入射した正イオンビームを所定エネルギー(例えば10MeV程度)まで直線的に加速するライナック5と、ターゲット物質6(後述の図6を参照)を収納するとともに、ライナック5より出力された正イオンビームを導入しターゲット物質6に照射して核反応により医療用放射性核種(例えば11C,13N,15O,18F等の陽電子放出核種)を生成する例えば2つのターゲット容器7A,7Bと、例えば所定周波数の交流電力を生成する電磁石用電源8と、この電磁石用電源8より供給された電力に基づき磁場を形成し、この磁場の時間的変化によってライナック5より出力された正イオンビームを偏向角θ1またはθ2に偏向し、ターゲット容器7A,7Bに略均等となるようにそれぞれ分配する偏向電磁石9と、イオン源用電源3、高周波電源4、及び電磁石用電源8の電力出力を制御する同期制御装置10と、ターゲット容器7A,7Bにそれぞれ設けられ、導入された正イオンビームの位置を検出するビーム位置検出器11A,11Bと、電磁石用電源8の電力値を制御する照射位置制御装置12とを備えている。
【0026】
正イオン源2は、例えば、アーク放電により生成したプラズマから正イオンビームを生成するデュオプラズマトロン、あるいはマイクロ波放電により正イオンビームを生成するマイクロイオン源等であり、このアーク放電に必要な高電圧あるいはマイクロ波放電に必要なマイクロ波電力がイオン源用電源3より供給されている。
【0027】
ライナック5は、正イオン源2から入射した正イオンビームを例えば3MeV程度まで加速する高周波四重極型ライナック(RFQ)5Aと、さらに正イオンビームを例えば10MeV程度まで加速するドリフトチューブ型ライナック(DTL)5Bとで構成されている。
【0028】
この高周波四重極型ライナック5Aは、詳細は図示しないが、軸方向(図2中左右方向)に沿って波打ち形状をもつ4本の電極を備えている。そして、これら電極間に高周波電場が発生することにより、4本の電極位置の中心部を通過する正イオンビームを加速するようになっている。
【0029】
ドリフトチューブ型ライナック5Bは、詳細は図示しないが、ビーム加速軸方向(図2中左右方向)に沿って一直線状に配置され、ビーム加速用電極として作用する磁石が組み込まれた多数のドリフトチューブを備えている。そして、これら隣接するドリフトチューブ間に高周波電場が発生することにより、ドリフトチューブの中心部を通過する正イオンビームを加速するようになっている。
【0030】
図2は、上記電磁石用電源8の概略構造を表すブロック図である。
【0031】
この図2において、電磁石用電源8は、交流電源13からの交流電力を直流電力に変換する整流器14と、この整流器14の直流電力を蓄積する充電用キャパシタ15と、この充電用キャパシタ15の充電電圧を検出し、この検出値が所定の設定値(予め入力された設定値または上記照射位置制御装置12から入力した補正量信号(詳細は後述)に応じて補正した設定値)となるように整流器14の出力を制御する充電電圧調整器16と、上記同期制御装置10から入力した制御信号(詳細は後述)に応じてON・OFFスイッチングすることにより充電用キャパシタ15の直流電力を矩形波状のパルス電力に変換するパルス変調器17と、上記偏向電磁石9の励磁コイル9aに接続されることにより並列共振回路を形成する共振用キャパシタ18とで構成されている。
【0032】
この電磁石用電源8によって偏向電磁石9の励磁コイル9aが励磁され、励磁コイル9aの共振電流は共振回路の特性から正弦波交流電流となる。その結果、偏向電磁石9は略正弦波状に時間変化する磁場(後述の図4(e)参照)を発生するようになっている。
【0033】
ここで、本実施形態の大きな特徴として、上記同期制御装置10は、上記高周波電源4の高周波電力をパルス状に出力させる制御信号(パルス信号)を上記高周波電源4に出力するとともに、この高周波電源4の電力のパルス周期に対し、上記した偏向電磁石9の略正弦波状に時間変化する磁場周期が例えば2倍となるように電磁石用電源8のパルス変調器17を制御する制御信号(パルス信号)をパルス変調器17に出力するようになっている。
【0034】
また、同期制御装置10は、高周波電源4に出力する上記制御信号と同期して、上記イオン源用電源3の電力をパルス状に出力させる制御信号(パルス信号)をイオン源用電源3に出力するようになっている。以降、その詳細について説明する。
【0035】
図3は、同期制御装置10においてイオン源用電源3、高周波電源4、及び電磁石用電源8へ出力する制御信号の経時変化を表す図である。図4(a)は正イオン源2から出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図であり、図4(b)は高周波電源4から出力する高周波電力の経時変化を表す特性図であり、図4(c)はライナック5で生成する高周波電場の経時変化を表す特性図であり、図4(d)はライナック5より出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図であり、図4(e)は偏向電磁石9で発生する磁場の経時変化を表す特性図であり、図4(f)はターゲット容器7A,7Bに入射する正イオンビームの経時変化を表す特性図である。図5(a)は図4(c)中A部の詳細を説明する図であり、図5(b)は図4(d)及び図4(f)中B部の詳細を説明する図である。
【0036】
これら図3、図4(a)〜図4(f)、図5(a)、及び図5(b)において、横軸は共通して時間をとって表しており、図4(a)の縦軸は電流をとって表しており、図4(b)の縦軸は電力をとって表しており、図4(c)の縦軸は電場出力をとって表しており、図4(d)の縦軸は電流をとって表しており、図4(e)の縦軸は磁場強度をとって表しており、図4(f)の縦軸は電流をとって表しており、図5(a)の縦軸は電圧をとって表しており、図5(b)の縦軸は電流をとって表している。
【0037】
まず、同期制御装置10は、高周波電源4に例えばパルス幅(詳細には、電力出力を指示する制御信号の出力継続時間)100μsの制御信号を例えばパルス周期10msごとに出力する。高周波電源4は、この制御信号に応じてパルス幅(詳細には高周波電力の出力継続時間)100μs程度の高周波電力をライナック5にパルス周期10ms程度ごとに出力する。
【0038】
これにより、ライナック5はパルス幅(詳細には高周波電場の出力継続時間)100μs程度の高周波電場をパルス周期10ms程度ごとに生成する。この結果、ライナック5は、例えば数十MHz程度の高周波電場によってイオン源2より入射した正イオンビームを加速し、高周波の周期間隔に等しい集群間隔例えば数百ns程度ごとに集群させつつ(図5(a)及び図5(b)を参照)、その集群したビーム群をパルス幅(詳細には複数のビーム群の出力継続時間)100μs程度のビーム塊(多数のビーム群)としてパルス周期10ms程度ごとに出力するようになっている。
【0039】
次に、同期制御装置10は、電磁石用電源8の上記パルス変調器17に例えばパルス幅10msの制御信号を例えばパルス周期20ms(すなわち、高周波電源4への上記制御信号のパルス周期10msに対して2倍である)ごとに出力する。電磁石用電源8のパルス変調器17は、この制御信号に応じてON・OFFスイッチングし、偏向電磁石9の励磁コイル9aが励磁される。これにより、偏向電磁石9は周期20ms程度で略正弦波状に時間変化する磁場を発生する。
【0040】
このとき、偏向電磁石9で発生する磁場は、その時間的変化の周期(20ms)が高周波電源4からライナック5に供給される電力のパルス周期(10ms)に対し2倍となっている。また、図示のように、ライナック5からビーム塊が順次出力されるとき(言い換えれば、ライナック5のビーム出力の位相)の磁場強度がS1またはS2となっている。この結果、偏向電磁石9は、例えば最初のビーム塊を磁場強度S1の偏向磁場によって偏向角θ1(前述の図1参照)に偏向してターゲット容器7Aに出射し、次のビーム塊を磁場強度S2の偏向磁場によって偏向角θ2(前述の図1参照)に偏向してターゲット容器7Bに出射し、これを繰り返すことにより、ライナック5より順次出力されるビーム塊をターゲット容器7A及び7Bに略均等に分配するようになっている。
【0041】
さらに、同期制御装置10は、イオン源用電源3に例えばパルス幅200μsの制御信号を例えばパルス周期10ms(すなわち、上記した高周波電源4の制御信号のパルス周期10msと等しい)ごとに出力する。イオン源用電源3は、この制御信号に応じて正イオン源2にパルス幅200μs程度の電力をパルス周期ごとに出力し、これによって正イオン源2はパルス幅(詳細には、ビームの出力継続時間)200μs程度の正イオンビームをライナック5にパルス周期10ms程度ごとに出射する。
【0042】
このとき、正イオン源2が出力する正イオンビームは、そのパルス周期(10ms)が高周波電源4からライナック5に供給される電力のパルス周期(10ms)と等しくなっている。また、図示のように、ライナック5で高周波電場を出力するときには、正イオン源2から正イオンビームが出力されるようになっている。なお、正イオン源2のビーム出力の継続時間(パルス幅200μs)をライナック5の高周波電場の継続時間(パルス幅100μs)の2倍程度としたのは、実際の正イオン源2のビームON・OFFの際における立ち上がり・立ち下がりの応答性の悪さ及びビームの不安定性を考慮したからである。
【0043】
図6は、上記ターゲット容器7A(または7B)の詳細構造を表す断面図である。
【0044】
この図6において、ターゲット容器7A(または7B)は例えば金属製の中空状ダクト構造となっており、上記偏向電磁石9の偏向磁場により偏向されたビーム塊を入射する真空通路19と、上記ターゲット物質6(例えば、放射性核種11Cを生成する場合は[1 4N]窒素ガス、放射性核種13Nを生成する場合は[1 6O]水、放射性核種15Oを生成する場合は[1 5N]窒素ガス、放射性核種18Fを生成する場合は[18O]濃縮水等)を収納するターゲット室20とが真空隔壁21により隔たれ形成されている。これにより、真空通路19からのビーム塊が真空隔膜21を通過して、ターゲット室20内のターゲット物質6を照射し核反応により医療用放射性核種を生成するようになっている。
【0045】
ターゲット室20には、生成した医療用放射性核種を含むターゲット物質6を移送する移送配管22と、ターゲット物質6を供給する供給配管23と、外壁側(図6中右側)に設けられターゲット物質6を冷却する冷却水配管24とが設けられている。
【0046】
また、真空通路19には、ビーム塊の入射位置(図6中上下方向の位置)を検出する上記ビーム位置検出器11A(または11B)と、ビーム塊の照射範囲が所望の範囲以上に広がることを阻止するコリメータ25とが設けられている。このビーム位置検出器11A(または11B)は2枚の金属板11a,11bを備えており、これら金属板11a及び11bの間を通過するビーム塊によって金属板11a,11bにそれぞれ生じる誘導電圧V1,V2を上記照射位置制御装置12に出力するようになっている。
【0047】
照射位置制御装置12は、ビーム位置検出器11A(または11B)から入力する誘導電圧V1,V2に基づき、ビーム入射位置のずれ(詳細には、金属板11a及び11b間の図6中上下方向の中心位置からのずれ)ΔXを下記の式(1)より算出する。
ΔX=K(V1−V2)/(V1+V2)……(1)
K:比例定数(ビーム位置検出器の構造により決まる定数)
照射位置制御装置12は、この算出したビーム入射位置のずれΔXに応じて所定の演算処理を行って補正量信号を生成し、この補正量信号を上記電磁石用電源8の充電電圧調整器16に出力する。充電電圧調整器16は、この補正量信号に応じて充電電圧の設定値を補正し、上記充電用キャパシタ15の充電電圧がこの補正設定値となるように上記整流器14の出力を制御する。これにより、偏向電磁石9の偏向磁場の強度が調整されて、偏向電磁石9の偏向磁場によるビーム塊の偏向角度(入射位置)がフィードバック制御される。
【0048】
すなわち、例えばターゲット容器7Aにおいてビーム入射位置が中心位置より図6中下側にずれていることが検出され、ターゲット容器7Bにおいてビーム入射位置が中心位置より図6中上側にずれていることが検出された場合(言い換えれば、前述の図1に示す偏向角θ1,θ2が小さすぎる場合)は、磁石用電源8の充電電圧調整器16は照射位置制御装置12からの補正量信号に応じて充電用キャパシタ15の充電電圧を増加させる。これにより、偏向電磁石9の磁場強度S1,S2(前述の図4(e)参照)が増加され、ビーム塊の偏向角θ1,θ2を大きくするようになっている。また、例えばターゲット容器7Aにおいてビーム入射位置が中心位置より図6中上側にずれていることが検出され、ターゲット容器7Bにおいてビーム入射位置が中心位置より図6中下側にずれていることが検出された場合(言い換えれば、前述の図1に示す偏向角θ1,θ2が大きすぎる場合)は、磁石用電源8の充電電圧調整器16は照射位置制御装置12からの補正量信号に応じて充電用キャパシタ15の充電電圧を減少させる。これにより、偏向電磁石9の磁場強度S1,S2(前述の図4(e)参照)を減少し、ビーム塊の偏向角θ1,θ2を小さくするようになっている。
【0049】
なお、上記において、高周波電源4は各請求項記載のパルス状の電力を出力する電力供給手段を構成し、電磁石用電源8及び偏向電磁石9は各請求項記載の時間的に変化する磁場を発生する磁場発生手段を構成する。また、真空通路19はターゲット容器の入射部を構成し、ビーム位置検出器11A,11Bはターゲット容器の入射部に設けられたビーム位置検出手段を構成する。
【0050】
本実施形態の動作及び作用・効果を説明する。
【0051】
例えばPET検査を行うための医療用放射性核種(例えば11C,13N,15O,18F等の陽電子放出核種)を生成する場合、まず同期制御装置10からパルス状の制御信号がイオン源用電源3に入力され、イオン源用電源3が正イオン源3にパルス状の電力を出力する。これにより、正イオン源2からライナック5にパルス状(例えばパルス幅100μs、パルス周期10ms)の正イオンビームを出射する。
【0052】
そして、同期制御装置10からイオン源用電源3への制御信号と同期したパルス状の制御信号が高周波電源4に入力され、高周波電源4がライナック5にパルス状(例えばパルス幅100μs、パルス周期10ms)の高周波電力を出力する。これにより、ライナック5は、高周波電源4より供給された高周波電力に基づき例えば数十MHz程度の高周波電場をパルス状に生成し、この高周波電場によって正イオン源2より入射した正イオンビームを直線的に加速し、高周波の周期間隔に等しい集群間隔例えば数百ns程度で集群させつつ、その集群したビーム群を供給された電力のパルス周期ごとのビーム塊としてパルス状に出力する。
【0053】
このように本実施形態においては、加速手段としてライナックを用いてイオンビームを直線的に加速することにより、イオンビームを周回させながら加速するサイクロトロンに比べ、ビーム損失を少なくしつつ加速することができる。
【0054】
次に、同期制御装置10からのパルス状の制御信号が電磁石用電源8に入力され、電磁石用電源8が交流電力を生成し、この電力によって偏向電磁石9の励磁コイル9aが励磁される。これにより、偏向電磁石9で正弦波状に時間変化する偏向磁場が発生し、この偏向磁場の時間的変化の周期をライナック5に供給される電力のパルス周期の例えば2倍(20ms)とすることで、ライナック5より順次出力されるビーム塊をビーム塊ごとに順次偏向する。すなわち、最初のビーム塊を磁場強度S1の偏向磁場によって偏向角θ1に偏向してターゲット容器7Aに出射し、次のビーム塊を磁場強度S2の偏向磁場によって偏向角θ2に偏向してターゲット容器7Bに出射し、これを繰り返す。
【0055】
この結果、ライナック5から順次出力されるビーム塊を2つのターゲット容器7A,7Bに略均等となるように分配し、ターゲット容器7A,7Bのターゲット物質6にそれぞれ照射して核反応により医療用放射性核種を生成する。なお、ことのき、ターゲット容器7A,7Bでそれぞれ異なる種類の医療用放射性核種を生成してもよい。
【0056】
このように本実施形態においては、パルス状のビーム塊を偏向磁場の時間的変化によって振り分けることにより、極めて短い集群間隔でライナック5から次々と連続的に飛来する各ビーム群ごとに電場を用いて振り分ける従来構造と異なり、安定的な振り分け性能を得ることができる。しかも、このとき、電場制御を行う場合のようにコスト増大等を招くこともなく、また例えばターゲット容器7A,7Bのダクトにビームが当たりダクト壁面材質(例えばコバルト等)が放射化するのも防止できる。
【0057】
また、本実施形態においては、ターゲット容器7Aのビーム位置検出装置11A(またはターゲット容器7Bのビーム位置検出装置11B)で検出した誘電電圧V1,V2より算出したビーム入射位置のずれΔXに基づいて、照射位置制御装置12から電磁石用電源8に補正量信号を出力し、偏向電磁石9の磁場強度S1,S2を制御するので、偏向磁場により振り分けられるビーム塊の偏向角度θ1、θ2を安定させることができる。したがって、例えばターゲット容器7A,7Bのダクトにビームが当たりダクト壁面材質が放射化するのを確実に防止することができる。
【0058】
また、本実施形態では、偏向電磁石9で発生する偏向磁場の時間的変化の周期をライナック5に供給される電力のパルス周期の2倍とし、ターゲット容器7A,7Bの個数と等しくしている。これにより、ライナック5より順次出力されるビーム塊を偏向磁場の時間的変化により一個づつ順番にターゲット容器7A,7Bにそれぞれ偏向し振り分けることができる。その結果、それぞれターゲット容器7A,7Bにおいて、ビーム塊が照射されない時間(前述の図4(f)参照)を極力短くすることができる。
【0059】
また、本実施形態では、偏向電磁石9に略正弦波状に時間変化する磁場を発生させる電磁石用電源8の構成とすることにより、例えば略矩形波状に時間変化する磁場を発生する構成に比べ、比較的簡素とすることができる。
【0060】
また、本実施形態では、ライナック5に供給される電力のパルス周期に同期して、正イオン源2からライナック5に正イオンビームをパルス状に出射する。これにより、ライナック5内で不要となるビームを少なくすることができる。
【0061】
第2実施形態を図7〜図9により説明する。
本実施形態は、3つのターゲット容器を設けた実施形態である。
【0062】
図7は、本実施形態による医療用放射性核種の製造装置の概略構成を表すブロック図であり、図8は、同期制御装置10においてイオン源用電源3、高周波電源4、及び電磁石用電源8へ出力する制御信号の経時変化を表す図であり、図9(a)は正イオン源2から出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図であり、図9(b)は高周波電源4から出力する高周波電力の経時変化を表す特性図であり、図9(c)はライナック5で生成する高周波電場の経時変化を表す特性図であり、図9(d)はライナック5より出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図であり、図9(e)は偏向電磁石9で発生する磁場の経時変化を表す特性図であり、図9(f)はターゲット容器7A,7B,7Cに入射する正イオンビームの経時変化を表す特性図である。これら図7、図8、及び図9(a)〜(f)において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0063】
本実施形態において、医療用放射性核種の製造装置26は、ターゲット物質6を収納するとともに、ライナック5より出力されたビーム塊を偏向せずに導入しターゲット物質6に照射して核反応により医療用放射性核種を生成する3つ目のターゲット容器7Cが設けられている。
【0064】
同期制御装置10は、イオン源用電源3及び高周波電源4に、上記第1実施形態同様の制御信号をそれぞれ出力する。これにより、上記第1実施形態同様、ライナック5は、高周波電源4より供給された高周波電力に基づき例えば数十MHz程度の高周波電場をパルス状に生成し、この高周波電場によって正イオン源2より入射した正イオンビームを直線的に加速し、高周波の周期間隔に等しい集群間隔例えば数百ns程度で集群させつつ、その集群したビーム群を供給された電力のパルス周期10ms程度ごとのビーム塊としてパルス状に出力する。
【0065】
また、同期制御装置10は、電磁石用電源8に例えばパルス幅15msの制御信号を例えばパルス周期30msごとに出力する。これにより、偏向電磁石9で正弦波状に時間変化する偏向磁場が発生し、この偏向磁場の時間的変化の周期がライナック5に供給される電力のパルス周期の例えば3倍(30ms)となるので、ライナック5より順次出力されるビーム塊をビーム塊ごとに順次偏向する。
【0066】
すなわち、例えば最初のビーム塊を磁場強度S1の偏向磁場によって偏向角θ1に偏向してターゲット容器7Aに出射し、次のビーム塊を磁場強度S2の偏向磁場によって偏向角θ2に偏向してターゲット容器7Bに出射し、次のビーム塊を偏向しないで(言い換えれば、磁場強度がゼロ)ターゲット容器7Cに出射し、これを繰り返す。
【0067】
以上のように構成された本実施形態においても、上記第1実施形態と同様、ライナック5を用いてビーム損失を少なくしつつ加速することができる。また、パルス状のビーム塊を偏向磁場の時間的変化によって振り分けることにより、安定的な振り分け性能を得ることができる。
【0068】
なお、上記第1実施形態においては2つのターゲット容器7A,7Bを、上記第2実施形態においては3つのターゲット容器7A,7B,7Cを設けた構成を説明したが、これに限られず、例えば4つ、5つ等多数のターゲット容器を設けた構成としてもよい。
【0069】
また、上記第1及び第2実施形態においては、磁場発生手段として、電磁石用電源8で生成した交流電力によって偏向電磁石9に正弦波状に時間変化する磁場を発生させる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、例えば電磁石用電源が矩形波状に時間変化する電力を生成し、この電力によって偏向電磁石9が矩形波状に時間変化する磁場を発生する構成としてもよい。この場合も上記第1及び第2実施形態同様の効果を得ることができる。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、ビーム損失を少なくし、効率よくかつ安定的に医療用放射性核種を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第1実施形態の概略構成を表すブロック図である。
【図2】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第1実施形態を構成する電磁石用電源の概略構造を表すブロック図である。
【図3】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第1実施形態を構成する同期制御装置においてイオン源用電源、高周波電源、及び電磁石用電源へ出力する制御信号の経時変化を表す図である。
【図4】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第1実施形態を構成する正イオン源から出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図、高周波電源から出力する高周波電力の経時変化を表す特性図、ライナックで生成する高周波電場の経時変化を表す特性図、ライナックより出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図、偏向電磁石で発生する磁場の経時変化を表す特性図、及びターゲット容器に入射する正イオンビームの経時変化を表す特性図である。
【図5】図4中A部の詳細を説明する図、及び図4中B部の詳細を説明する図である。
【図6】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第1実施形態を構成するターゲット容器の詳細構造を表す断面図である。
【図7】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第2実施形態の概略構成を表すブロック図である。
【図8】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第2実施形態を構成する同期制御装置においてイオン源用電源、高周波電源、及び電磁石用電源へ出力する制御信号の経時変化を表す図である。
【図9】本発明の医療用放射性核種の製造装置の第2実施形態を構成する正イオン源から出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図、高周波電源から出力する高周波電力の経時変化を表す特性図、ライナックで生成する高周波電場の経時変化を表す特性図、ライナックより出力される正イオンビームの経時変化を表す特性図、偏向電磁石で発生する磁場の経時変化を表す特性図、及びターゲット容器に入射する正イオンビームの経時変化を表す特性図である。
【符号の説明】
1 医療用放射性核種の製造装置
2 正イオン源
4 高周波電源(電力供給手段)
5 ライナック
6 ターゲット物質
7A ターゲット容器
7B ターゲット容器
7C ターゲット容器
8 電磁石用電源(磁場発生手段)
9 偏向電磁石(磁場発生手段)
11A ビーム位置検出器(ビーム位置検出手段)
11B ビーム位置検出器(ビーム位置検出手段)
19 真空通路(入射部)
26 医療用放射性核種の製造装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for irradiating a target material with an ion beam accelerated by an accelerator and producing a medical radionuclide by a nuclear reaction.
[0002]
[Prior art]
As a diagnostic method in the field of nuclear medicine, a technique for visualizing organ functions by labeling a compound that accumulates a radionuclide in a specific organ and detecting γ rays emitted from the radionuclide is being developed. That is, a radionuclide (for example,11C,13N,15O,18A radiopharmaceutical having a property of being metabolized in a diseased part (lesion) to be examined, mixed with a positron emitting nuclide such as F), and the radiopharmaceutical within the body of the subject after a predetermined time. It is specified by detecting the γ-rays emitted due to the radiopharmaceutical accumulated in the affected area, which part is accumulated (which part is consumed much). The positrons emitted from the radiopharmaceutical are combined with nearby electrons and annihilated, thereby releasing a pair of γ rays. Since these pair of γ-rays (hereinafter referred to as γ-ray pairs) are emitted in directions almost opposite to each other (strictly, 180 ° ± 0.6 °), based on the detection signal of the γ-rays, A straight line passing through the source position (affected area position) of the γ-ray can be specified. In the examination of the patient, the subject who contains a number of gamma ray pairs released from the body due to the radiopharmaceutical accumulated in the affected area in this way, and includes a location (affected site position) that consumes a lot of radiopharmaceutical based on the data A tomographic image of a tomograph (Positron Emission Tomography, PET).
[0003]
Many devices have already been proposed as medical radionuclide production apparatuses for performing such PET examinations. For example, after accelerating negative ions generated by a negative ion source of a cyclotron with a high-frequency electric field, the stripping foil placed on the outermost periphery strips off the negative ion electrons and converts them into positive ions, which are largely deflected outward. To the target material in the target container. In the target container, a nuclear reaction occurs in the target material by irradiation with an ion beam, and a desired radionuclide is generated.
[0004]
By the way, in the radionuclide production apparatus using the cyclotron as an accelerator, there are difficulties in terms of activation of the structure due to beam loss, the weight of the apparatus and the shield, the frequency of maintenance and inspection, and the ease thereof. In recent years, therefore, a linac (high-frequency linear accelerator), which has a smaller beam loss than a cyclotron, has attracted attention as an accelerator.
[0005]
For example, in the field of ion implantation equipment that implants ions into a semiconductor substrate or the like, a high-frequency quadrupole linac that introduces an ion beam and accelerates the ion beam, and ion implantation into the semiconductor substrate or the like using the accelerated ion beam A plurality of ion implantation chambers, a beam deflector that deflects an ion beam emitted from the high-frequency quadrupole linac in a plurality of directions and distributes the ion beams to a plurality of ion implantation chambers, and the high-frequency quadrupole linac. A high energy ion implantation apparatus having a pulse adjuster that changes a pulse width and a repetition period of a deflection voltage for controlling a beam deflector in accordance with a period of a high frequency high voltage to be driven has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-196119
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the configuration of the above prior art is applied to the above-described medical radionuclide production apparatus, the following inconvenience occurs.
[0008]
That is, in the above prior art, the linac generates a high-frequency electric field, accelerates the ion beam by this high-frequency electric field, and collects the grouped beam groups sequentially and continuously while collecting at a clustering interval equal to the high-frequency period interval. However, the beam deflector must be distributed to each target container at a very high speed (with a short cycle) for each beam group (or for each of a plurality of beam groups) that successively come in succession at an extremely short group interval. Don't be. When such very short-cycle high-speed switching control is performed, it is technically very difficult to control deflection using a magnetic field, so control using an electric field is unavoidable, and it becomes very large and complicated. For this reason, not only the cost increases, but it is practically difficult to obtain a stable distribution performance.
[0009]
In particular, in a radionuclide production apparatus for medical use, if the distribution to each target container is not sufficiently successful, for example, a deflected beam hits the duct of the target container and the wall surface material of the duct is activated. And the radioactive material (for example, cobalt etc.) of the duct wall surface once generated and activated is knocked out by the ion beam incident again after that, and this may be mixed into the target material. In this case, since the purity of the radionuclide mixed in the medical drug is lowered, it is not preferable in view of the influence on the human body of the patient at the time of treatment.
[0010]
In general, this type of radionuclide production apparatus for medical use is often placed at a medical site, and there are no engineers or maintenance workers with specialized knowledge at the site. In such a situation, activation of the duct wall surface as described above is not preferable from the viewpoint of exposure to the human body.
[0011]
As described above, even if the prior art related to the ion implantation apparatus such as a semiconductor substrate equipped with a linac is applied to a medical radionuclide production apparatus, it is practically difficult to obtain a stable distribution performance. Application is difficult.
[0012]
An object of the present invention is to provide a medical radionuclide production apparatus capable of producing a radionuclide for medical use efficiently and stably with reduced beam loss.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention comprises a positive ion source for generating a positive ion beam,An ion source power source that outputs pulsed power to the positive ion source and emits a pulsed positive ion beam from the positive ion source;Pulsedhigh frequencyOutput powerA high frequency power supply,thisHigh frequency power supplyMore suppliedPulsed high frequencyBased on electricityPulsedA high frequency electric field is generated and incident from the positive ion source by this high frequency electric field.PulsedThe positive ion beam is accelerated and gathered at a gathering interval corresponding to the periodic interval of the high frequency, and the gathered beam group is supplied as described above.Pulsed high frequencyA linac that is output as a beam lump for each cycle of the pulse of power, and a plurality of target containers that store the target material, introduce the beam lump output from the linac and irradiate the target material,A magnetic field is generated based on the power supply for the electromagnet that generates AC power and the power supplied by the power supply for the electromagnet.The beam masses sequentially output from the linac are deflected and sequentially distributed to the plurality of target containers for each beam mass.A deflection electromagnet, and a synchronous control device that controls power output of the ion source power source, the high frequency power source, and the electromagnet power source, and the synchronous control device outputs the high frequency power of the high frequency power source in a pulsed manner. A control signal is output to the high-frequency power source, and in synchronization with the control signal output to the high-frequency power source, a control signal for outputting the power of the ion source power source in a pulse shape is output to the ion source power source, and Outputs a control signal for controlling the electromagnet power supply so that the time-varying magnetic field period of the deflection electromagnet is an integer multiple of the power pulse period of the high-frequency power supply.
[0014]
In the present invention, the linac isHigh frequency power supplyMore suppliedPulsed high frequencyBased on electricityPulsedA high frequency electric field is generated and incident from a positive ion source by this high frequency electric field.PulsedThe positive ion beam is linearly accelerated and collected at an extremely short gathering interval corresponding to a high frequency period interval, and a plurality of gathered beam groups are output. In this way, by linearly accelerating the ion beam using a linac as an accelerating means, it is possible to accelerate the beam while reducing the beam loss as compared with a cyclotron that accelerates while circling the ion beam.
[0015]
In the present invention,High frequency power supplyIs pulsedhigh frequencySupply power to Linac. Linac is this pulse-shapedhigh frequencyGenerated based on powerPulsedBy high frequency electric fieldPulsedAccelerate the positive ion beam,Pulsed high frequencyA beam lump (multiple beam groups) for each pulse period of power is output in pulses. AndDeflection magnetIs supplied to the linac, for example, the period of time variation of its deflection magnetic fieldhigh frequencyBy setting an integral multiple of the power pulse period, the beam masses sequentially output from the linac are sequentially deflected for each beam mass and distributed to a plurality of target containers so as to be substantially uniform.At that time, the synchronous control device outputs a control signal for outputting the high-frequency power of the high-frequency power source in a pulse form to the high-frequency power source, and pulses the power of the ion source power source in synchronization with the control signal output to the high-frequency power source. Control signal for controlling the electromagnet power supply so that the time-varying magnetic field period of the deflecting electromagnet is an integral multiple of the pulse period of the power of the high frequency power supply. Output. in this wayWhile synchronously controlling the ion source power supply, high frequency power supply and electromagnet power supplyStable distribution unlike the conventional structure, in which pulsed beam masses are distributed according to the temporal change of the deflection magnetic field, and each beam group that is continuously flying from the linac one after another at very short intervals between the linacs using an electric field. Performance can be obtained. In addition, at this time, there is no increase in cost as in the case of electric field control, and for example, it is possible to prevent the beam from hitting the duct of the target container and activating the duct wall surface material.
[0017]
(2)the above(1), PreferablyThe synchronization control device includes:SaidDeflection magnetThe ratio between the period of the temporal change of the deflection magnetic field generated and the period of the pulse of the power supplied to the linac is made equal to the number of the target containers.
[0018]
As a result, the beam mass that is sequentially output from the linacDeflection magnetCan be deflected and distributed in the direction of each target container (deflection angle) one by one in accordance with the temporal change of the deflection magnetic field generated by. Therefore, in each target container, the time during which the beam lump is not irradiated can be shortened as much as possible.
[0019]
(3) Above (1)Or (2)In any one of the above, preferablyDeflection magnetThe time change of the magnetic field is substantially sinusoidal.
[0020]
in this wayDeflection magnetBy using a configuration that generates a magnetic field that changes with time in a substantially sinusoidal form, for example, it can be made relatively simple compared to a configuration that generates a magnetic field that changes with time in a substantially rectangular waveform.
[0021]
(4) Above (1)-(3), Preferably, a beam position detecting means provided in the incident portion of the target containerAnd beforeBased on the detection result of the beam position detectorControl the power value of the electromagnet power supplyThe aboveDeflection magnetControl the strength of the generated magnetic fieldFurther provided with an irradiation position control device.
[0022]
in this wayThe irradiation position control deviceBased on the detection result of the beam position detection means of the target containerControl the power value of the electromagnet power supplyThe aboveDeflection magnetSince the intensity of the generated magnetic field is controlled, the deflection angle of the beam mass distributed by the deflection magnetic field can be stabilized. Therefore, for example, it is possible to reliably prevent the beam from hitting the duct of the target container and activating the duct wall surface material.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a medical radionuclide production apparatus according to the present embodiment.
[0025]
In FIG. 1, a medical radionuclide production apparatus 1 includes a
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
Although not shown in detail, the high-
[0029]
Although not shown in detail, the drift tube type linac 5B is arranged in a straight line along the beam acceleration axis direction (left and right direction in FIG. 2) and includes a number of drift tubes incorporating magnets acting as beam acceleration electrodes. I have. A high-frequency electric field is generated between these adjacent drift tubes to accelerate the positive ion beam passing through the center portion of the drift tube.
[0030]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic structure of the electromagnet power supply 8.
[0031]
In FIG. 2, an electromagnet power supply 8 includes a
[0032]
The
[0033]
Here, as a major feature of the present embodiment, the
[0034]
The
[0035]
FIG. 3 is a diagram illustrating changes over time in control signals output to the ion
[0036]
In FIG. 3, FIG. 4 (a) to FIG. 4 (f), FIG. 5 (a), and FIG. 5 (b), the horizontal axis represents time in common. The vertical axis represents current, the vertical axis in FIG. 4B represents power, the vertical axis in FIG. 4C represents electric field output, and FIG. ) Represents the current, the vertical axis of FIG. 4 (e) represents the magnetic field strength, the vertical axis of FIG. 4 (f) represents the current, and FIG. The vertical axis of (a) represents voltage, and the vertical axis of FIG. 5 (b) represents current.
[0037]
First, the
[0038]
Thereby, the
[0039]
Next, the
[0040]
At this time, the magnetic field generated by the deflecting
[0041]
Furthermore, the
[0042]
At this time, the pulse cycle (10 ms) of the positive ion beam output from the
[0043]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the detailed structure of the
[0044]
In FIG. 6, a
[0045]
The
[0046]
Further, in the
[0047]
The irradiation
ΔX = K (V1-V2) / (V1+ V2) …… (1)
K: Proportional constant (constant determined by the structure of the beam position detector)
The irradiation
[0048]
That is, for example, it is detected that the beam incident position is shifted from the center position to the lower side in FIG. 6 in the
[0049]
In the above, the high
[0050]
The operation and action / effect of this embodiment will be described.
[0051]
For example, a radionuclide for medical use for PET examination (for example,11C,13N,15O,18When generating a positron emitting nuclide such as F), first, a pulsed control signal is input to the ion
[0052]
Then, a pulsed control signal synchronized with the control signal from the
[0053]
As described above, in the present embodiment, the ion beam is linearly accelerated using the linac as an accelerating means, so that it is possible to accelerate the ion beam while reducing the beam loss as compared with the cyclotron that accelerates while circling the ion beam. .
[0054]
Next, a pulse-like control signal from the
[0055]
As a result, the beam mass sequentially output from the
[0056]
As described above, in the present embodiment, the pulsed beam mass is distributed according to the temporal change of the deflection magnetic field, so that an electric field is used for each beam group successively coming from the
[0057]
In the present embodiment, the dielectric voltage V detected by the beam
[0058]
In the present embodiment, the period of the temporal change of the deflection magnetic field generated by the
[0059]
Further, in the present embodiment, the configuration of the electromagnet power supply 8 that generates a magnetic field that changes in time in a substantially sinusoidal shape in the
[0060]
In this embodiment, a positive ion beam is emitted from the
[0061]
A second embodiment will be described with reference to FIGS.
This embodiment is an embodiment in which three target containers are provided.
[0062]
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the medical radionuclide manufacturing apparatus according to the present embodiment. FIG. 8 shows the
[0063]
In the present embodiment, the medical
[0064]
The
[0065]
In addition, the
[0066]
That is, for example, the first beam mass is changed to the magnetic field strength S.1Deflection angle θ1To the
[0067]
Also in the present embodiment configured as described above, acceleration can be performed while reducing beam loss using the
[0068]
In the first embodiment, the configuration in which the two
[0069]
In the first and second embodiments described above, the magnetic field generating means has been described with respect to the configuration in which the deflecting
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, a radionuclide for medical use can be produced efficiently and stably with reduced beam loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a medical radionuclide production apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic structure of an electromagnet power source constituting the first embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in control signals output to an ion source power source, a high frequency power source, and an electromagnet power source in the synchronous control device constituting the first embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention. is there.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the change over time of the positive ion beam output from the positive ion source constituting the first embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention, and the time change of the high frequency power output from the high frequency power supply. A characteristic diagram representing a time-dependent change of a high-frequency electric field generated by the linac, a characteristic diagram representing a time-dependent change of a positive ion beam output from the linac, a characteristic diagram representing a time-dependent change of a magnetic field generated by the deflecting electromagnet, and It is a characteristic view showing the time-dependent change of the positive ion beam which injects into a target container.
5 is a diagram for explaining details of a part A in FIG. 4 and a diagram for explaining details of a part B in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view showing a detailed structure of a target container constituting the first embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the second embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing temporal changes in control signals output to the ion source power source, the high frequency power source, and the electromagnet power source in the synchronous control device constituting the second embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention. is there.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a time-dependent change of a positive ion beam output from a positive ion source constituting a second embodiment of the medical radionuclide production apparatus of the present invention, and a time-dependent change of high-frequency power output from a high-frequency power source A characteristic diagram representing a time-dependent change of a high-frequency electric field generated by the linac, a characteristic diagram representing a time-dependent change of a positive ion beam output from the linac, a characteristic diagram representing a time-dependent change of a magnetic field generated by the deflecting electromagnet, and It is a characteristic view showing the time-dependent change of the positive ion beam which injects into a target container.
[Explanation of symbols]
1 Medical radionuclide production equipment
2 Positive ion source
4 High frequency power supply (electric power supply means)
5 Linac
6 Target substance
7A Target container
7B Target container
7C target container
8 Power supply for electromagnet (magnetic field generation means)
9 Bending electromagnet (magnetic field generating means)
11A Beam position detector (beam position detection means)
11B Beam position detector (beam position detection means)
19 Vacuum passage (incident part)
26 Medical radionuclide production equipment
Claims (4)
この正イオン源にパルス状の電力を出力し前記正イオン源からパルス状の正イオンビームを出射させるイオン源用電源と、
パルス状の高周波電力を出力する高周波電源と、
この高周波電源より供給されたパルス状の高周波電力に基づきパルス状の高周波電場を生成してこの高周波電場によって前記正イオン源より入射した前記パルス状の正イオンビームを加速し、前記高周波の周期間隔に応じた集群間隔で集群させつつ、その集群したビーム群を前記供給されたパルス状の高周波電力の前記パルスの周期ごとのビーム塊として出力するライナックと、
ターゲット物質を収納するとともに、前記ライナックより出力された前記ビーム塊を導入し前記ターゲット物質に照射する複数のターゲット容器と、
交流電力を生成する電磁石用電源と、
この電磁石用電源により供給された電力に基づき磁場を形成し、この磁場の時間的変化によって前記ライナックより順次出力される前記ビーム塊を偏向し、各ビーム塊ごとに順次前記複数のターゲット容器に略均等となるように振り分ける偏向電磁石と、
前記イオン源用電源、前記高周波電源及び前記電磁石用電源の電力出力を制御する同期制御装置とを備え、
前記同期制御装置は、前記高周波電源の高周波電力をパルス状に出力させる制御信号を前記高周波電源に出力するとともに、この高周波電源に出力する制御信号と同期して、前記イオン源用電源の電力をパルス状に出力させる制御信号を前記イオン源用電源に出力し、かつ前記高周波電源の電力のパルス周期に対し、前記偏向電磁石の時間変化する磁場周期が整数倍となるように前記電磁石用電源を制御する制御信号を出力することを特徴とする医療用放射性核種の製造装置。A positive ion source for generating a positive ion beam;
An ion source power source that outputs pulsed power to the positive ion source and emits a pulsed positive ion beam from the positive ion source;
A high frequency power supply that outputs pulsed high frequency power; and
A pulsed high-frequency electric field is generated based on the pulsed high- frequency power supplied from the high-frequency power source, the pulsed positive ion beam incident from the positive ion source is accelerated by the high-frequency electric field, and the high-frequency period interval A linac that outputs the gathered beam group as a beam lump for each period of the pulse of the supplied pulsed high-frequency power while gathering at a gathering interval according to
A plurality of target containers for storing the target material and introducing the beam mass output from the linac to irradiate the target material;
An electromagnet power source for generating AC power;
A magnetic field is formed based on the electric power supplied from the electromagnet power source, the beam masses sequentially output from the linac are deflected by the temporal change of the magnetic field , and each beam mass is sequentially applied to the plurality of target containers. and sorting Ru deflection electromagnet so as to be equal,
A synchronous control device for controlling the power output of the ion source power source, the high frequency power source and the electromagnet power source,
The synchronous control device outputs a control signal for outputting the high-frequency power of the high-frequency power source in a pulsed manner to the high-frequency power source, and in synchronization with the control signal output to the high-frequency power source, the power of the ion source power source A control signal to be output in a pulse shape is output to the ion source power source, and the electromagnet power source is set such that a time-varying magnetic field period of the deflection electromagnet is an integral multiple of a pulse period of power of the high frequency power source. An apparatus for producing a radionuclide for medical use, which outputs a control signal to be controlled .
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