JP7072196B1 - Ｂｎｃｔにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法を提供する。【解決手段】加速器１０は、低エネルギーの荷電粒子線Ｃを出射する。ターゲット１２は、リチウムを含み、前記ビーム輸送路１１から輸送された荷電粒子線Ｃの照射を受けて中性子線Ｎを発生させる。減速材システム１３は、ターゲット１２から発生した中性子線Ｎのエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる。集束レンズ１４は、ビーム輸送路１１の内部において、所定数の四重極電磁石を、荷電粒子線Ｃの上流から荷電粒子線Ｃの照射方向に沿って配置するとともに、所定数の八重極電磁石を、下流側の四重極電磁石１４ｃから荷電粒子線Ｃの照射方向に沿って配置することで構成される。集光レンズ制御部１０２は、前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法に関する。

がんの放射線治療の一方法としてホウ素中性子捕獲療法（Boron Neutron Capture Therapy）がある。ホウ素中性子捕捉療法（以下、ＢＮＣＴと称する）は、がん細胞に選択的に蓄積させたホウ素化合物に中性子を照射し、^１０Ｂ（ｎ，α）^７Ｌｉの核反応により発生するα粒子やリチウム原子核によってがん細胞を破壊する。α粒子やリチウム原子核の飛程は、細胞の大きさと同程度であるため、正常細胞を大きく損傷すること無く、がん細胞のみを選択的に破壊することが可能という利点がある。

このＢＮＣＴの概略を説明すると、まず、中性子を発生する方法として原子炉の中性子を利用する方法に加え、近年、加速器を用いて、次に示す四つの核反応が一般的に利用されている。第一の核反応は、^９Ｂｅ（ｐ,ｎ）^９Ｂ反応、第二の核反応は、^７Ｌｉ（ｐ,ｎ）^７Ｂｅ反応、第三の核反応は、^２Ｈ（^２Ｈ,ｎ）^３Ｈｅ反応、第四の核反応は、^３Ｈ（^２Ｈ,ｎ）^４Ｈｅ反応である。この時の荷電粒子のエネルギーは、Ｂｅをターゲットとした第一の核反応が最も高く、３０ＭｅＶ程度となる。一方、第二の核反応のＬｉをターゲットとする場合のエネルギーは、３ＭｅＶ程度必要であり、第三と第四の核反応のＨをターゲットに用いる核融合反応の場合のエネルギーは、更に１００ｋｅＶ程度と低くなる。さらに、これらの荷電粒子を加速する方法としてサイクロトロン、静電加速器や直線加速器などがある。後述するように、日本国内では唯一サイクロトロンによる第一の核反応によるＢＮＣＴが厚生労働省の認定を受けている。この他にＢＮＣＴには、加速器からの荷電粒子を中性子発生用のターゲットへ導くビーム輸送システム（ビーム輸送路、ビームラインともいう）、さらにはターゲットで発生したエネルギーの高い中性子を熱エネルギー領域まで下げる減速材システムが組み合わされることで構成される。

ＢＮＣＴに関して、様々な技術が開発されている。例えば、特開２０１８－１６１４４９号公報（特許文献１）には、減速部と、反射部と、コリメータ部と、を備える中性子減速照射装置が開示されている。減速部は、荷電粒子線が照射されて中性子源が発生した中性子線を減速させ、反射部は、減速部の周囲を囲み中性子線を反射する。コリメータ部は、減速部によって減速された中性子線の照射野を整形し、隔壁部と、ノズル部と、を有する。隔壁部は、荷電粒子線の照射方向における減速部の下流側に配置され、照射方向に向かって縮径する孔部を有し、ノズル部は、照射方向における隔壁部の下流側に配置され、孔部の周縁から照射方向に向かって突出し、中央に貫通孔を有する。更に、ノズル部は、貫通孔の内壁を成す反射材と、反射材の周囲を囲む遮蔽材と、を備える。これにより、中性子線を高い強度で精密に照射することが可能となるとしている。

特開２０２０－１４６１１９号公報（特許文献２）には、加速器と、ターゲットと、ビーム輸送路と、第１電流検出部と、第２電流検出部と、非重複部位と、を備える中性子捕捉療法システムが開示されている。加速器は、荷電粒子線を出射し、ターゲットは、荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させる。ビーム輸送路は、加速器から出射された荷電粒子線をターゲットへ輸送し、第１電流検出部は、ビーム輸送路の内部においてビーム輸送路の内壁とは絶縁された状態で配置され、荷電粒子線の電流値を検出する。第２電流検出部は、ビーム輸送路の内部において第１電流検出部よりも下流側でビーム輸送路の内壁とは絶縁された状態で配置され、荷電粒子線の電流値を検出し、非重複部位は、ビーム輸送路の延在方向に平行な視線で第１電流検出部及び第２電流検出部を見た場合に、第２電流検出部が、第１電流検出部とは重複しない。これにより、荷電粒子線のターゲットに対する照射位置の異常検出の信頼性を高めるとしている。

一方、ＢＮＣＴにおけるビーム輸送路に関する研究も行われている。例えば、非特許文献１（Yosuke Yuri, et al., “Uniformization of the transverse beam profile by means of nonlinear focusing method”, Phys. Rev. ST Accel. Beams 10, 104001 Published 29 October 2007）には、シミュレーションにより、六重極及び八重極の電磁石を用いて、ビーム輸送路における荷電粒子線（ビーム）を非線形集束を行うことにより、非対称分布のビームを均一分布のビームに変換することが出来ることが開示されている。

又、非特許文献２（Shin-ichiro Meigo, et al., “Two-parameter model for optimizing target beam distribution with an octupole magnet”, Phys. Rev. Accel. Beams 23, 062802 Published 23 June 2020）には、シミュレーション結果と実験結果との比較により、非線形光学に基づいて八重極電磁石を使用することで、ビーム輸送システムにおけるビームプロファイルを最適化出来ることが開示されている。

特開２０１８－１６１４４９号公報 特開２０２０－１４６１１９号公報

Yosuke Yuri, et al., "Uniformization of the transverse beam profile by means of nonlinear focusing method", Phys. Rev. ST Accel. Beams 10, 104001 Published 29 October 2007 Shin-ichiro Meigo, et al., "Two-parameter model for optimizing target beam distribution with an octupole magnet", Phys. Rev. Accel. Beams 23, 062802 Published 23 June 2020

２０２０年に日本国で認可されたＢＮＣＴ用の医療機器では、加速器のサイクロトロンから出射する比較的高いエネルギー（例えば、３０ＭｅＶ）の陽子線をベリリウムのターゲットに照射して、^９Ｂｅ（ｐ，ｎ）^９Ｂ反応を生じさせることで、ＢＮＣＴ用の中性子線として利用している。ここで、ＢＮＣＴに利用される中性子線は、患者の身体内で¹¹Ｂと効率よく反応させるには、中性子のエネルギーを熱エネルギー領域まで減速する必要がある。上述した特許文献１に記載の技術では、そのような課題を解決する。

一方、ＢＮＣＴ用の加速器は近年、小型化が進んでおり、低エネルギーで陽子線を発生させることが可能になってきている。そのため、低エネルギーの陽子線を出射する加速器を用いたＢＮＣＴ用の医療機器の開発が進められている。

ここで、低エネルギーの陽子線を照射するターゲットは、リチウムであり、上述した第二の核反応の^７Ｌｉ（ｐ，ｎ）^７Ｂｅ反応を利用することを想定している。この反応では、陽子線のエネルギーが５ＭｅＶ以下の低エネルギーで済むものの、ターゲットのリチウムの融点が、１７９℃であり、従来の高エネルギーの陽子線のターゲットのベリリウムの融点（１２７８℃）と比較して低い。一方、ＢＮＣＴに必要な中性子量を発生させるためには、陽子線量として１０ｍＡという大電流が必要とされており、１０ｍＡ×５ＭｅＶ＝５０ｋＷの熱量の陽子線をターゲットのリチウムの狭い領域に集中させると、ターゲットのリチウムが蒸発してしまうという課題がある。又、ターゲットは、近年、薄肉化しており、このような課題が一層顕在化する。この課題を解決するためには、加速器から出射した陽子線をビーム輸送路において比較的広い面積で、且つ、均一に制御した上で、ターゲットに輸送して照射しなければならない。

特許文献２に記載の技術や非特許文献１－２に記載の技術では、このような課題を解決することが出来ない。

そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの大電流の荷電粒子線を広い範囲で、且つ、均一に輸送することが可能なＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システムは、加速器と、ビーム輸送路と、ターゲットと、減速材システムと、集束レンズと、集光レンズ制御部と、を備える。加速器は、５ＭｅＶ以下の低エネルギーの荷電粒子線を出射する。ビーム輸送路は、前記加速器から出射された荷電粒子線を輸送する。ターゲットは、リチウムを含み、前記ビーム輸送路から輸送された荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させる。減速材システムは、前記ターゲットから発生した中性子線のエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる。集束レンズは、前記ビーム輸送路の内部において、３台の四重極電磁石を、前記荷電粒子線の上流から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置するとともに、所定数の八重極電磁石を、下流側の四重極電磁石から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置することで構成される。集光レンズ制御部は、前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線の幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する。

本発明に係るＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送方法は、上述の加速器と、ビーム輸送路と、ターゲットと、減速材システムと、集束レンズと、を備える荷電粒子線輸送システムの荷電粒子線輸送方法であって、集光レンズ制御工程を備える。集光レンズ制御工程は、集光レンズ制御部に対応する。

本発明では、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの大電流の荷電粒子線を広い範囲で、且つ、均一に輸送することが可能となる。

本発明の実施形態に係るＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システムの一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る荷電粒子線輸送方法の実行手順を示すためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る集束レンズの四重極電磁石と八重極電磁石を荷電粒子線の照射方向から見た断面図である。 本発明の実施形態に係る集束レンズの第一の基本的構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る集束レンズの第二の基本的構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る集束レンズの第一の応用的構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る集束レンズの第二の応用的構成の一例を示す概略図である。 集束レンズの第一の基本的構成における初期のビームプロファイルと集束レンズを通過後のビームプロファイルのシミュレーション結果の一例を示す図である。 集束レンズの第二の基本的構成における初期のビームプロファイルと集束レンズを通過後のビームプロファイルのシミュレーション結果の一例を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

本発明に係るＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム１は、図１に示すように、加速器１０と、ビーム輸送路１１と、ターゲット１２と、減速材システム１３と、集束レンズ１４と、制御装置１５と、を備える。

加速器１０は、荷電粒子線Ｃを発生するとともに、発生した荷電粒子線Ｃを所定の静電界により加速して出射する。加速器１０は、静電界を調整して、発生した荷電粒子線Ｃを５ＭｅＶ以下の低エネルギーの状態で出射する。

ビーム輸送路１１は、加速器１０から出射された荷電粒子線Ｃを所定のターゲット１２に輸送する。ビーム輸送路１１は、加速器１０とターゲット１２との間を接続する荷電粒子線の経路を構成している。

ターゲット１２は、リチウム（Ｌｉ）を含み、ビーム輸送路１１から輸送された荷電粒子線Ｃの照射を受けて中性子線Ｎを発生させる。発生した中性子線Ｎは、ＢＮＣＴの治療に用いられる。

ターゲット１２は、ビーム輸送路１１の導管の断面積より小さな面積を有するリチウムを導管の端部に設置することで構成される。ここで、加速器１０からターゲット１２に向かう荷電粒子線Ｃの出射方向に対して加速器１０側を上流側とし、ターゲット１２側を下流側とする。

減速材システム１３は、ターゲット１２から発生した中性子線Ｎのエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる。ターゲット１２のリチウムの下流側には、荷電粒子線Ｃの出射方向に沿って拡径される円錐台のフッ化マグネシウムが設けられる。フッ化マグネシウムの下流側には、カドミウムが設けられ、これらの周囲には、反射材としてのグラファイトが設けられる。グラファイトの周囲には、遮蔽材としての高密度ポリエチレンが設けられる。一方、カドミウムの下流側には、コリメータとして荷電粒子線Ｃの出射方向に沿って縮径される円錐台の開口部が設けられており、リチウムから出射した中性子線Ｎが適切に集光されて、患者に出射するように構成される。これらの要素により、減速材システム１３は、構成される。

集束レンズ１４は、ビーム輸送路１１の内部において、３台の四重極電磁石を、荷電粒子線Ｃの上流から荷電粒子線Ｃの照射方向に沿って配置するとともに、所定数の八重極電磁石を、下流側の四重極電磁石から荷電粒子線Ｃの照射方向に沿って配置することで構成される。四重極電磁石と八重極電磁石のそれぞれは、ビーム輸送路１１内の荷電粒子線Ｃの照射方向（出射方向）に対して直角方向に配置され、荷電粒子線Ｃの幅方向に磁場を加えることで、荷電粒子線Ｃの幅方向のプロファイルを制御する。尚、所定数は、１以上の数字を意味する。

制御装置１５は、集束レンズ１３を構成する四重極電磁石と八重極電磁石の磁場を制御する。制御装置１５は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等を内蔵しており、ＣＰＵは、例えば、ＲＡＭを作業領域として利用し、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等に記憶されているプログラムを実行する。又、後述する各部についても、ＣＰＵがプログラムを実行することで当該各部を実現する。

次に、図１－図２を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。先ず、オペレーターが、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム１を起動させ、スタートキーを加速器１０に入力すると、加速器１０が運転を開始し、荷電粒子線輸送システム１が続いて稼働する。ＢＮＣＴでは、基本的に、加速器１０の運転に従ってビーム輸送路１１の集束レンズ１４の制御が行われる。本発明の実施形態では、加速器１０は、陽子線を荷電粒子線Ｃとしてビーム輸送路１１に出射させる。

本発明では、小型のＢＮＣＴを想定しており、上述した第二の核反応の^７Ｌｉ（ｐ，ｎ）^７Ｂｅ反応を利用する。そのため、加速器１０が発生する荷電粒子線Ｃのエネルギーは、５ＭｅＶ以下の低エネルギーであり、例えば、２ＭｅＶ～５ＭｅＶの範囲内を想定している。又、加速器１０の電流値は、５ｍＡ～２０ｍＡの範囲内であると好ましい。これにより、ＢＮＣＴに必要な中性子量を発生させることが出来る。

ここで、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーを５ＭｅＶとし、加速器１０の電流値を１０ｍＡとすると、荷電粒子線Ｃの熱量は１０ｍＡ×５ＭｅＶ＝５０ｋＷの熱量となる。荷電粒子線Ｃの熱量は、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーと電流値により決まる。荷電粒子線Ｃの熱量は、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーに依存するものの、ＢＮＣＴの治療を考慮すると、例えば、５ｋＷ～１００ｋＷの範囲内であると好ましく、１０ｋＷ～５０ｋＷの範囲であると更に好ましい。これにより、中性子線Ｎのエネルギーを熱エネルギー領域まで減速させるための減速材システムを比較的容易にすることが可能となる。

次に、制御装置１５の集光レンズ制御部１０２は、集光レンズ１４の四重極電磁石と八重極電磁石の磁場を制御することで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイル（断面形状）を広げるとともに、均一化する（図２：Ｓ１０２）。

ここで、四重極電磁石や八重極電磁石は、図３に示すように、複数の電磁石の極性（Ｓ極又はＮ極）を荷電粒子線Ｃの周方向に沿って交互に反転させて配置させた構成をしている。例えば、四重極電磁石は、４つの電磁石の極性を荷電粒子線Ｃの周方向に沿って交互に反転させて配置させており、八重極電磁石は、８つの電磁石の極性を荷電粒子線Ｃの周方向に沿って交互に反転させて配置させている。四重極電磁石や八重極電磁石を構成する複数の電磁石は、互いに等間隔で荷電粒子線Ｃの周方向に沿って配置されている。

さて、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルの調整には、四重極電磁石と八重極電磁石の数、サイズ、それぞれの配置間隔、それぞれの磁場の強さのパラメーターの設定が重要である。本発明の実施形態では、これらのパラメーターを最適化することで、荷電粒子線Ｃを適切に広げるとともに、均一化にする。

具体的には、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを矩形状（例えば、正方形状）に広げたい場合は、ビーム輸送路１１における集束レンズ１４の基本的構成は、図４に示すように、荷電粒子線Ｃの出射方向に沿って、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと１台の八重極電磁石１４ｄとをこれらの順番で配置した構成となる。この構成を第一の基本的構成と称する。矩形状のビームプロファイルを望む場合は、本発明では、少なくとも、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと１台の八重極電磁石１４ｄとが最小限の集束レンズ１４の構成として必要になる。尚、矩形は、正方形、長方形等を含む。

ここで、荷電粒子線Ｃの出射方向に沿って上流側に位置する上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１（荷電粒子線Ｃの照射方向の長さ）と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と八重極電磁石１４ｄの長さｘ４は、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーや加速器１０の電流値に応じて適宜設計される。尚、中流側の四重極電磁石１４ｂは、上流側の四重極電磁石１４ａと下流側の四重極電磁石１４ｃの真ん中に配置された四重極電磁石である。四重極電磁石１４ａの長さｘ１が長くなる程、荷電粒子線Ｃが受ける四重極電磁石１４ａの磁場の影響が強くなる。

例えば、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３とは、同等の長さに設定される。つまり、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃの荷電粒子線Ｃの照射方向の長さは、同等である。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃの磁場をバランスよく荷電粒子線Ｃに与えることが出来る。又、八重極電磁石１４ｄの長さｘ４は、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と同等の長さに設定されても良く、四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと八重極電磁石１４ｄとの長さは、全て同等に設定されても構わない。

本発明では、荷電粒子線Ｃのエネルギーは５ＭｅＶ以下の低エネルギーを想定していることから、比較的小型の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃや八重極電磁石１４ｄを採用することが出来る。上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３のそれぞれは、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定される。又、八重極電磁石１４ｄの長さｘ４は、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定される。

中流側の四重極電磁石１４ｂは上流側の四重極電磁石１４ａから第一の間隔ｄ１を空けて配置され、下流側の四重極電磁石１４ｃは中流側の四重極電磁石１４ｂから第二の間隔ｄ２を空けて配置される。又、八重極電磁石１４ｄは下流側の四重極電磁石１４ｃから第三の間隔ｄ３を空けて配置されるとともに、ターゲット１２から第四の間隔ｄ４を空けて配置される。

ここで、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２とは、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定されるが、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２とは、同等に設定されると好ましい。つまり、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、互いに等間隔で配置されると好ましい。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃの磁場をバランスよく荷電粒子線Ｃに与えることが出来る。

又、第三の間隔ｄ３は、例えば、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定されるが、例えば、第一の間隔ｄ１の１．５倍～２．５倍の範囲内の間隔に設定されると好ましい。更に、第四の間隔ｄ４は、例えば、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定されるが、例えば、第三の間隔ｄ３と同等に設定されると好ましい。尚、加速器１０からターゲット１２までの基本的距離Ｔは、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と第一の間隔ｄ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と第二の間隔ｄ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と第三の間隔ｄ３と八重極電磁石１４ｄの長さｘ４と第四の間隔ｄ４との合計となり、例えば、９０ｃｍ～４４０ｃｍの範囲内となる。

一方、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを円形状に広げたい場合は、ビーム輸送路１１における集束レンズ１４の基本的構成は、図５に示すように、荷電粒子線Ｃの出射方向に沿って、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅとをこれらの順番で配置した構成である。この構成を第二の基本的構成と称する。本発明では、少なくとも、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅとが最小限の集束レンズ１４の構成として必要になる。尚、円形は、真円形、楕円形等を含む。

ここで、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と上流側の八重極電磁石１４ｄの長さｘ４と下流側の八重極電磁石１４ｅの長さｘ５は、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーや加速器１０の電流値に応じて適宜設計される。

例えば、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３とは、同等の長さに設定される。又、下流側の四重極電磁石１４ｃの直後に配置される上流側の八重極電磁石１４ｃの長さｘ４と下流側の八重極電磁石１４ｅの長さｘ５とは、同等の長さに設定される。つまり、２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅの荷電粒子線の照射方向の長さは、同等である。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅの磁場をバランスよく荷電粒子線Ｃに与えることが出来る。

更に、上流側の八重極電磁石１４ｃの長さｘ４は、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と同等の長さに設定されても良く、四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと八重極電磁石１４ｄ、１４ｅとの長さは、全て同等に設定されても構わない。これにより、極めてバランスの取れた３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅの磁場を荷電粒子線Ｃに与えることが出来るため、荷電粒子線Ｃを綺麗な円形状に広げるとともに、均一化することが出来る。

上述と同様に、本発明では、比較的小型の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃや八重極電磁石１４ｄ、１４ｅを採用することが出来る。上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３のそれぞれは、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定される。上流側の八重極電磁石１４ｃの長さｘ４と下流側の八重極電磁石１４ｅの長さｘ５のそれぞれは、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定される。

中流側の四重極電磁石１４ｂは上流側の四重極電磁石１４ａから第一の間隔ｄ１を空けて配置され、下流側の四重極電磁石１４ｃは中流側の四重極電磁石１４ｂから第二の間隔ｄ２を空けて配置される。又、上流側の八重極電磁石１４ｄは下流側の四重極電磁石１４ｃから第三の間隔ｄ３を空けて配置され、下流側の八重極電磁石１４ｅは上流側の八重極電磁石１４ｄから第四の間隔ｄ４を空けて配置されるとともに、ターゲット１２から第五の間隔ｄ５を空けて配置される。

ここで、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２とは、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定されるが、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２とは、同等に設定されると好ましい。つまり、上述と同様に、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、互いに等間隔で配置されると好ましい。

又、第三の間隔ｄ３は、例えば、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定されるが、例えば、第一の間隔ｄ１の１．５倍～２．５倍の範囲内の間隔に設定されると好ましい。更に、第四の間隔ｄ４は、例えば、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定されるが、第四の間隔ｄ４は、第一の間隔ｄ１と同等又は第一の間隔ｄ１よりも短く設定されると好ましい。そして、第五の間隔ｄ５は、例えば、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定されるが、例えば、第三の間隔ｄ３と同等に設定されると好ましい。尚、加速器１０からターゲット１２までの基本的距離Ｔは、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と第一の間隔ｄ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と第二の間隔ｄ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と第三の間隔ｄ３と上流側の八重極電磁石１４ｄの長さｘ４と第四の間隔ｄ４と下流側の八重極電磁石１４ｅの長さｘ５と第五の間隔ｄ５との合計となり、例えば、１１０ｃｍ～５２０ｃｍの範囲内となる。

さて、上述の第一の基本的構成と第二の基本的構成の２種類の集光レンズ１４において、集光レンズ制御部１０２は、３台の四重極電磁石と所定数の八重極電磁石の磁場をそれぞれ別々に制御することで、荷電粒子線Ｃが、３台の四重極電磁石と所定数の八重極電磁石の磁場内を通過すると、幅方向に均一に広げられる。

ここで、上述のように荷電粒子線Ｃのエネルギーや加速器１０の電流値は所定値内に設定されることから、荷電粒子線Ｃの熱量は所定値に算出することが出来る。ここで、荷電粒子線Ｃの熱量に応じて、３台の四重極電磁石と所定数の八重極電磁石の磁場が調整されることから、集光レンズ制御部１０２は、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーや加速器１０の電流値に基づいて、所定数の四重極電磁石と所定数の八重極電磁石の磁場をそれぞれ別々に制御する。

ここで、第一の基本的構成での３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと１台の八重極電磁石１４ｃの磁場は、それぞれ適切に設定される。

例えば、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場は、プラスに設定され、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場は、マイナスに設定され、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、プラスに設定されると好ましい。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通過する荷電粒子線Ｃが、プラス、マイナス、プラスの順番で磁場を受けることで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを均一に広げることが出来る。

ここで、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場は、例えば、５ｍ^－２～２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましく、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場は、例えば、－５ｍ^－２～－２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましく、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、例えば、５ｍ^－２～２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましい。又、上流側の四重極電磁石１４ａと下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、同等に設定されると好ましく、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場の絶対値は、上流側の四重極電磁石１４ａ（又は下流側の四重極電磁石１４ｃ）の磁場の絶対値と同等に設定されると好ましい。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通過する荷電粒子線Ｃにバランスよく磁場を与えることが出来る。

又、八重極電磁石１４ｄの磁場は、プラスに設定されると好ましい。これにより、八重極電磁石１４ｄを通過する荷電粒子線Ｃが、プラスで磁場を受けることで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを矩形状に、且つ、均一に広げることが出来る。

ここで、八重極電磁石１４ｄの磁場は、例えば、１０００ｍ^－４～５０００ｍ^－４の範囲内に設定されると好ましく、１０００ｍ^－２～４０００ｍ^－２の範囲内に設定されると更に好ましい。

ところで、第二の基本的構成での３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅの磁場は、上述と同様に、それぞれ設定される。

例えば、上述と同様に、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場は、プラスに設定され、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場は、マイナスに設定され、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、プラスに設定されると好ましい。

ここで、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場は、例えば、５ｍ^－２～２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましく、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場は、例えば、－５ｍ^－２～－２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましく、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、例えば、５ｍ^－２～２０ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましい。又、上流側の四重極電磁石１４ａと下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場は、同等に設定されると好ましく、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場の絶対値は、上流側の四重極電磁石１４ａ（又は下流側の四重極電磁石１４ｃ）の磁場の絶対値と同等、又は、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場の絶対値を中心値として、中心値に所定の値を加算した上限値と、中心値に所定の値を減算した下限値との範囲内に設定されると好ましい。これにより、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通過する荷電粒子線Ｃにバランスよく磁場を与えることが出来る。

尚、第一の基本的構成でも第二の基本的構成でも、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃの構成や条件は、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを均一に広げることに寄与すると考えられる。

さて、上流側の八重極電磁石１４ｄの磁場は、プラスに設定され、下流側の八重極電磁石１４ｅの磁場は、マイナスに設定されると好ましい。これにより、２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅを通過する荷電粒子線Ｃが、プラス、マイナスの順番で磁場を受けることで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを円形状に、且つ、均一に広げることが出来る。

ここで、上流側の八重極電磁石１４ｄの磁場は、例えば、１０００ｍ^－４～４０００ｍ^－４の範囲内に設定されると好ましく、下流側の八重極電磁石１４ｅの磁場は、例えば、－１０００ｍ^－２～－４０００ｍ^－２の範囲内に設定されると好ましい。又、下流側の八重極電磁石１４ｅの磁場の絶対値は、上流側の八重極電磁石１４ｄの磁場の絶対値と同等、又は、上流側の八重極電磁石１４ｄの磁場の絶対値を中心値として、中心値に所定の値を加算した上限値と、中心値に所定の値を減算した下限値との範囲内に設定されると好ましい。これにより、２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅを通過する荷電粒子線Ｃにバランスよく磁場を与えることが出来る。

さて、一定範囲で広がり、且つ、均一化された荷電粒子線Ｃはビーム輸送路１１を通過してターゲット１２のリチウムに照射すると、^７Ｌｉ（ｐ，ｎ）^７Ｂｅ反応が生じて、中性子線Ｎが発生する。発生した中性子線Ｎは、下流側の減速材システム１３を通過することで、熱エネルギー領域まで下げられて、ＢＮＣＴの治療に必要な熱エネルギー領域の中性子線Ｎとなる。この中性子線Ｎが、減速材システム１３の下流側に存在する患者に照射される。

ここで、患者には、がん細胞に選択的に蓄積するホウ素化合物を投与しているため、中性子線Ｎがホウ素化合物を含有するがん細胞に照射されると、^１０Ｂ（ｎ，α）^７Ｌｉの核反応によりα粒子やリチウム原子核が発生し、がん細胞を破壊する。これにより、ＢＮＣＴの治療がなされる。

ここで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルの広がりと均一化により、ターゲット１２のリチウムが蒸発することなく、中性子線Ｎを適切に発生させることが出来る。

さて、本発明の実施形態では、集束レンズ１４の基本的構成として２種類のタイプの集光レンズ１４の構成を採用したが、本発明は、基本的構成を含む応用的構成であっても構わない。例えば、図６に示すように、加速器１０からターゲット１２までの全体距離Ｔ０が、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと１台の八重極電磁石１４ｄの第一の基本的構成の基本的距離Ｔよりも長い場合は、加速器１０と集束レンズ１４の上流側の四重極電磁石１４ａとの間に、１台以上の追加の四重極電磁石１４ｅ、１４ｆを設けることで、加速器１０から上流側の四重極電磁石１４ａまでを通過する荷電粒子線Ｃの広がりを防止しても良い。基本的距離Ｔが、例えば、部屋一室分の距離に対応すれば、全体距離Ｔ０が、例えば、部屋二室以上の距離に対応し、加速器１０からビーム輸送路１１、ターゲット１２を介して治療室までが部屋二室以上にまたがる場合に相当する。１台以上の四重極電磁石１４ｅ、１４ｆは、加速器１０から上流側の四重極電磁石１４ａまでの間の距離に応じて、所定の間隔を空けて配置される。

ここで、追加の四重極電磁石１４ｅ、１４ｆの構成に特に限定は無く、加速器１０による荷電粒子線Ｃのエネルギーや加速器１０の電流値、全体距離Ｔ０と基本的距離Ｔとの差分に応じて適宜設計される。例えば、追加の四重極電磁石１４ｅ、１４ｆの長さは、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と同等に設定され、追加の四重極電磁石１４ｆ、１４ｄは、全体距離Ｔ０と基本的距離Ｔとの差分に応じて、一つだけ設置される場合もあれば、所定の間隔を空けて複数設置される場合もあり、適宜設計される。

又、基本的構成が、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅの第二の基本的構成の場合であっても同様であり、図７に示すように、加速器１０と集束レンズ１４の上流側の四重極電磁石１４ａとの間に、１台以上の追加の四重極電磁石１４ｆ、１４ｇが適宜設けられる。

一方、２種類のタイプの集光レンズ１４において、下流側の八重極電磁石からターゲット１２までの間に、八重極電磁石をもう一台追加して、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを調整するように構成しても構わない。

以下に、本発明における実施例、比較例等を具体的に説明するが、本発明の適用が本実施例などに限定されるものではない。

ビーム輸送路１１における集束レンズ１４の設計と荷電粒子線Ｃの幅方向のプロファイルについて、非特許文献１で使用されているビームライン計算コードＣＲＹＳＴＡＬを用いた。ビームライン計算コードＣＲＹＳＴＡＬを用いて集束レンズ１４の設計を行い、荷電粒子線Ｃの幅方向のプロファイルのシミュレーション結果を確認することで、集束レンズ１４の構成を決定した。

先ず、ビーム輸送路１１における集束レンズ１４について、所定数の四重極電磁石と所定数の八重極電磁石とを配置して構成した。

次に、上流側の四重極電磁石１４ａに入射する荷電粒子線Ｃを設定した。荷電粒子線Ｃの空間的な広がりと荷電粒子線Ｃの進む角度を表すパラメーターのうち、αとβをそれぞれ所定値に設定した。このパラメーターの値は、ＢＮＣＴで使用される低エネルギーの陽子線に対応するように構成した。

この集束レンズ１４の構成で所定の荷電粒子線Ｃを通過させることで、通過後の荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルをシミュレーションした。ここで、荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルについて、横方向がｘ軸であり、縦方向がｙ軸であり、荷電粒子線Ｃの中心位置を原点としている。

シミュレーションでは、各種パラメーターを適宜調整した後で、通過後の荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルを確認し、このビームプロファイルが、広がり、且つ、均一化される各種パラメーターを見つけ出した。パラメーターは、四重極電磁石と八重極電磁石の数、サイズ、それぞれの配置間隔、それぞれの磁場の強さである。

ここで、図８に示すように、初期のビームプロファイルでは、原点付近に多くの荷電粒子が集中しており、ｘ軸のビームプロファイルでもｙ軸のビームプロファイルでも山に近似した形状に荷電粒子の数がカウントされている。つまり、加速器１０から出射した荷電粒子線Ｃの幅方向のビームプロファイルは、中心に近い程、荷電粒子の数が多くなる。この状態の荷電粒子線Ｃをターゲット１２のリチウムに照射すれば、リチウムの中心付近に熱が集中し、リチウムが蒸発するおそれがある。

そして、あるシミュレーションの条件（α＝０．１、β＝３９）において、ビーム輸送路１１における集束レンズ１４として、図４に示すように、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと１台の八重極電磁石１４ｄとを配置して構成した。その際に、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と八重極電磁石１４ｄの長さｘ４とをそれぞれ２０ｃｍとした。又、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２をそれぞれ２５ｃｍとし、第三の間隔ｄ３と第四の間隔ｄ４とを５０ｃｍとした。この場合、基本的距離Ｔは２３０ｃｍとなる。又、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場を１３．０ｍ^－２とし、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場を－１３．０ｍ^－２とし、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場を１３．０ｍ^－２とし、八重極電磁石１４ｄの磁場を３０００ｍ^－４とた。

その結果、図８に示すように、通過後のビームプロファイルでは、原点付近から矩形状（略正方形状）に荷電粒子が均一に広がった。更に驚くべきことに、ｘ軸のビームプロファイルでもｙ軸のビームプロファイルでも、両端部を除いて、ほぼ均一に荷電粒子の数がカウントされた。これは、正しく、荷電粒子線Ｃを広い面積で広げ、且つ、均一化することが出来ていることを示している。このような状態の荷電粒子線Ｃをターゲット１２のリチウムに照射しても、リチウムの中心付近に熱が集中することが無いため、リチウムの蒸発を防止することが可能となる。

更に、シミュレーションを継続した結果、他のシミュレーションの条件（α＝－０．１、β＝３１）において、ビーム輸送路１１における集束レンズ１４として、図５に示すように、３台の四重極電磁石１４ａ、１４ｂ、１４ｃと２台の八重極電磁石１４ｄ、１４ｅとを配置して構成した。その際に、上流側の四重極電磁石１４ａの長さｘ１と中流側の四重極電磁石１４ｂの長さｘ２と下流側の四重極電磁石１４ｃの長さｘ３と八重極電磁石１４ｄの長さｘ４とをそれぞれ２０ｃｍとした。又、第一の間隔ｄ１と第二の間隔ｄ２をそれぞれ２５ｃｍとし、第三の間隔ｄ３を５０ｃｍとし、第四の間隔ｄ４を２０ｃｍとし、第五の間隔ｄ５を５０ｃｍとした。この場合、基本的距離Ｔは２７０ｃｍとなる。又、上流側の四重極電磁石１４ａの磁場を１２．１ｍ^－２とし、中流側の四重極電磁石１４ｂの磁場を－１３．１ｍ^－２とし、下流側の四重極電磁石１４ｃの磁場を１２．１ｍ^－２とし、上流側の八重極電磁石１４ｄの磁場を２０００ｍ^－４とし、下流側の八重極電磁石１４ｅの磁場を－３０００ｍ^－４とした。

その結果、図９に示すように、通過後のビームプロファイルでは、原点付近から円形状に荷電粒子が均一に広がった。更に驚くべきことに、ｘ軸のビームプロファイルでもｙ軸のビームプロファイルでも、ほぼ均一に荷電粒子の数がカウントされた。このような構成であっても、荷電粒子線Ｃを広い面積で広げ、且つ、均一化することが分かった。このような状態の荷電粒子線Ｃをターゲット１２のリチウムに照射しても、リチウムの中心付近に熱が集中することが無いため、リチウムの蒸発を防止することが可能となる。

尚、荷電粒子線Ｃの均一的な広がりに寄与している部分は、３台の四重極電磁石と考えられ、荷電粒子線Ｃの形状に寄与している部分は、八重極電磁石の数と考えられた。

このように、本発明では、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの大電流の荷電粒子線を広い範囲で、且つ、均一に輸送することが可能となるのである。本発明では、ＢＮＣＴ用の加速器の小型化に合わせてビーム輸送路１１の集束レンズ１４の最適化を実現するため、病院へのＢＮＣＴの設置を促進することが出来る。

以上のように、本発明に係るＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法は、ＢＮＣＴの実現や高精度治療に有用であり、ＢＮＣＴにおける低エネルギーの大電流の荷電粒子線を広い範囲で、且つ、均一に輸送することが可能なＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法として有効である。

１ ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム
１０ 加速器
１１ ビーム輸送路
１２ ターゲット
１３ 減速材システム
１４ 集束レンズ
１５ 制御装置
１０１ 加速器制御部
１０２ 集束レンズ制御部

Claims (4)

1. ５ＭｅＶ以下の低エネルギーの荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器から出射された荷電粒子線を輸送するビーム輸送路と、
   リチウムを含み、前記ビーム輸送路から輸送された荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
   前記ターゲットから発生した中性子線のエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる減速材システムと、
   前記ビーム輸送路の内部において、上流側の四重極電磁石と、中流側の四重極電磁石と、下流側の四重極電磁石の３台の四重極電磁石を、前記荷電粒子線の上流から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置するとともに、１台の八重極電磁石を、前記下流側の四重極電磁石から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置することで構成される集束レンズと、
   前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線の幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する集光レンズ制御部と、
   を備え、
   前記上流側の四重極電磁石の長さと前記中流側の四重極電磁石の長さと前記下流側の四重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石の長さは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石と前記中流側の四重極電磁石との第一の間隔と、前記中流側の四重極電磁石と前記下流側の四重極電磁石との第二の間隔とは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石と前記八重極電磁石との第三の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石と前記ターゲットとの第四の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記中流側の四重極電磁石の磁場は、－５ｍ ^－２ ～－２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石の磁場は、１０００ｍ ^－４ ～５０００ｍ ^－４ の範囲内に設定される、
   ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム。
2. ５ＭｅＶ以下の低エネルギーの荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器から出射された荷電粒子線を輸送するビーム輸送路と、
   リチウムを含み、前記ビーム輸送路から輸送された荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
   前記ターゲットから発生した中性子線のエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる減速材システムと、
   前記ビーム輸送路の内部において、上流側の四重極電磁石と、中流側の四重極電磁石と、下流側の四重極電磁石の３台の四重極電磁石を、前記荷電粒子線の上流から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置するとともに、上流側の八重極電磁石と、下流側の八重極電磁石との２台の八重極電磁石を、前記下流側の四重極電磁石から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置することで構成される集束レンズと、
   前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線の幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する集光レンズ制御部と、
   を備え、
   前記上流側の四重極電磁石の長さと前記中流側の四重極電磁石の長さと前記下流側の四重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石の長さと前記下流側の八重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石と前記中流側の四重極電磁石との第一の間隔と、前記中流側の四重極電磁石と前記下流側の四重極電磁石との第二の間隔とは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石と前記上流側の八重極電磁石との第三の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石と前記下流側の八重極電磁石との第四の間隔は、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の八重極電磁石と前記ターゲットとの第五の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記中流側の四重極電磁石の磁場は、－５ｍ ^－２ ～－２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石の磁場は、１０００ｍ ^－４ ～４０００ｍ ^－４ の範囲内に設定され、
   前記下流側の八重極電磁石の磁場は、－１０００ｍ ^－４ ～－４０００ｍ ^－４ の範囲内に設定される、
   ＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム。
3. ５ＭｅＶ以下の低エネルギーの荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器から出射された荷電粒子線を輸送するビーム輸送路と、
   リチウムを含み、前記ビーム輸送路から輸送された荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
   前記ターゲットから発生した中性子線のエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる減速材システムと、
   前記ビーム輸送路の内部において、上流側の四重極電磁石と、中流側の四重極電磁石と、下流側の四重極電磁石の３台の四重極電磁石を、前記荷電粒子線の上流から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置するとともに、１台の八重極電磁石を、前記下流側の四重極電磁石から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置することで構成される集束レンズと、
   を備えるＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システムの荷電粒子線輸送方法であって、
   前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線の幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する集光レンズ制御工程
   を備え、
   前記上流側の四重極電磁石の長さと前記中流側の四重極電磁石の長さと前記下流側の四重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石の長さは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石と前記中流側の四重極電磁石との第一の間隔と、前記中流側の四重極電磁石と前記下流側の四重極電磁石との第二の間隔とは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石と前記八重極電磁石との第三の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石と前記ターゲットとの第四の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記中流側の四重極電磁石の磁場は、－５ｍ ^－２ ～－２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記八重極電磁石の磁場は、１０００ｍ ^－４ ～５０００ｍ ^－４ の範囲内に設定される、
   荷電粒子線輸送方法。
4. ５ＭｅＶ以下の低エネルギーの荷電粒子線を出射する加速器と、
   前記加速器から出射された荷電粒子線を輸送するビーム輸送路と、
   リチウムを含み、前記ビーム輸送路から輸送された荷電粒子線の照射を受けて中性子線を発生させるターゲットと、
   前記ターゲットから発生した中性子線のエネルギーを熱エネルギー領域まで低下させる減速材システムと、
   前記ビーム輸送路の内部において、上流側の四重極電磁石と、中流側の四重極電磁石と、下流側の四重極電磁石の３台の四重極電磁石を、前記荷電粒子線の上流から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置するとともに、上流側の八重極電磁石と、下流側の八重極電磁石との２台の八重極電磁石を、前記下流側の四重極電磁石から前記荷電粒子線の照射方向に沿って配置することで構成される集束レンズと、
   を備えるＢＮＣＴにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システムの荷電粒子線輸送方法であって、
   前記四重極電磁石と前記八重極電磁石の磁場を制御することで、前記荷電粒子線の幅方向のビームプロファイルを広げるとともに、均一化する集光レンズ制御工程
   を備え、
   前記上流側の四重極電磁石の長さと前記中流側の四重極電磁石の長さと前記下流側の四重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石の長さと前記下流側の八重極電磁石の長さのそれぞれは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石と前記中流側の四重極電磁石との第一の間隔と、前記中流側の四重極電磁石と前記下流側の四重極電磁石との第二の間隔とは、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石と前記上流側の八重極電磁石との第三の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石と前記下流側の八重極電磁石との第四の間隔は、１０ｃｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され、
   前記下流側の八重極電磁石と前記ターゲットとの第五の間隔は、１５ｃｍ～１００ｃｍの範囲内に設定され、
   前記上流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記中流側の四重極電磁石の磁場は、－５ｍ ^－２ ～－２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記下流側の四重極電磁石の磁場は、５ｍ ^－２ ～２０ｍ ^－２ の範囲内に設定され、
   前記上流側の八重極電磁石の磁場は、１０００ｍ ^－４ ～４０００ｍ ^－４ の範囲内に設定され、
   前記下流側の八重極電磁石の磁場は、－１０００ｍ ^－４ ～－４０００ｍ ^－４ の範囲内に設定される、
   荷電粒子線輸送方法。

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