JP6328487B2 - 超伝導電磁石及び荷電粒子線治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、超伝導電磁石及び荷電粒子線治療装置に関する。

例えば、従来の荷電粒子線を輸送するビーム輸送ラインでは、荷電粒子線が通過するビームダクト内に偏向電磁石によって磁場を発生させることで、荷電粒子線を偏向させている。この場合、荷電粒子線を精度良く偏向させるために、偏向電磁石内のビームダクト内における磁束密度を均一化することが必要となる。ここで、磁束密度を均一化しつつ、電磁石の小型化を図るため、特許文献１には、ビーム輸送ラインの電磁石として超伝導電磁石を使用することが開示されている。

特開２０１１−７２７１７号公報

しかしながら、超伝導電磁石は起磁力が大きいため、電磁石内に配置される磁極が磁気飽和を起こす場合がある。この場合、磁極間における磁束密度は、電磁石の中央位置付近で特に大きくなり均一性が低下する。これに対し、例えば磁極の対向面に凹凸形状を設けることで磁束密度の均一化を図ることも考えられるが、この方法では特定の大きさの磁束密度に対する効果しか得られず、磁束密度の大きさが変化すると均一性を維持できない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、磁極間の磁束密度の均一性を向上することができる超伝導電磁石及び荷電粒子線治療装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る超伝導電磁石は、環状の主コイルと、主コイルの軸線方向に離間して対向する平面である対向面をそれぞれ有し、主コイルの内周側に配置される一対の磁極と、一対の磁極の間に配置される補正コイルと、を備える。

本発明に係る超伝導電磁石では、補正コイルが、環状の主コイルの内周側の一対の磁極の間に配置されている。これにより、主コイルによる磁束密度が、補正コイルによる磁束密度によって補正され、磁極間の磁束密度の均一性を向上することができる。すなわち、各磁極の対向面をそれぞれ平面とすることで広い範囲の磁束密度の変化に対応可能とした状態で、磁極間の磁束密度の均一性の向上を図ることができる。

また、本発明に係る超伝導電磁石では、少なくとも一対の補正コイルを備えてよい。これにより、磁極間の磁束密度の均一性をより向上することができる。

また、本発明に係る超伝導電磁石では、補正コイルは、電流の流れる方向に垂直な断面において、補正コイルの軸線方向の幅が、補正コイルの軸線方向に直交する方向の幅よりも狭くてよい。これにより、補正コイルによる磁束密度を狭い領域に集中させることができるため、磁極間の磁束密度の均一性を効率よく向上することができる。

また、本発明に係る超伝導電磁石では、主コイルを支持すると共に補正コイルを支持する支持部を更に備えてよい。これにより、支持部は、補正コイルを支持すると共に主コイルを補強することができるため、主コイルを外側に向かって拡張するように働く拡張力に対し、主コイルの変形を抑制できる。

また、本発明に係る荷電粒子線治療装置は、上述した超伝導電磁石を有する。これにより、主コイルによる磁束密度が、補正コイルによる磁束密度によって補正され、磁極間の磁束密度の均一性を向上することができる。

また、本発明に係る荷電粒子線治療装置では、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石と、荷電粒子線を走査する走査電磁石と、を備え、走査電磁石よりも荷電粒子線の下流側に設けられた偏向電磁石として、上述した超伝導電磁石を用いてよい。これにより、走査電磁石の下流側に設けられる偏向電磁石として超伝導電磁石を使用した場合であっても、偏向電磁石の磁極間の磁束密度の均一性を向上することができる。

本発明によれば、磁極間の磁束密度の均一性を向上することができる。

本発明に係る荷電粒子線治療装置の一実施形態を示す概略図である。 本発明に係る超伝導電磁石の一実施形態を示す概略図である。 ビームダクト内における磁束密度を示す概略図である。 支持部の平面形状を示す概略図である。 図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。 比較例に係る超伝導電磁石を示す概略図である。 比較例に係る超伝導電磁石が磁気飽和を起こした状態を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、「上流」「下流」の語は、出射する荷電粒子線の上流（加速器側）、下流（患者側）をそれぞれ意味している。

図１に示すように、荷電粒子線治療装置１００は、放射線療法によるがん治療等に利用される装置であり、荷電粒子を加速して荷電粒子線を出射する加速器１１と、荷電粒子線を被照射体へ照射する照射ノズル１２と、加速器１１から出射された荷電粒子線を照射ノズル１２へ輸送するビーム輸送ライン１３と、ビーム輸送ライン１３に設けられ、荷電粒子線のエネルギーを低下させて荷電粒子線の飛程を調整するデグレーダ１８と、照射ノズル１２及びビーム輸送ライン１３に設けられた複数の電磁石２５と、を備えている。本実施形態では、加速器１１としてサイクロトロンを採用するが、これに限定されず、荷電粒子線を発生させるその他の発生源、例えば、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナック等であってもよい。

荷電粒子線治療装置１００では、治療台２２上の患者Ｐの腫瘍（被照射体）に対して加速器１１から出射された荷電粒子線の照射が行われる。荷電粒子線は電荷をもった粒子を高速に加速したものであり、例えば陽子線、重粒子（重イオン）線等がある。本実施形態に係る荷電粒子線治療装置１００は、いわゆるスキャニング法により荷電粒子線の照射を行うものであり、被照射体を深さ方向に仮想的に分割（スライス）し、スライス平面（層）毎に、層上の照射範囲に対して、荷電粒子線の照射を行う。

なお、スキャニング法による照射方式として、例えばスポット式スキャニング照射、及び、ラスター式スキャニング照射がある。スポット式スキャニング照射は、照射範囲である、一のスポットへの照射が完了すると、一度ビーム（荷電粒子線）照射を止め、次のスポットへの照射準備が整った後に次のスポットへの照射を行う方式である。これに対し、ラスター式スキャニング照射は、同一層の照射範囲については、照射を途中で止めることなく、連続的にビーム照射を行う方式である。このように、ラスター式スキャニング照射は、同一層の照射範囲については連続的にビーム照射が行われるものであるため、スポット式スキャニング照射と異なり、照射範囲は複数のスポットから構成されるものではない。

照射ノズル１２は、治療台２２の周りを３６０度回転可能な回転ガントリ２３の内側に取り付けられており、回転ガントリ２３によって任意の回転位置に移動可能とされている。照射ノズル１２には、収束電磁石１９、ビームダクト２８が含まれている。

ビーム輸送ライン１３は、荷電粒子線が通るビームダクト１４を有している。ビームダクト１４の内部は真空状態に維持されており、輸送中の荷電粒子線を構成する荷電粒子が空気等により散乱することを抑制している。

また、ビーム輸送ライン１３は、加速器１１から出射された所定のエネルギー幅を有する荷電粒子線から所定のエネルギー幅よりも狭いエネルギー幅の荷電粒子線を選択的に取り出すＥＳＳ（Energy Selection System）１５と、ＥＳＳ１５によって選択されたエネルギー幅を有する荷電粒子線を、エネルギーが維持された状態で輸送するＢＴＳ（Beam Transport System）１６と、ＢＴＳ１６から回転ガントリ２３に向けて荷電粒子線を輸送するＧＴＳ（Gantry Transport System）１７と、を有している。

デグレーダ１８は、通過する荷電粒子線のエネルギーを低下させて当該荷電粒子線の飛程を調整する。患者Ｐの体表から被照射体である腫瘍までの深さは患者Ｐごとに異なるため、荷電粒子線を患者Ｐに照射する際には、荷電粒子線の到達深さである飛程を調整する必要がある。デグレーダ１８は、加速器１１から一定のエネルギーで出射された荷電粒子線のエネルギーを調整することにより、患者Ｐ体内の所定の深さにある被照射体に荷電粒子線が適切に到達するように調整する。このようなデグレーダ１８による荷電粒子線のエネルギー調整は、被照射体をスライスした層毎に行われる。

電磁石２５は、ビーム輸送ライン１３に複数設けられるものであり、磁場によってビーム輸送ライン１３で荷電粒子線を輸送することができるように、当該荷電粒子線の調整を行うものである。電磁石２５として、輸送中の荷電粒子線のビーム径を収束させる収束電磁石１９、荷電粒子線を走査する走査電磁石２１、及び本実施形態に係る超伝導電磁石１によって構成され荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０（詳細は後述）が採用される。なお、以下では収束電磁石１９、偏向電磁石２０、及び走査電磁石２１を区別せずに電磁石２５と記載する場合がある。また、電磁石２５は、少なくともビーム輸送ライン１３のうちデグレーダ１８よりも下流側に複数設けられる。ただし、本実施形態では、電磁石２５は、デグレーダ１８よりも上流側にも設けられる。ここでは、電磁石２５として収束電磁石１９が、デグレーダ１８によるエネルギー調整前の荷電粒子線のビーム径を収束させるために、デグレーダ１８の上流側にも設けられている。電磁石２５の総数は、ビーム輸送ライン１３の長さ等により柔軟に変更が可能であり、例えば、１０〜４０程度の数とされる。

走査電磁石２１は、荷電粒子線の進行方向と交差する面においてＸ方向へ荷電粒子線を走査するＸ方向走査電磁石と、荷電粒子線の進行方向と交差する面においてＸ方向と交差するＹ方向へ荷電粒子線を走査するＹ方向走査電磁石と、を有している。また、走査電磁石２１により走査された荷電粒子線はＸ方向及び／又はＹ方向へ偏向されるため、走査電磁石２１よりも下流側のビームダクト１４は、その径が下流側ほど拡大されている。

デグレーダ１８及び電磁石２５のビーム輸送ライン１３中における位置は特に限定されない。本実施形態では、ＥＳＳ１５には、デグレーダ１８、収束電磁石１９、及び偏向電磁石２０が設けられており、ＢＴＳ１６には収束電磁石１９が設けられており、ＧＴＳ１７には収束電磁石１９、偏向電磁石２０、及び走査電磁石２１が設けられている。しかし、走査電磁石２１等の位置が図１とは異なる位置であってもよく、例えば走査電磁石２１が照射ノズル１２の収束電磁石１９とビームダクト２８との間に配置されていてもよい。なお、デグレーダ１８は、上述したように加速器１１と回転ガントリ２３との間であるＥＳＳ１５に設けられており、より詳細には、ＥＳＳ１５のうち回転ガントリ２３よりも加速器１１側（上流側）に設けられている。

続いて、本実施形態に係る超伝導電磁石１によって構成される偏向電磁石２０について詳細に説明する。

図２及び図３を参照しながら、本実施形態に係る超伝導電磁石１によって構成され、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０について説明する。偏向電磁石２０は、起磁力を大きくするために超伝導電磁石１によって構成されている。偏向電磁石２０は、図２に示すように、環状をなす一対の主コイル２，２と、主コイル２の内周側に配置される一対の磁極３，３と、一対の磁極３，３の間に配置され、環状をなす一対の補正コイル４，４と、一対の補正コイル４，４の間に、偏向電磁石２０を通過するように設けられるビームダクト１４と、を備えている。また、偏向電磁石２０は、主コイル２を支持すると共に補正コイル４を支持する支持部５を備えている（図４及び図５参照）。補正コイル４は、補正コイル４の軸線Ｃ４が、主コイル２の軸線Ｃ３と略平行となる向きに配置されている。なお、主コイル２及び補正コイル４の平面形状は特に限定されず、例えば半円形状等でもよいため、軸線Ｃ３，Ｃ４は、あくまで図２に示す断面に限っての中心線を示している。図２では、主コイル２の軸線Ｃ３と、補正コイル４の軸線Ｃ４とが重なるように描かれている。主コイル２と補正コイル４とは、同一の低温容器（不図示）内に配置されている。また、主コイル２と補正コイル４とは、磁極３とビーム輸送ライン１３との間を通して、機械的及び熱的に接続されている。一対の磁極３，３は、主コイル２の軸線Ｃ３方向に離間して対向する平面である対向面３ａ，３ａをそれぞれ有している。また、一対の磁極３，３は、主コイル２を囲うように形成されたヨーク６と一体に形成されている。偏向電磁石２０では、一対の磁極の対向面３ａ，３ａ間のギャップの距離を長くすることで、後述する扁平な補正コイル４をギャップ内に配置している。

主コイル２は、超伝導コイルによって形成されており、特に、高速励消磁に適した高温超電導コイルによって形成されている。高温超電導コイルは、臨界温度が高いため、高速励消磁に伴う発熱に対しても超伝導状態を維持し易いことから高速励消磁に適している。主コイル２は、電磁石電源（不図示）により給電されると、周囲に磁場を発生する。主コイルによって発生した磁場は、例えば矢印Ａ１に示すように、ヨーク６から一方の磁極３を経由して補正コイル４の内周側及びビームダクト１４を通過し、更に他方の磁極３を経由してヨーク６に戻る磁気回路を形成する。

補正コイル４は、扁平な断面形状をなしている。すなわち、補正コイル４は、図２に示すように、電流の流れる方向に垂直な断面４ａにおいて、補正コイル４の軸線Ｃ４方向の幅が、補正コイル４の軸線Ｃ４方向に直交する方向の幅よりも狭くなるように形成されている。一方の補正コイル４は、ビームダクト１４と一方の磁極３との間に設けられている。また、他方の補正コイル４は、ビームダクト１４と他方の磁極３との間に設けられている。補正コイル４，４は、主コイル２，２の内周側に配置されている。本実施形態では、補正コイル４，４は、磁極３，３の対向面３ａ，３ａと対向する位置（すなわち、軸線Ｃ３（又は軸線Ｃ４）に沿った方向から見たときに、補正コイル４の少なくとも一部が対向面３ａと重なるような位置）に配置されている。ただし、補正コイル４，４は、主コイル２，２による磁束密度の補正を行うことができる限り、位置及び大きさは特に限定されない。また、補正コイル４は、主コイル２と同様に超伝導コイルによって形成されており、特に、高速励消磁に適した高温超電導コイルによって形成されている。補正コイル４は、主コイル２に給電する電磁石電源（不図示）とは別の電磁石電源（不図示）により給電され、周囲に磁場を発生する。主コイル２と補正コイル４とに給電する電磁石電源が異なるため、主コイル２による磁束密度の大きさが変化した場合であっても、補正コイル４による磁束密度の大きさを調整することで、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性を維持することができる。

補正コイル４によって発生した磁場は、例えば矢印Ａ２に示すように、補正コイル４の周囲に磁気回路を形成する。補正コイル４による磁束密度は、図３に示すように、主コイル２によって発生した磁束密度に足し合わされて、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の分布を補正する。図３では、主コイル２によって発生した磁束密度Ｂ１を実線で示し、補正コイル４によって発生した磁束密度Ｂ２を破線で示し、磁束密度Ｂ２によって補正された磁束密度Ｂ３を二点鎖線で示している。図３に示すように、四角で囲った範囲における主コイル２による磁束密度Ｂ１の不均一さの幅Ｎ１に対して、四角で囲った範囲における補正コイル４による磁束密度Ｂ２による補正後の磁束密度Ｂ３の不均一さの幅Ｎ２が小さくなっている。すなわち、ビームダクト１４における磁束密度が補正されて均一性が向上している。なお、本実施形態では、補正コイル４の軸線Ｃ４方向が、主コイル２の軸線Ｃ３方向と略平行であり、主コイル２及び補正コイル４には、電流が逆回りとなるように給電されている。これにより、主コイル２による磁束密度のうち、磁極３の磁気飽和によって特に大きくなる主コイル２の軸線Ｃ３付近の磁束密度を打ち消すように、補正コイル４は軸線Ｃ４付近の狭い範囲での磁束密度が大きくなるような磁場を発生する。

支持部５は、図４及び図５に示すように、主コイル２及び補正コイル４の長手方向に沿って幅の広い板状部材５ａと、板状部材５ａに立設して主コイル２及び補正コイル４を外側から支えるように支持する断面Ｌ字形状のコイル保持部材５ｂと、から構成される。板状部材５ａは、主コイル２の内周側の領域を短手方向に跨ぐと共に、補正コイル４の内周側の領域を短手方向に跨ぐように設けられている。コイル保持部材５ｂは、主コイル２の対向する位置を両側から保持すると共に、補正コイル４の対向する位置を両側から保持するように設けられている。

ここで、図６及び図７を参照しながら、比較例に係る偏向電磁石３０Ａ，３０Ｂについて説明する。比較例に係る偏向電磁石３０Ａは超伝導電磁石ではない通常の電磁石によって構成されているものとする。偏向電磁石３０Ａは、環状をなす一対の主コイル３２，３２と、主コイル３２の内周側に配置される一対の磁極３３，３３と、一対の磁極３３，３３の間に、偏向電磁石３０Ａを通過するように設けられるビームダクト１４と、を備えている。一対の磁極３３，３３は強磁性体からなり、主コイル３２を囲うように形成されたヨーク３６と一体に形成されている。

偏向電磁石３０Ａは、例えば荷電粒子線治療装置の回転ガントリに適用されるビーム輸送ラインに適用される。荷電粒子線治療装置のビーム輸送ラインにおいて、走査電磁石の下流側では、走査された荷電粒子線を通過させるためにビームダクトが大型化する。ここで、荷電粒子線を精度良く偏向させるためには、大型化したビームダクト内においても磁束密度を均一化する必要があり、このために偏向電磁石の大型化が必要である。

偏向電磁石３０Ａによって荷電粒子線を偏向する場合、荷電粒子線の偏向中心Ｃ１から軌道中心Ｃ２までの距離と、偏向電磁石３０Ａ内のビームダクト１４内における磁束密度の大きさとは、反比例の関係にあることが知られている。比較例に係る偏向電磁石において、電磁石を小さくするためには、荷電粒子線の偏向中心Ｃ１から軌道中心Ｃ２までの距離Ｒ１を小さくする必要があり、このためにはビームダクト１４内における磁束密度を大きくすればよい。そこで、図７に示すように、比較例に係る偏向電磁石３０Ｂは、超伝導電磁石によって構成することで、ビームダクト１４における磁束密度を大きくすることを可能とし、これにより荷電粒子線の偏向中心Ｃ１から軌道中心Ｃ２までの距離Ｒ２をＲ１よりも小さくしている。

しかしながら、比較例に係る偏向電磁石３０Ｂでは、超伝導電磁石によって構成されているため起磁力が大きく、主コイル３２の内周側に配置される磁極３３が磁気飽和を起こす場合がある。このとき、偏向電磁石３０内のビームダクト１４内における磁束密度は、主コイル３２の軸線Ｃ３付近で特に大きくなって均一性が低下するという課題があった。なお、図６及び図７では、荷電粒子線の軌道中心Ｃ２と、主コイル３２の軸線Ｃ３とが重なるように描かれている。これに対し、例えば磁極３，３の対向面に凹凸形状を設けることで磁束密度の均一化を図ることも考えられるが、この方法では特定の大きさの磁束密度に対する効果しか得られない。このような方法では、荷電粒子線のエネルギーが変わることに伴って磁束密度を変化させた場合などに、磁束密度の均一性を維持できず、広範囲の磁束密度に対して均一性を維持することができないという問題がある。

一方、本実施形態に係る超伝導電磁石１を採用した偏向電磁石２０では、一対の補正コイル４，４が、環状の主コイル２，２の内周側の一対の磁極３，３の間に配置されている。これにより、主コイル２，２による磁束密度が、補正コイル４，４による磁束密度によって補正され、磁極３，３間のビームダクト１４における磁束密度の均一性を向上することができる。すなわち、各磁極３，３の対向面３ａ，３ａをそれぞれ平面とすることで広い範囲の磁束密度の変化に対応可能とした状態で、磁極３，３間の磁束密度の均一性の向上を図ることができる。

また、超伝導電磁石１によって構成され、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０では、少なくとも一対の補正コイル４を備えている。これにより、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性をより向上することができる。

また、超伝導電磁石１によって構成され、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０では、補正コイル４は、電流の流れる方向に垂直な断面４ａにおいて、補正コイル４の軸線Ｃ４方向の幅が、補正コイル４の軸線Ｃ４方向に直交する方向の幅よりも狭い。これにより、補正コイル４によって発生する磁束密度を狭い領域に集中させることができるため、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性を効率よく向上することができる。

また、超伝導電磁石１によって構成され、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０では、主コイル２を支持すると共に補正コイル４を支持する支持部５を更に備えている。これにより、支持部５は、補正コイル４を支持すると共に主コイル２を補強することができるため、主コイル２を外側に向かって拡張するように働く拡張力に対し、主コイル２の変形を抑制できる。

また、荷電粒子線治療装置１００は、上述した、超伝導電磁石１によって構成され、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０を有する。これにより、主コイル２によって発生する磁束密度が、補正コイル４によって発生する磁束密度によって補正され、荷電粒子線治療装置１００の偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性を向上することができる。

また、荷電粒子線治療装置１００では、荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石２０と、荷電粒子線を走査する走査電磁石２１と、を備え、走査電磁石２１よりも荷電粒子線の下流側に設けられた偏向電磁石２０として、上述した超伝導電磁石１を用いている。これにより、走査電磁石２１の下流側に設けられる偏向電磁石２０として超伝導電磁石１を使用した場合であっても、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性を向上することができる。

本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、超伝導電磁石１を、荷電粒子線治療装置１００の回転ガントリ２３に配置された偏向電磁石２０に適用している。しかし、偏向電磁石２０に限らず、収束電磁石１９又は走査電磁石２１等の他の電磁石に適用してもよい。また、荷電粒子線治療装置１００に限らず、例えばサイクロトロン等のビーム輸送ラインを有する装置に適用してもよい。

また、上記実施形態では、超伝導電磁石１は主コイル２及び補正コイル４をそれぞれ一対ずつ備えている。しかし、主コイル２又は補正コイル４を一つだけ備えていてもよく、また主コイル２又は補正コイル４をより多く備えていてもよい。主コイル２又は補正コイル４を一つだけ備えることとすれば、超伝導電磁石１をより小型化することができる。一方、主コイル２又は補正コイル４を一対よりも多く備えることとすれば、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性をより向上することができる。

また、上記実施形態では、主コイル２によって発生した磁束密度が特に大きい領域を打ち消すように、主コイル２及び補正コイル４において電流が逆回りとなるように給電されている。しかし、主コイル２によって発生した磁束密度が特に小さい領域を補うように、主コイル２及び補正コイル４において電流が同じ方向に流れるように給電してもよい。この場合でも、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性を向上することができる。

また、上記実施形態では、支持部５は、主コイル２及び補正コイル４の長手方向に沿って幅の広い板状部材５ａを含んで構成されているが、このような形状に制限されるものではない。すなわち、支持部５は、主コイル２及び補正コイル４の長手方向に沿った幅が狭い棒状の部材を含んで構成されていてもよい。図４及び図５に示す例では、補正コイル４の内周側の領域が支持部５で塞がれるような構成となっていたが、支持部５が補正コイル４の内周側の領域を塞がないように構成されていてもよい。この場合でも、支持部５は、補正コイル４を支持すると共に主コイル２を補強することができるため、主コイル２を外側に向かって拡張するように働く拡張力に対し、主コイル２の変形を抑制できる。

また、主コイル２又は補正コイル４を形成する高温超電導コイルは、テープ線材からなるパンケーキコイルとしてもよい。この場合、高温超電導コイルに捻じれが生じることに起因する性能劣化を抑制できる。

また、補正コイル４に給電する電磁石電源として、複数の電磁石電源を備えていてもよい。或いは、補正コイル４の巻密度を不均一としてもよい。いずれの場合も、補正コイル４内の電流密度分布を一様でなくすることができるため、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性をより向上することができる。

また、ビーム輸送ライン１３に磁束密度を計測する素子を配置し、補正コイル４に給電する電磁石電源は、計測された磁束密度に基づいて、補正コイル４に給電する電流値をフィードバック制御してもよい。この場合、適切な大きさの磁束密度を補正コイル４によって発生できるため、偏向電磁石２０内のビームダクト１４内における磁束密度の均一性をより向上することができる。

１…超伝導電磁石、２…主コイル、３…磁極、３ａ…対向面、４…補正コイル、４ａ…断面、５…支持部、２０…偏向電磁石、２１…走査電磁石、１００…荷電粒子線治療装置、Ｃ３…主コイルの軸線、Ｃ４…補正コイルの軸線。

Claims (10)

1. 環状の主コイルと、
   前記主コイルの軸線方向に離間して対向する平面である対向面をそれぞれ有し、前記主コイルの内周側に配置される一対の磁極と、
   一対の前記磁極の間に配置される補正コイルと、を備え、
   前記補正コイルは、前記主コイルにより発生した磁束密度の、前記主コイルの前記軸線方向に直交する方向における不均一を低減するように、磁束密度を発生する、超伝導電磁石。
2. 少なくとも一対の前記補正コイルを備える、請求項１に記載の超伝導電磁石。
3. 一対の前記補正コイルのそれぞれは、いずれも、前記主コイルにより発生した磁束密度の、前記主コイルの前記軸線方向に直交する方向における不均一を低減するように、磁束密度を発生する、請求項２に記載の超伝導電磁石。
4. 前記補正コイルは、電流の流れる方向に垂直な断面において、前記補正コイルの軸線方向の幅が、前記補正コイルの前記軸線方向に直交する方向の幅よりも狭い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超伝導電磁石。
5. 前記主コイルを支持すると共に前記補正コイルを支持する支持部を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の超伝導電磁石。
6. 前記補正コイルは、環状をなし、前記主コイルとは電流が逆回りとなるように給電される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の超伝導電磁石。
7. 環状の主コイルと、
   前記主コイルの軸線方向に離間して対向する平面である対向面をそれぞれ有し、前記主コイルの内周側に配置される一対の磁極と、
   一対の前記磁極の間に配置される補正コイルと、を備え、
   前記補正コイルは、環状をなし、前記主コイルとは電流が逆回りとなるように給電される、超伝導電磁石。
8. 少なくとも一対の前記補正コイルを備え、
   一対の前記補正コイルのそれぞれは、いずれも、環状をなし、前記主コイルとは電流が逆回りとなるように給電される、請求項７に記載の超伝導電磁石。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の超伝導電磁石を有する、荷電粒子線治療装置。
10. 荷電粒子線を偏向させる偏向電磁石と、前記荷電粒子線を走査する走査電磁石と、を備え、
    前記走査電磁石よりも前記荷電粒子線の下流側に設けられた前記偏向電磁石として前記超伝導電磁石を用いる、請求項９に記載の荷電粒子線治療装置。