JPH0562799A - 荷電粒子装置 - Google Patents
荷電粒子装置Info
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- JPH0562799A JPH0562799A JP25300591A JP25300591A JPH0562799A JP H0562799 A JPH0562799 A JP H0562799A JP 25300591 A JP25300591 A JP 25300591A JP 25300591 A JP25300591 A JP 25300591A JP H0562799 A JPH0562799 A JP H0562799A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、取り出し時間の長短に関係なく
荷電粒子を順次荷電変換部に巾広く当て通過させ、その
結果、取り出し効率の高い、長寿命荷電変換部を有する
荷電粒子装置を得ることを目的としている。 【構成】 この発明に係る荷電粒子装置は、荷電粒子線
がリングを一周回する間に、その粒子線、又はその一部
が荷電変換部４に、より速く寄る様にするため、周回粒
子線３に整数共鳴を起こさせる共鳴引起し装置７をバン
プ磁石に代えてリングに搭載したものである。
荷電粒子を順次荷電変換部に巾広く当て通過させ、その
結果、取り出し効率の高い、長寿命荷電変換部を有する
荷電粒子装置を得ることを目的としている。 【構成】 この発明に係る荷電粒子装置は、荷電粒子線
がリングを一周回する間に、その粒子線、又はその一部
が荷電変換部４に、より速く寄る様にするため、周回粒
子線３に整数共鳴を起こさせる共鳴引起し装置７をバン
プ磁石に代えてリングに搭載したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばがん治療のた
めに使用される放射線、物理実験のために使用される粒
子線等を供給する荷電粒子装置に関するものである。
めに使用される放射線、物理実験のために使用される粒
子線等を供給する荷電粒子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】荷電変換装置を用いて遅いビーム取り出
しを行っている従来のものとしては、例えば文献「Ａ
Ｐｒｏｔｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｒ ｆｏｒＭｅｄ
ｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（Ｎｕｃｌｅａ
ｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ
ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ＲｅｓｅａｒｃｈＢ２４／２５
’８７，１０８７）、「荷電変換反応を用いたシンク
ロトロンからの遅い取り出し方法」（原子核研究Ｖｏ
ｌ．３５ ＮＯ．５ ’７９）に示されたものがある。
しを行っている従来のものとしては、例えば文献「Ａ
Ｐｒｏｔｏｎ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｒ ｆｏｒＭｅｄ
ｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（Ｎｕｃｌｅａ
ｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ
ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ＲｅｓｅａｒｃｈＢ２４／２５
’８７，１０８７）、「荷電変換反応を用いたシンク
ロトロンからの遅い取り出し方法」（原子核研究Ｖｏ
ｌ．３５ ＮＯ．５ ’７９）に示されたものがある。
【０００３】図４に示す様に、従来のものの主要機能構
成は、リングの主要構成の偏向電磁石１と四極電磁石
２、リング内を周回する荷電粒子線３、荷電粒子線３の
軌道より少々はずれた所におかれた荷電変換装置の荷電
変換部４、荷電粒子線３の閉軌道を荷電変換部４に寄せ
るためのバンプ磁石５、及び荷電変換後の粒子線６をリ
ング外へ取り出す粒子線取出し装置８による。リング内
を周回中の荷電粒子線３、例えばＨ- ビームを、荷電変
換部４、例えば炭素箔に当てるために、バンプ磁石５を
励磁することによって、荷電粒子線３の閉軌道は荷電変
換部４に徐々に寄せられる。この寄せられる工程におい
て、荷電粒子線３の内、荷電変換部４に当たり通過した
荷電変換後の荷電粒子線６は、Ｈ- からＨ+ に変り、そ
れに伴って下流の粒子線取出し装置８によってリング外
へと取り出される。
成は、リングの主要構成の偏向電磁石１と四極電磁石
２、リング内を周回する荷電粒子線３、荷電粒子線３の
軌道より少々はずれた所におかれた荷電変換装置の荷電
変換部４、荷電粒子線３の閉軌道を荷電変換部４に寄せ
るためのバンプ磁石５、及び荷電変換後の粒子線６をリ
ング外へ取り出す粒子線取出し装置８による。リング内
を周回中の荷電粒子線３、例えばＨ- ビームを、荷電変
換部４、例えば炭素箔に当てるために、バンプ磁石５を
励磁することによって、荷電粒子線３の閉軌道は荷電変
換部４に徐々に寄せられる。この寄せられる工程におい
て、荷電粒子線３の内、荷電変換部４に当たり通過した
荷電変換後の荷電粒子線６は、Ｈ- からＨ+ に変り、そ
れに伴って下流の粒子線取出し装置８によってリング外
へと取り出される。
【０００４】一方、荷電変換部４をかすめもしないもの
は、荷電変換を受けないので、さらにリング中を周回す
る。最終的には、理想的な場合、全ての周回荷電粒子線
３は、荷電変換部４を通過してリング外へと取り出され
る。
は、荷電変換を受けないので、さらにリング中を周回す
る。最終的には、理想的な場合、全ての周回荷電粒子線
３は、荷電変換部４を通過してリング外へと取り出され
る。
【０００５】尚、取り出し装置８は、そこを通過する粒
子の電荷によって、粒子を周回軌道又は取り出し軌道へ
導く。
子の電荷によって、粒子を周回軌道又は取り出し軌道へ
導く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、一周
回当りに荷電粒子線が荷電変換部に寄る距離は、閉軌道
の寄る速さ［ｍ／ｓ］×周回時間［ｓ］で、その典型的
な値として１０-9ｍ前後である。荷電粒子線は、荷電変
換部をこの値分かすめることになる。一方、この変換部
のかすめられる部分、即ち、縁部に荷電粒子線から見て
実効的な一様な厚さ（例えば５×１０-7ｍ）を持たせる
必要がある。
回当りに荷電粒子線が荷電変換部に寄る距離は、閉軌道
の寄る速さ［ｍ／ｓ］×周回時間［ｓ］で、その典型的
な値として１０-9ｍ前後である。荷電粒子線は、荷電変
換部をこの値分かすめることになる。一方、この変換部
のかすめられる部分、即ち、縁部に荷電粒子線から見て
実効的な一様な厚さ（例えば５×１０-7ｍ）を持たせる
必要がある。
【０００７】何故ならば、厚さの薄い部分では、Ｈ0 へ
の変換率が増加する。Ｈ0 粒子は電磁気力では制御され
得ないので、この一様性を損なうことは取り出し効率を
損なうことを意味する。この様な徴視的な寸法で、炭素
箔の縁部分を一様の厚さに作ることには、非常な困難を
伴う。
の変換率が増加する。Ｈ0 粒子は電磁気力では制御され
得ないので、この一様性を損なうことは取り出し効率を
損なうことを意味する。この様な徴視的な寸法で、炭素
箔の縁部分を一様の厚さに作ることには、非常な困難を
伴う。
【０００８】又、この場合、荷電粒子線が、荷電変換部
の縁部のみをかすめるため、縁部の厚さの一様性は、荷
電粒子線との相互作用で消耗されやすい。
の縁部のみをかすめるため、縁部の厚さの一様性は、荷
電粒子線との相互作用で消耗されやすい。
【０００９】この発明は、上記の様な問題点を解消する
ためになされたもので、取り出し時間の長短に関係なく
荷電粒子を順次荷電変換部に巾広く当て通過させ得る、
その結果、取り出し効率の高い、長寿命荷電変換部を有
する荷電粒子装置を得ることを目的としている。
ためになされたもので、取り出し時間の長短に関係なく
荷電粒子を順次荷電変換部に巾広く当て通過させ得る、
その結果、取り出し効率の高い、長寿命荷電変換部を有
する荷電粒子装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
装置は、荷電粒子線を蓄積する機能を有するリングに、
荷電粒子線に整数共鳴を起こさせる共鳴引起し装置と、
荷電粒子線の持つ電荷を別電荷に変換する荷電変換装置
と、別電荷の荷電粒子線をリング外へ取り出す粒子線取
出し装置を搭載したものである。
装置は、荷電粒子線を蓄積する機能を有するリングに、
荷電粒子線に整数共鳴を起こさせる共鳴引起し装置と、
荷電粒子線の持つ電荷を別電荷に変換する荷電変換装置
と、別電荷の荷電粒子線をリング外へ取り出す粒子線取
出し装置を搭載したものである。
【００１１】
【作用】この発明によれば、粒子線に整数共鳴を起こさ
せる共鳴引き起こし装置を、バンプ磁石に代えてリング
に搭載したことで、荷電粒子線がリングを一周回する間
に、粒子線又はその一部が荷電変換装置に、より速く寄
る様になるため荷電粒子取り出し効率が高くなるととも
に、荷電変換部の長寿命化が計れる。
せる共鳴引き起こし装置を、バンプ磁石に代えてリング
に搭載したことで、荷電粒子線がリングを一周回する間
に、粒子線又はその一部が荷電変換装置に、より速く寄
る様になるため荷電粒子取り出し効率が高くなるととも
に、荷電変換部の長寿命化が計れる。
【００１２】
【実施例】図１に本発明の一実施例による荷電粒子装置
の概略構成を示す。本構成機器１，２，３，４，５，
６，８は従来のものと同様であり、その機能も同様であ
る。荷電粒子線３を、荷電変換部４へ寄せる手段として
従来のバンプ磁石５の代わりに、共鳴引起し装置７を使
用している。この様な共鳴を起こさせる装置を示した文
献として、「Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ
ＴｈｉｒｄＯｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｅｘｔ
ｒａｃｔｉｏｎ ａｔ ＴＡＲＮ ２ｎｄ」（ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．ＮＳ−３２，ＮＯ．５’８
５，２４３６）がある。整数共鳴、例えば３次の共鳴の
場合、それを共鳴引起し装置７として、六極電磁石が使
用される。その時の荷電変換部４直前での周回荷電粒子
線の位相状態を図２に示す。荷電粒子線の水平方向（ｘ
方向）のベータトロン振動数νx を１／３の整数倍の値
νr （整数共鳴）に近づけると、ｘ軸上の位相空間で三
角形の安定領域１１が作られる。その面積は凡そ （νx −νr ）2 ／ｓ2 （ｓ：六極電磁石の磁場の強さを表わす量）に比例す
る。
の概略構成を示す。本構成機器１，２，３，４，５，
６，８は従来のものと同様であり、その機能も同様であ
る。荷電粒子線３を、荷電変換部４へ寄せる手段として
従来のバンプ磁石５の代わりに、共鳴引起し装置７を使
用している。この様な共鳴を起こさせる装置を示した文
献として、「Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ
ＴｈｉｒｄＯｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｅｘｔ
ｒａｃｔｉｏｎ ａｔ ＴＡＲＮ ２ｎｄ」（ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｕｃｌｅａｒ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．ＮＳ−３２，ＮＯ．５’８
５，２４３６）がある。整数共鳴、例えば３次の共鳴の
場合、それを共鳴引起し装置７として、六極電磁石が使
用される。その時の荷電変換部４直前での周回荷電粒子
線の位相状態を図２に示す。荷電粒子線の水平方向（ｘ
方向）のベータトロン振動数νx を１／３の整数倍の値
νr （整数共鳴）に近づけると、ｘ軸上の位相空間で三
角形の安定領域１１が作られる。その面積は凡そ （νx −νr ）2 ／ｓ2 （ｓ：六極電磁石の磁場の強さを表わす量）に比例す
る。
【００１３】νをよりνr へ近づけると、安定領域１１
は縮まり、荷電粒子線の内、この安定流域より外周方向
へ外れた粒子線は、３ヶの振巾増大粒子の軌道１２に沿
って振巾を増大する。荷電変換部４に当る直前の位置Ａ
にある粒子は、リングを３周回する間に、位置Ｂ，Ｃ，
Ｄと移動する。
は縮まり、荷電粒子線の内、この安定流域より外周方向
へ外れた粒子線は、３ヶの振巾増大粒子の軌道１２に沿
って振巾を増大する。荷電変換部４に当る直前の位置Ａ
にある粒子は、リングを３周回する間に、位置Ｂ，Ｃ，
Ｄと移動する。
【００１４】従って、外周方向に外れた粒子線は、荷電
変換部４に巾Ｌ１４を持って当ることとなる。この巾Ｌ
１４は、凡そ ｓ×（閉軌道と荷電変換部との距離）2 に比例している。
変換部４に巾Ｌ１４を持って当ることとなる。この巾Ｌ
１４は、凡そ ｓ×（閉軌道と荷電変換部との距離）2 に比例している。
【００１５】この巾Ｌ１４の値は、六極電磁石の磁場強
度、及び上記の距離の選び方で決め得る。尚、取り出し
時間の長短の制御は、νx をνr に遅く近づけるか、速
く近づけるかによる。
度、及び上記の距離の選び方で決め得る。尚、取り出し
時間の長短の制御は、νx をνr に遅く近づけるか、速
く近づけるかによる。
【００１６】さらに、この場合は巾Ｌ１４は凡そ１０-2
ｍ前後のものとして設計される。荷電変換部の箔とし
て、１ｃｍ四方以上・厚さ（例えば、５×１０-7ｍは〜
１００μｇ／ｃｍ2 相当）一様のものは、容易に製作可
能である。そして、また荷電変換部の縁部の一様性は必
要としない。何故ならば、縁部を通過する荷電粒子数の
割合は問題となる量でない。
ｍ前後のものとして設計される。荷電変換部の箔とし
て、１ｃｍ四方以上・厚さ（例えば、５×１０-7ｍは〜
１００μｇ／ｃｍ2 相当）一様のものは、容易に製作可
能である。そして、また荷電変換部の縁部の一様性は必
要としない。何故ならば、縁部を通過する荷電粒子数の
割合は問題となる量でない。
【００１７】荷電粒子線に整数共鳴を引起し装置として
３次の共鳴の場合は、六極電磁石を、２次の共鳴の場合
は、八極電磁石がそれぞれ使用される。整数共鳴の種類
によって使用される電磁石の極数は変わる。又、その台
数は、一台とは限らない。
３次の共鳴の場合は、六極電磁石を、２次の共鳴の場合
は、八極電磁石がそれぞれ使用される。整数共鳴の種類
によって使用される電磁石の極数は変わる。又、その台
数は、一台とは限らない。
【００１８】図１に示した構成機器の員数、配置やリン
グの型は、その限りにない。図１では、荷電粒子線６を
リング外へ粒子線取出し装置８として、偏向電磁石１を
兼用したが、図３に示す様に専用の偏向装置（例えば偏
向電磁石）を使用することも可能である。
グの型は、その限りにない。図１では、荷電粒子線６を
リング外へ粒子線取出し装置８として、偏向電磁石１を
兼用したが、図３に示す様に専用の偏向装置（例えば偏
向電磁石）を使用することも可能である。
【００１９】荷電粒子線３としては、Ｈ- 以外にも例え
ばＨ2 +や、イオンでは１個ないし２この電子を有したも
のは、荷電変換部４で荷電変換するので、使用すること
が可能である。従って、荷電粒子としては特定しない。
ばＨ2 +や、イオンでは１個ないし２この電子を有したも
のは、荷電変換部４で荷電変換するので、使用すること
が可能である。従って、荷電粒子としては特定しない。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、荷電
変換部に巾広く荷電粒子線を当る様に構成したので、荷
電変換部の箔１ｃｍ四方以上の薄膜は容易に製作可能で
あり、荷電粒子線との相互作用による箔の消耗の問題も
なくなった。
変換部に巾広く荷電粒子線を当る様に構成したので、荷
電変換部の箔１ｃｍ四方以上の薄膜は容易に製作可能で
あり、荷電粒子線との相互作用による箔の消耗の問題も
なくなった。
【００２１】さらに、荷電粒子線が荷電変換部と相互作
用する巾は、取り出し時間の長短によらないので、取り
出し時間は取り出し粒子線の用途に応じて長短し得る。
用する巾は、取り出し時間の長短によらないので、取り
出し時間は取り出し粒子線の用途に応じて長短し得る。
【図１】この発明の実施例の遅い取り出しの機能を有す
る荷電粒子装置の概略構成図である。
る荷電粒子装置の概略構成図である。
【図２】３次共鳴状態での荷電変換部直前での周回荷電
粒子の位相を示す位相状態図である。
粒子の位相を示す位相状態図である。
【図３】取り出し装置して複数の専用の偏向電磁石を組
み合わせた場合の実施例の概略構成図である。
み合わせた場合の実施例の概略構成図である。
【図４】従来の遅い取り出しの機能を有する荷電粒子装
置の概略構成図である。
置の概略構成図である。
３ 荷電粒子線 ４ 荷電変換部 ６ 荷電変換後の荷電粒子線 ７ 共鳴引起し装置 ８ 粒子線取出し装置
Claims (1)
- 【請求項１】 荷電粒子線を蓄積する機能を有するリン
グに、荷電粒子線に整数共鳴を起こさせる共鳴引起し装
置と、荷電粒子線の持つ電荷を別電荷に変換する荷電変
換装置と、別電荷の荷電粒子線をリング外へ取り出す粒
子線取出し装置を搭載したことを特徴とする荷電粒子装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25300591A JP3248737B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 荷電粒子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25300591A JP3248737B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 荷電粒子装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562799A true JPH0562799A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3248737B2 JP3248737B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=17245168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25300591A Expired - Fee Related JP3248737B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 荷電粒子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3248737B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014209485A (ja) * | 2014-05-26 | 2014-11-06 | ザクリトエ アクツィアニェールナエ オーブシチェストヴォ プロトム | 多方向荷電粒子線癌治療方法及び装置 |
| CN115866868A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-28 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种基于电荷交换的非线性共振引出系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7441000B2 (ja) | 2018-11-05 | 2024-02-29 | 日立Astemo株式会社 | プロペラシャフトおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25300591A patent/JP3248737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014209485A (ja) * | 2014-05-26 | 2014-11-06 | ザクリトエ アクツィアニェールナエ オーブシチェストヴォ プロトム | 多方向荷電粒子線癌治療方法及び装置 |
| CN115866868A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-28 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种基于电荷交换的非线性共振引出系统 |
| CN115866868B (zh) * | 2022-11-21 | 2023-10-03 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种基于电荷交换的非线性共振引出系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3248737B2 (ja) | 2002-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |