JPH0888098A - Cyclotron and its accelerating procedure - Google Patents
Cyclotron and its accelerating procedureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、医療用に使用される粒
子線加速器及び加速方法に関し、特に、サイクロトロン
及びその加速方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle beam accelerator and an acceleration method used for medical purposes, and more particularly to a cyclotron and an acceleration method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、この種の粒子線加速器は、加速さ
れる粒子ビームの性質を利用して、医療分野等種々の分
野で多用される傾向にある。例えば、陽子ビームを用い
たＰＩＸＥ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｘ−
ｒａｙ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、即ち、粒子線励起Ｘ線法
は、バンデグラーフ加速器等から取り出された陽子ビー
ムを対象となる試料に照射することによって発生するＸ
線を測定し、試料中に含まれている元素をｐｐｍの感度
以上で一度に分析することができる。この場合、試料の
量は極めて少量（数マイクログラム）程度でよい。この
ため、このＰＩＸＥは、医学、歯学、生物学のみなら
ず、環境汚染検査、大気汚染検査、考古学調査、文化財
調査、半導体の分野、或いは、金属学等、幅広い分野で
利用されつつある。特に、ＰＩＸＥは生体中の微量金属
元素に対して感度が高く、生体中の微量金属元素の濃度
に生体の病状が反映されるため、医療分野での利用価値
は非常に高い。2. Description of the Related Art Recently, a particle beam accelerator of this kind tends to be widely used in various fields such as the medical field by utilizing the property of an accelerated particle beam. For example, PIXE (Particle Induced X-) using a proton beam.
Ray Emission), that is, the particle beam excited X-ray method is an X generated by irradiating a target sample with a proton beam extracted from a Van de Graaff accelerator or the like.
The line can be measured and the elements contained in the sample can be analyzed at once with a sensitivity of ppm or higher. In this case, the amount of the sample may be extremely small (several micrograms). Therefore, this PIXE is being used not only in medicine, dentistry, and biology but also in a wide range of fields such as environmental pollution inspection, air pollution inspection, archeological survey, cultural property survey, semiconductor field, and metallurgy. . In particular, PIXE has a high sensitivity to trace metal elements in the living body and the concentration of the trace metal elements in the living body reflects the medical condition of the living body, so that it has a very high utility value in the medical field.
【０００３】一方、粒子線加速器として小型サイクロト
ロンを使用し、このサイクロトロンから取り出された陽
子ビーム或いは重陽子ビームを用いたＰＥＴ（Ｐｏｓｉ
ｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ）、
即ち、陽電子断層撮影方法も、医療分野において広く使
用されている。このＰＥＴでは、サイクロトロンから取
り出された陽子ビーム或いは重陽子ビームから軽元素の
陽電子放出放射性同位元素（ＲＩ）を得、この同位元素
からの陽電子が消滅する際に発生する一対のγ線を同時
に計数し、γ線の同時計数分布から陽電子画像、即ち、
生体機能画像を作成している。このＰＥＴは、癌の診
断、早期発見、痴呆症及び心臓病の診断、その他、各器
官の機能診断を行うために有効であり、今後の高齢化社
会にとって重要な役目を果たすことができるものと期待
されている。On the other hand, a small cyclotron is used as a particle beam accelerator, and PET (Posi) using a proton beam or a deuteron beam extracted from this cyclotron is used.
tron Emission Tomography),
That is, the positron tomography method is also widely used in the medical field. In this PET, a positron-emitting radioisotope (RI) of a light element is obtained from a proton beam or deuteron beam extracted from a cyclotron, and a pair of γ-rays generated when positrons from this isotope disappear are simultaneously counted. Then, from the coincidence count distribution of γ rays, a positron image, that is,
Creating bio-functional images. This PET is effective for cancer diagnosis, early detection, diagnosis of dementia and heart disease, and other functional diagnosis of each organ, and can play an important role in the future aging society. Is expected.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したことからも明
らかな通り、ＰＩＸＥ及びＰＥＴには、互いに異なる粒
子線加速器が使用されている。これは、ＰＩＸＥでは、
３ＭｅＶの陽子エネルギーで検出感度が最も高いのに反
し、ＰＥＴでは、約１０ＭｅＶ以上の陽子ビーム、或い
は、約６ＭｅＶ以上の重陽子ビームを必要とするからで
あり、従来の粒子線加速器は、上記した異なるエネルギ
ーのビームを発生するには、不向きであるためである。As is clear from the above, different particle beam accelerators are used for PIXE and PET. This is in PIXE
This is because, while the detection sensitivity is highest at a proton energy of 3 MeV, PET requires a proton beam of about 10 MeV or more, or a deuteron beam of about 6 MeV or more, and the conventional particle beam accelerator described above. This is because it is not suitable for generating beams of different energies.
【０００５】例えば、バンデグラーフ加速器は、３Ｍｅ
Ｖのエネルギーを持つ陽子ビームを発生させることがで
きるが、１０ＭｅＶ以上のエネルギーを持つ陽子ビーム
を発生させることは、設計上、難点が多い。他方、１２
ＭｅＶ程度のエネルギーを有する正イオンを加速する小
型サイクロトロンは、３ＭｅＶのエネルギーを有する陽
子だけを取り出すには、難点が多い。For example, the Van De Graaf accelerator is 3 Me
Although it is possible to generate a proton beam having an energy of V, generating a proton beam having an energy of 10 MeV or more has many design problems. On the other hand, 12
A small cyclotron that accelerates positive ions having an energy of about MeV has many difficulties in extracting only protons having an energy of 3 MeV.
【０００６】しかしながら、一台の粒子線加速器を用い
て、ＰＩＸＥ及びＰＥＴの双方を行うことができれば、
この種の粒子線加速器のコストを低減することができる
と共に、ユーザの種々の要求にも充分に対処できるもの
と考えられる。However, if both PIXE and PET can be performed using one particle beam accelerator,
It is considered that the cost of this type of particle beam accelerator can be reduced and at the same time, various requirements of users can be sufficiently dealt with.
【０００７】本発明の目的は、ＰＩＸＥ及びＰＥＴの双
方を行うことができる粒子線加速器を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a particle beam accelerator capable of performing both PIXE and PET.
【０００８】本発明の他の目的は、ＰＩＸＥ及びＰＥＴ
のいずれにも対処できる加速方法を提供することであ
る。Another object of the present invention is PIXE and PET.
It is to provide an acceleration method that can deal with any of the above.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、粒子を
加速するサイクロトロンにおいて、前記粒子として、負
イオンの水素分子を発生する負イオン源と、該負イオン
の水素分子を磁場及びＲＦ周波数を加えた状態で加速す
る加速手段と、前記加速された負イオンの水素分子を受
け、当該負イオンの水素分子のエネルギーの半分のエネ
ルギーを有する陽子ビームを取り出す手段とを有するサ
イクロトロンが得られる。According to the present invention, in a cyclotron for accelerating particles, a negative ion source for generating negative ion hydrogen molecules as the particles, and the negative ion hydrogen molecules for the magnetic field and the RF frequency. A cyclotron having an accelerating means for accelerating in the state of adding and a means for receiving the accelerated negative ion hydrogen molecule and extracting a proton beam having half the energy of the negative ion hydrogen molecule is obtained.
【００１０】更に、本発明によれば、サイクロトロンに
おける磁場の強度、及び、ＲＦ周波数を一定にした状態
で、負イオンの水素原子、及び、負イオンの水素分子を
互いに異なる第１及び第２の加速モードでそれぞれ加速
した後、それぞれ正イオンに変えた状態でサイクロトロ
ンから引き出し、互いに異なるエネルギーの陽子ビーム
を同時に生成する加速方法が得られる。Further, according to the present invention, the negative ion hydrogen atom and the negative ion hydrogen molecule are different from each other under the condition that the magnetic field strength and the RF frequency in the cyclotron are constant. After accelerating in the accelerating mode, each cation is extracted from the cyclotron in the state of being changed into positive ions, and a proton beam of different energy is simultaneously generated.
【００１１】[0011]
【作用】本発明では、負イオンの水素分子、負イオンの
重水素原子を単一の粒子線加速器で加速し、エネルギー
の異なる陽子ビーム、重陽子ビームを同時に、または、
個別に粒子線加速器から取り出すことができ、ＰＩＸ
Ｅ、ＰＥＴ等、用途に応じたエネルギーを有する粒子線
が得られる。In the present invention, a negative ion hydrogen molecule and a negative ion deuterium atom are accelerated by a single particle beam accelerator to simultaneously generate a proton beam and a deuteron beam having different energies, or
Can be individually taken out from the particle beam accelerator, PIX
Particle beams having energies such as E and PET depending on the application can be obtained.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１を参照すると、本発明の一実施例に係
るサイクロトロンは、紙面に対して垂直方向に磁場をか
けるために、一定間隔のギャップを挟んで配置された一
対の磁極１１（図では一方の磁極のみが示されてい
る）、及び、ギャップ内に配置された一対の加速電極、
即ち、ディー１２とを備えている。磁極１１及びギャッ
プは図示されているように、円形形状を有している。Referring to FIG. 1, a cyclotron according to an embodiment of the present invention includes a pair of magnetic poles 11 (in the drawing, a pair of magnetic poles 11 arranged with a gap between them fixed in order to apply a magnetic field in a direction perpendicular to the plane of the drawing). Only one pole is shown), and a pair of accelerating electrodes placed in the gap,
That is, it has a dee 12. The magnetic pole 11 and the gap have a circular shape as shown.
【００１４】また、磁極１１によって規定されるギャッ
プの中央部近傍には、後述するイオン源１３が設けら
れ、且つ、ギャップの円周方向外側には、炭素薄膜１４
が位置付けられている。An ion source 13 described later is provided near the center of the gap defined by the magnetic poles 11, and a carbon thin film 14 is provided outside the gap in the circumferential direction.
Is positioned.
【００１５】ここで、粒子は、良く知られているよう
に、サイクロトロンのギャップ中でサイクロトロン振動
数ωp で円運動する。このサイクロトロン振動数ω
p は、次式によってあらわされる。Here, as is well known, the particles circularly move at the cyclotron frequency ω p in the gap of the cyclotron. This cyclotron frequency ω
p is represented by the following equation.
【００１６】 ωp ＝Ｂ・ｚp ・ｃ／ｍp （１） （但し、Ｂは磁場の磁束密度、ｚp は粒子の電荷数、ｃ
は素電荷、ｍp は粒子の質量を示している。） 例えば、（１）式において、粒子の電荷数ｚp は一価の
負イオンを加速する場合、１である。Ω p = B · z p · c / m p (1) (where B is the magnetic flux density of the magnetic field, z p is the number of charges of the particle, and c
Is the elementary charge and m p is the mass of the particle. ) For example, in the formula (1), the number z p of charges of particles is 1 when accelerating monovalent negative ions.
【００１７】また、磁場ＢをＲＦ角周波数ωRFの電磁石
を用いて発生させた場合、このＲＦ角周波数ωRFとサイ
クロトロン振動数ωp の間に、 ωRF ＝ｎ・ωp （２） の関係が成立すると、サイクロトロンで加速される粒子
のエネルギーＥp は次式によってあらわすことができ
る。Further, when the magnetic field B generated by using RF angular frequency omega RF electromagnets, during the RF angular frequency omega RF cyclotron vibration number ω p, ω RF = n · ω p of (2) When the relationship is established, the energy E p of the particles accelerated by the cyclotron can be expressed by the following equation.
【００１８】 Ｅp ＝（Ｒ2 ・ｍp ・ωRF 2 ）／（２・ｎ2 ） （３） （但し、Ｒは粒子の軌道半径をあらわしている。） 上記（１）及び（２）式からも明らかな通り、（ｎ／ｍ
p ）が等しければ、磁場Ｂ及びＲＦ角周波数ωRFが一定
のもとで、異なった質量の粒子を同一のサイクロトロン
により加速することができる。E p = (R 2 · mp · ω RF 2 ) / (2 · n 2 ) (3) (where R represents the orbital radius of the particle.) Equations (1) and (2) above As is clear from (n / m
If p ) are equal, under the constant magnetic field B and RF angular frequency ω RF , particles with different masses can be accelerated by the same cyclotron.
【００１９】例えば、水素原子に電子をつけた形であら
わされる負イオンの水素原子に対しては、ｎを２に選ん
で加速する加速モード（ここでは、第１の加速モード或
いはＨ２加速モードと呼ぶ）で加速することができる。For example, for a negative ion hydrogen atom represented by adding electrons to a hydrogen atom, n is set to 2 to accelerate the acceleration mode (here, the first acceleration mode or the H2 acceleration mode is used). You can accelerate by calling).
【００２０】一方、重水素原子に電子をつけた形であら
わされる負イオンの重水素原子、及び、負イオンの水素
分子に対しては、ｎを４に選んで加速する加速モード
（ここでは、第２の加速モード或いはＨ４加速モードと
呼ぶ）で加速すれば、磁場Ｂ及びＲＦ角周波数ωRFを第
１の加速モードの際と変化させることなく加速できる。
これは、第１及び第２の加速モードにおける（ｎ／
ｍp ）がいずれも２に等しいからである。On the other hand, for a deuterium atom of a negative ion, which is represented by adding electrons to a deuterium atom, and a hydrogen molecule of a negative ion, n is selected as 4 and an acceleration mode (here, By accelerating in the second acceleration mode or the H4 acceleration mode), the magnetic field B and the RF angular frequency ω RF can be accelerated without changing from those in the first acceleration mode.
This is (n / in the first and second acceleration modes).
This is because both m p ) are equal to 2.
【００２１】また、（３）式からも理解できるように、
第２の加速モードで加速された重水素原子及び水素分子
のエネルギーは第１の加速モードで加速された水素原子
のエネルギーの半分になる。Further, as can be understood from the equation (3),
The energies of deuterium atoms and hydrogen molecules accelerated in the second acceleration mode are half the energies of hydrogen atoms accelerated in the first acceleration mode.
【００２２】上記した点を考慮して、図１に示された実
施例では、イオン源１３として負イオンの粒子を発生す
る負イオン源を使用し、更に、炭素薄膜１４は粒子の軌
道半径Ｒの位置Ｐ１に配置されている。In consideration of the above points, in the embodiment shown in FIG. 1, a negative ion source for generating negative ion particles is used as the ion source 13, and the carbon thin film 14 has a particle orbit radius R. Is arranged at the position P1.
【００２３】まず、図示された粒子加速器が、第１の加
速モードで負イオンの水素原子を加速するために使用さ
れる場合について説明する。この場合、負イオン源１３
からは、負イオンの水素原子が加速器内に引き出され、
第１の加速モードで定まる条件のもとに加速される。加
速された負イオンの水素原子は炭素薄膜１４に衝突する
ことにより陽子ビーム（Ｈ＋）となって、Ｏ1 を中心と
する軌道半径Ｒに沿って回転し、Ｄ2 の方向に放出され
る。この時の陽子ビームのエネルギーをＥであらわす
と、この実施例では、Ｅ＝１２ＭｅＶとなるようにして
いる。First, the case where the illustrated particle accelerator is used for accelerating negatively-charged hydrogen atoms in the first acceleration mode will be described. In this case, the negative ion source 13
From, negative ion hydrogen atoms are extracted into the accelerator,
The vehicle is accelerated under the conditions defined in the first acceleration mode. The accelerated negative ion hydrogen atoms collide with the carbon thin film 14 to become a proton beam (H + ), which rotates along the orbital radius R centered on O 1 and is emitted in the direction D 2. When the energy of the proton beam at this time is represented by E, in this embodiment, E = 12 MeV.
【００２４】この例の場合、Ｄ2 方向に放出された陽子
ビームは、ＰＥＴ診断用のターゲット１８に照射され、
ＰＥＴ診断のための陽電子放出放射性同位元素を生成す
るために使用される。In the case of this example, the proton beam emitted in the D2 direction is irradiated onto the target 18 for PET diagnosis,
Used to generate positron emitting radioisotopes for PET diagnostics.
【００２５】次に、図示された粒子加速器が、第２の加
速モードで水素分子を加速するために使用される場合に
ついて説明する。この場合、負イオン源１３は、供給さ
れた水素ガスを負イオンの水素分子にしてギャップ中央
部に導く。負イオン源１３から引き出された負イオンの
水素分子は、第２の加速モードで加速され、加速円軌道
の中心Ｏ0 から軌道半径Ｒの位置Ｐ１に置かれた炭素薄
膜１４に衝突することによって壊れ、水素分子のエネル
ギーの半分のエネルギーを持った２個の陽子になる。こ
の陽子は粒子の加速円軌道の中心Ｏ0 と位置Ｐ１の延長
線上の点Ｏ2 を中心にした軌道半径Ｒ／２によって定ま
るＤ１の方向へ放出される。この時の陽子ビームのエネ
ルギーはＥ／４、即ち、３ＭｅＶとなる。Next, the case where the illustrated particle accelerator is used to accelerate hydrogen molecules in the second acceleration mode will be described. In this case, the negative ion source 13 converts the supplied hydrogen gas into negative ion hydrogen molecules and guides them to the center of the gap. Negative ion hydrogen molecules extracted from the negative ion source 13 are accelerated by the second acceleration mode and broken by colliding with the carbon thin film 14 placed at the position P1 of the orbit radius R from the center O0 of the acceleration circular orbit. , Becomes two protons with half the energy of the hydrogen molecule. The protons are emitted in the direction D1 determined by the orbital radius R / 2 centered at the center O0 of the particle's accelerated circular orbit and the point O2 on the extension line of the position P1. The energy of the proton beam at this time is E / 4, that is, 3 MeV.
【００２６】次に、重水素ガスと微量の水素ガスとの混
合ガスを負イオン源１３に供給し、負イオン源１３から
負イオンの水素分子と、負イオンの重水素原子とが与え
られた場合について説明する。この場合、水素分子と重
水素原子はほぼ同じ質量を有しているから、同様に加速
され、炭素薄膜１４に衝突し、陽子及び重陽子が放出さ
れる。水素分子から得られた陽子は前述したように、軌
道半径がＲ／２でＯ2を中心にして回転し、Ｄ１方向に
Ｅ／４（３ＭｅＶ）のエネルギーで放出される。一方、
負イオンの重水素原子から得られた重陽子はＥ／２（６
ＭｅＶ）のエネルギーを有し、軌道半径がＲで、Ｏ1 を
中心にして回転し、Ｄ２の方向に放出される。Next, a mixed gas of deuterium gas and a trace amount of hydrogen gas was supplied to the negative ion source 13, and the negative ion source 13 gave negative ion hydrogen molecules and negative ion deuterium atoms. The case will be described. In this case, since hydrogen molecules and deuterium atoms have almost the same mass, they are similarly accelerated and collide with the carbon thin film 14 to emit protons and deuterons. As described above, the protons obtained from the hydrogen molecules rotate around O2 with an orbital radius of R / 2, and are emitted at an energy of E / 4 (3 MeV) in the D1 direction. on the other hand,
Deuterons obtained from deuterium atoms of negative ions are E / 2 (6
It has energy of MeV), orbital radius R, and rotates about O1 and is emitted in the direction of D2.
【００２７】上記したように、負イオンの水素分子と、
負イオンの重水素原子とを同時に加速した場合、エネル
ギーＥ／４の陽子ビームとエネルギーＥ／２の重陽子ビ
ーム（Ｄ＋）とを個別に、且つ、同時に取り出すことも
できる。As described above, negative hydrogen molecules,
When the negative ion deuterium atoms are simultaneously accelerated, a proton beam with energy E / 4 and a deuteron beam (D + ) with energy E / 2 can be separately and simultaneously extracted.
【００２８】したがって、Ｄ１方向に放出された陽子ビ
ームを真空ダクト（図示せず）、重コンクリート遮蔽壁
１５を介して、ＰＩＸＥ分析システム２０に導き、生体
試料等の微量元素分析に使用することができる。Therefore, the proton beam emitted in the D1 direction can be guided to the PIXE analysis system 20 via the vacuum duct (not shown) and the heavy concrete shield wall 15 and used for the trace element analysis of biological samples and the like. it can.
【００２９】図示されたＰＩＸＥ分析システム２０は、
試料２１を配置したファラデーカップ２２を備え、この
試料２１に陽子ビームを照射し、試料２１中に含まれる
元素特有のＸ線をＸ線検出器２３によって検出してい
る。この検出結果をコンピュータ２５により分析し、Ｐ
ＩＸＥスペクトルを画像表示する。試料２１が生体試料
の場合、この表示結果から生体の病状等を把握すること
ができる。The illustrated PIXE analysis system 20 is
The sample 21 is provided with a Faraday cup 22, the sample 21 is irradiated with a proton beam, and the X-rays peculiar to the elements contained in the sample 21 are detected by the X-ray detector 23. This detection result is analyzed by the computer 25, and P
Image the IXE spectrum. When the sample 21 is a biological sample, it is possible to grasp the medical condition of the biological body from the display result.
【００３０】他方、Ｄ２方向に放出された重陽子ビーム
はＰＥＴ用ターゲット１８に照射され、前述したターゲ
ットの場合と同様に、陽電子放出放射同位元素を生成す
るために使用される。高いエネルギーを持つ陽子ビーム
及び重陽子ビームの照射によって、ＰＥＴ用ターゲット
１８からγ線及び中性子が発生するが、これらγ線及び
中性子はＰＥＴシステムとＰＩＸＥ分析システム２０と
の間に配置された重コンクリート遮蔽壁１５によって遮
断される。このため、γ線及び中性子は、ＰＩＸＥ分析
システムのＸ線に何等影響を与えず、ＰＩＸＥスペクト
ル上に、γ線及び中性子によるバックグラウンドは生じ
ない。On the other hand, the deuteron beam emitted in the D2 direction is applied to the PET target 18 and is used to generate a positron emitting radiation isotope, as in the case of the above-mentioned target. Irradiation of a proton beam and a deuteron beam having high energy generates γ-rays and neutrons from the PET target 18, and these γ-rays and neutrons are placed between the PET system and the PIXE analysis system 20. It is blocked by the shielding wall 15. Therefore, γ-rays and neutrons have no influence on the X-rays of the PIXE analysis system, and no background due to γ-rays and neutrons is generated on the PIXE spectrum.
【００３１】このように、上記した実施例では、負イオ
ンの重水素原子及び負イオンの水素分子を同時加速し、
炭素薄膜に衝突させることにより、重陽子ビームと、こ
の重陽子ビームのエネルギーの半分のエネルギーを有す
る陽子ビームを各ビームの軌道半径が異なることを利用
して、別々に取り出すことにより、重陽子ビームと陽子
ビームとの同時利用を可能にしている。As described above, in the above-described embodiment, the deuterium atom of the negative ion and the hydrogen molecule of the negative ion are simultaneously accelerated,
By colliding with a carbon thin film, a deuteron beam and a proton beam having half the energy of this deuteron beam are extracted separately by utilizing the different orbital radii of each beam. And the proton beam can be used at the same time.
【００３２】上に述べた実施例では、第２の加速モード
で、負イオンの水素分子と負イオンの重水素原子とを同
時に加速する場合について説明したが、負イオンの水素
分子だけ、或いは、負イオンの重水素原子だけを個々に
加速し、所望の分析に利用することもできる。In the above-described embodiment, the case where the negative ion hydrogen molecule and the negative ion deuterium atom are simultaneously accelerated in the second acceleration mode has been described. However, only the negative ion hydrogen molecule or It is also possible to accelerate only the deuterium atoms of the negative ions individually and utilize them for the desired analysis.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、負イ
オンの水素分子、及び／または負イオンの重水素原子を
一台の粒子線加速器により加速し、互いにエネルギーの
異なる陽子ビーム、重陽子ビームを個別に発生させるこ
とができるため、一台の粒子線加速器を用いて互いに異
なる分析、例えば、ＰＩＸＥ及びＰＥＴを行うことがで
きるという利点がある。As described above, according to the present invention, negative ion hydrogen molecules and / or negative ion deuterium atoms are accelerated by a single particle beam accelerator, and a proton beam and a deuteron having different energies are used. Since the beams can be generated individually, there is an advantage that different analyzes such as PIXE and PET can be performed using one particle beam accelerator.
【図１】本発明の一実施例に係る粒子線加速器を含むシ
ステムを説明するための概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system including a particle beam accelerator according to an embodiment of the present invention.
１１ 磁極 １２ ディー １３ 負イオン源 １４ 炭素薄膜 １５ 重コンクリート遮蔽壁 １８ ＰＥＴ用ターゲット ２０ ＰＩＸＥ分析システム ２１ 試料 ２２ ファラディーカップ ２３ Ｘ線検出器 ２５ コンピュータ 11 magnetic pole 12 dee 13 negative ion source 14 carbon thin film 15 heavy concrete shielding wall 18 target for PET 20 PIXE analysis system 21 sample 22 Faraday cup 23 X-ray detector 25 computer
Claims (4)
源と、該負イオンの水素分子を磁場及びＲＦ周波数を加
えた状態で加速する加速手段と、前記加速された負イオ
ンの水素分子を受け、当該負イオンの水素分子のエネル
ギーの半分のエネルギーを有する陽子ビームを取り出す
手段とを有することを特徴とするサイクロトロン。1. A negative ion source for generating negative ion hydrogen molecules, an accelerating means for accelerating the negative ion hydrogen molecules in a state of applying a magnetic field and an RF frequency, and the accelerated negative ion hydrogen molecules. And a means for extracting a proton beam having an energy half that of the hydrogen molecule of the negative ion.
け、負イオンの水素分子と負イオンの重水素原子とを発
生するイオン源と、前記負イオンの水素分子と重陽子と
を磁場及びＲＦ周波数を加えた状態で同時に加速する加
速手段と、重陽子ビームと、該重陽子ビームのエネルギ
ーの半分のエネルギーを有する陽子ビームを同時に、独
立したポートに引き出す手段とを有することを特徴とす
る粒子線加速器。2. An ion source for receiving a mixed gas of deuterium gas and hydrogen gas to generate negative ion hydrogen molecules and negative ion deuterium atoms, and a magnetic field of the negative ion hydrogen molecules and deuterons. And an acceleration means for simultaneously accelerating in the state of applying an RF frequency, a deuteron beam, and a means for simultaneously drawing out a proton beam having an energy half that of the deuteron beam to independent ports. Particle beam accelerator.
び、ＲＦ周波数を一定にした状態で、負イオンの水素原
子、及び、負イオンの水素分子を加速した後、炭素等の
薄膜を通すことによって電子をはぎ取った状態でサイク
ロトロンから引き出し、エネルギー異なる２種類の陽子
ビームを同時に、別個に生成することを特徴とする加速
方法。3. An electron is produced by accelerating a negative ion hydrogen atom and a negative ion hydrogen molecule with a constant magnetic field strength and RF frequency in a cyclotron, and then passing a thin film of carbon or the like to remove an electron. An acceleration method characterized in that two types of proton beams having different energies are simultaneously and separately produced by extracting from a cyclotron in a stripped state.
を加速する際に、負イオンの重水素原子をも加速し、前
記陽子ビームとは異なるエネルギーを有する重陽子ビー
ムを同時に生成することを特徴とする加速方法。4. The method according to claim 3, wherein when accelerating the hydrogen molecule of the negative ion, the deuterium atom of the negative ion is also accelerated to simultaneously generate a deuteron beam having an energy different from that of the proton beam. Characterizing acceleration method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22167294A JP3318728B2 (en) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | Particle beam accelerator and its acceleration method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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1994
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