JP7406832B2 - イオンビーム照射システム、イオンビーム純度測定方法、イオンビーム純度測定装置、およびイオンビーム純度測定プログラム - Google Patents
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Description
その用途の一つである粒子線治療では、目的のイオン種以外の不純物イオンは照射するビームから取り除かれている必要がある。イオン源から取り出された直後のビームは、多種類のイオンを含んでいる。このため、必要なイオン種だけを選別して通過させる必要がある。
イオンビーム照射システム1は、イオン源2と、質量分析装置3と、線形加速器4(加速器)と、円形加速器5(加速器)と、偏向磁石6と、測定装置7と、照射装置8と、これらを接続してイオンビームを搬送する真空搬送路9と、これらを制御する制御装置10を有している。
測定装置7内では、まず線量検出装置13をイオンビームが通過し、通過したイオンビームが電流検出装置14に入射する。このとき、電流検出装置14に入射するイオンビームは、線量検出装置13を通過したイオンビームの80%以上とすることができ、90%以上とすることが好ましく、95%以上とすることがより好ましい。
電流検出装置14の後段には、信号増幅器26、ローパスフィルタ27、および測定処理部31がこの順で設けられている。
ローパスフィルタ22,27は、アナログ回路またはデジタル回路で構成され、信号のうち所定の周波数よりも高周波の成分を遮断(若しくは減衰)する。
測定処理部31は、計測リトライ回数Nに「0」を代入してリセットし(ステップS1)、イオンビーム条件を設定する(ステップS2)。このイオンビーム条件は、測定処理部31が加速器制御部33および照射制御部35から測定するイオンビームの核種、およびエネルギーなどに関する情報を受信し、この受信した情報によって定められる。
このようにして、簡易な測定装置7と簡便な測定方法により、粒子線治療等に用いるイオンビームの純度を監視することが可能となる。
すなわち、測定装置107は、真空搬送路9の外である大気中に設置されている。偏向磁石6は、イオンビームを十分に偏向して分岐路111から大気中に取り出し、この大気中に取り出されたイオンビームを測定装置107が測定する。
また、偏向磁石6で大きくイオンビームを偏向する必要があるものの、線量検出装置113および電流検出装置114の点検や交換を簡易に行えるというメリットがある。
測定装置207は、線量検出装置213と電流検出装置214がこの順でビーム進行方向に直列に配置されている。
電流検出装置214は、DCCTのようにイオンビーム電流を非破壊で測定できる検出装置により構成されている。
電離箱やシンチレータのような線量検出器である線量検出装置213を透過してもイオンビームが受ける影響は小さいため、患者やターゲットへのイオンビームの照射中でも常にイオンビームの純度を監視することができる。
例えば、実施例1,2では、イオンビームを偏向磁石6によって全部偏向させて測定し、測定中に照射装置8へイオンビームを到達させない構成としたが、これに限らず、偏向磁石6によって一部のイオンビームは測定装置7,107へ向かって偏向させ、残りのイオンビームはそのまま照射装置8へ到達する構成としてもよい。この場合、偏向磁石6から照射装置8の間に開閉可能なビームダンプを備え、照射装置8からイオンビームを照射するときはビームダンプを開状態として照射し、照射装置8からイオンビームを照射させないときはビームダンプを閉状態にしてイオンビームを遮断すればよい。この場合も実施例1,2と同一の作用効果を奏することができる。
更に、イオン源と加速器が一体となったレーザ加速の場合は、本発明におけるイオン源と加速器とを含むと定義されるため、当然本発明の技術範囲に含まれる。
2…イオン源
4…線形加速器
5…円形加速器
8…照射装置
10…制御装置
13…線量検出装置
14…電流検出装置
31…測定処理部
Claims (9)
- 荷電粒子を加速してイオンビームとする加速器と、
前記加速器で加速された前記イオンビームを照射する照射装置と、
前記加速器および前記照射装置を制御する制御装置とを備えたイオンビーム照射システムであって、
前記加速器で加速された前記イオンビームの線量を検出する線量検出装置と、
前記線量検出装置を通過した前記イオンビームの電流を検出する電流検出装置と、
前記線量検出装置の線量検出値と前記電流検出装置の電流検出値に基づいて前記イオンビームの純度を測定する測定処理部とを備えた
イオンビーム照射システム。 - 前記電流検出装置は、前記線量検出装置を通過した前記イオンビームのうち80%以上を検出できる位置に配置された
請求項1記載のイオンビーム照射システム。 - 前記電流検出装置は、ファラデーカップにより構成されている
請求項2記載のイオンビーム照射システム。 - 前記測定処理部は、前記線量検出装置により所定時間継続して検出した線量検出値を積分して線量積分値を算出し、前記電流検出装置により所定時間継続して検出した電流検出値を積分して電流積分値を算出して、前記線量積分値と前記電流積分値に基づいて前記イオンビームの純度を判定する構成である
請求項1、2、または3記載のイオンビーム照射システム。 - 前記測定処理部は、前記線量積分値を電流積分値で除算して前記純度を判定する構成である
請求項4記載のイオンビーム照射システム。 - 前記加速器はイオン種の異なるイオンビームを切り替えて加速するものであり、
前記制御装置は前記イオンビームのイオン種を切り替えるものであるイオンビーム照射システムであって、
前記制御装置は、前記測定処理部の測定結果が予め決められた許容値以下の場合に前記照射装置を動作させるように制御する構成である
請求項1から5のいずれか1つに記載のイオンビーム照射システム。 - 荷電粒子を加速してイオンビームとする加速器と、前記加速器で加速された前記イオンビームを照射する照射装置と、前記加速器および前記照射装置を制御する制御装置とを備えたイオンビーム照射システムを用い、
前記加速器で加速された前記イオンビームの線量を線量検出装置により検出し、
前記線量検出装置を通過した前記イオンビームの電流を電流検出装置により検出し、
前記線量検出装置の線量検出値と前記電流検出装置の電流検出値に基づいて前記イオンビームの純度を測定処理部により測定する
イオンビーム純度測定方法。 - 加速器で加速されたイオンビームの線量を検出する線量検出装置と、
前記線量検出装置を通過した前記イオンビームの電流を検出する電流検出装置と、
前記線量検出装置の線量検出値と前記電流検出装置の電流検出値に基づいて前記イオンビームの純度を測定する測定処理部とを備えた
イオンビーム純度測定装置。 - コンピュータを、
加速器で加速されたイオンビームの線量を検出するイオンビーム線量検出手段と、
前記イオンビーム線量検出手段を通過した前記イオンビームの電流を検出するイオンビーム電流検出手段と、
前記イオンビーム線量検出手段の線量検出値と前記イオンビーム電流検出手段の電流検出値に基づいて前記イオンビームの純度を測定する測定処理部として機能させる
イオンビーム純度測定プログラム。
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