KR20220008352A - 하전 입자의 출사 제어 장치, 방법 및 프로그램 - Google Patents

하전 입자의 출사 제어 장치, 방법 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

빔 조정이 미실시 또는 미완성인 상태여도, 싱크로트론으로부터 하전 입자빔의 느린 취출을 안정적으로 행할 수 있는 하전 입자의 출사 제어 기술을 제공한다. 하전 입자의 출사 제어 장치(10)는, 싱크로트론(20)에 있어서 주회하는 하전 입자의 전류값을 검출한 제1 검출 신호(S1)를 수신하는 제1 수신부(11)와, 이 제1 검출 신호(S1)를 시간 미분해서 빔 강도 상당값(D)을 출력하는 연산 처리부(16)와, 빔 강도 상당값(D)이 목표값(17)과 일치하도록 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 하전 입자빔(51)을 출사시키는 제어 신호(G)를 출력하는 출사 제어부(18)를 구비하고 있다.

Description

하전 입자의 출사 제어 장치, 방법 및 프로그램
본 발명의 실시형태는, 싱크로트론을 주회(周回)하는 하전 입자의 출사 제어 기술에 관한 것이다.
최근, 하전 입자(이온)를 가속기에 공급하여 가속해서 고에너지 상태로 한 하전 입자빔을, 공학이나 의학 등의 폭넓은 분야에서 응용하는 연구가 진행되고 있다. 현재, 널리 운용되고 있는 가속기 시스템은, 대략 이온원과 선형 가속기(라이낙)와 원형 가속기(싱크로트론)로 구성되고, 이 차례로 하전 입자를 단계적으로 가속한다. 그리고, 싱크로트론을 주회하는 하전 입자가 소정의 에너지에 도달했을 때, 출사 제어 장치를 작동시켜서, 주회 궤도로부터 진행 방향을 변경시킨 하전 입자빔을 빔 수송계에 취출한다.
싱크로트론으로부터 하전 입자빔을 취출하는 출사 제어 장치는, 빠른 취출(fast extraction)과 느린 취출(slow extraction)로 사양이 분류된다. 「빠른 취출」이란, 싱크로트론을 주회하는 하전 입자의 집단(빔)을, 일주(一周)에 걸리는 시간 내에 모두 취출하는 방법이다.
이것에 대하여, 「느린 취출」이란, 싱크로트론을 주회시키면서, 하전 입자의 빔을 조금씩 취출하는 방법이다. 이 때문에 「느린 취출」에 의해 조사된 하전 입자빔은, 「빠른 취출」에 의한 경우와 비교해서, 다(多)주회에 걸쳐서 빔을 조금씩 취출하는 것이 가능해진다.
입자선 치료 장치에 있어서 병소(病巢)에 하전 입자빔을 스캔 조사하는 경우 등에서는, 빔 강도의 변동이 적게 되도록, 하전 입자빔을 싱크로트론으로부터 취출할 필요가 있다. 그리고, 안정적인 강도의 하전 입자빔이 빔 수송계에 공급되고 있는 것을 감시하기 위해서, 치료실의 조사 포트 또는 빔 수송계의 적어도 한쪽에 빔 강도 모니터를 설치하여, 하전 입자의 빔 강도를 검출하고 있다. 그리고 이 검출값을 출사 제어 장치에 피드백하여, 이 검출값이 미리 설정된 값으로 되도록, 싱크로트론으로부터 취출하는 하전 입자의 빔 강도를 적절하게 컨트롤하고 있다.
일본국 특개2017-112021호 공보
그런데, 가속기 시스템 및 입자선 치료 장치를 현지에 설치하거나 시스템 메인터넌스를 행하는 경우, 각종 기기의 조정 작업이 행해진다. 이 조정 작업은, 싱크로트론으로부터 하전 입자빔의 느린 취출을 행하면서 실시하는 경우가 있다. 그러나, 빔 수송계의 조정이 완료되지 않은 동안은, 하전 입자빔을, 치료실의 조사 포트 또는 빔 수송계에 설치된 모니터까지 도달시킬 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 전술의 공지 기술에서는, 피드백 제어가 기능하지 않기 때문에, 싱크로트론으로부터 하전 입자빔의 느린 취출을 안정적으로 행할 수 없다.
그런데, 빔 수송계의 조정 내용의 하나는, 하전 입자빔이 덕트 내의 중심을 통과하며 또한 빔의 사이즈가 목표값으로 되도록, 전자석의 전류값을 조정해가는 빔 조정 작업이다. 이 때문에, 빔 강도가 일정하게 제어된 하전 입자빔의 느린 취출을 안정적으로 행할 수 없으면, 조정 작업이 극히 곤란하여 조정 시간이 장기화되어 버린다는 과제가 있다.
본 발명의 실시형태는 이와 같은 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 빔 조정이 미실시 또는 미완성인 상태여도, 싱크로트론으로부터 하전 입자빔의 느린 취출을 안정적으로 행할 수 있는 하전 입자의 출사 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 장치의 블록도.
도 2는, (A)(B)(C)(D)(E) 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어를 설명하는 타이밍 차트.
도 3은, 제2 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 장치의 블록도.
도 4는, 제1 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 방법 및 출사 제어 프로그램을 설명하는 플로차트.
도 5는, 제2 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 방법 및 출사 제어 프로그램을 설명하는 플로차트.
(제1 실시형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 의거해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 장치(10A)(이하, 단순히 「출사 제어 장치(10A)」라 한다)의 블록도이다. 이와 같이 출사 제어 장치(10A(10))는, 싱크로트론(20)에 있어서 주회하는 하전 입자의 전류값을 검출한 제1 검출 신호(S1)를 수신하는 제1 수신부(11)와, 이 제1 검출 신호(S1)에, 적어도 시간 미분을 포함하는 연산을 행하여, 빔 강도 상당값(D)을 출력하는 연산 처리부(16)와, 빔 강도 상당값(D)이 목표값(17a)과 일치하도록 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 하전 입자빔(51)을 출사시키는 제어 신호(G)를 출력하는 출사 제어부(18)를 구비하고 있다.
또한 출사 제어 장치(10A(10))는, 연산 처리부(16)에서 제1 검출 신호(S1)를 시간 미분하기 전단(前段)에, 제1 검출 신호(S1)에 포함되는 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 필터(15)를 구비하고 있다. 또한 노이즈 필터(15)에 입력하기 전에, 아날로그 신호인 제1 검출 신호(S1)를 증폭하는 증폭기(도시 생략)도 설치되어 있다. 또, 증폭된 제1 검출 신호(S1)는, 그 후, 아날로그 신호 그대로, 노이즈 필터(15) 및 연산 처리부(16)에서 처리되는 경우도 있지만, 디지털 신호로 변환된 후에, 노이즈 필터(15) 및 연산 처리부(16)에서 처리되는 경우도 있다.
이와 같이, 제1 검출 신호(S1)로부터 노이즈 성분이 제거됨에 의해, 연산 처리부(16)에 있어서의 미분 처리의 정확성이 늘어, 후술하는 바와 같이 하전 입자빔(51)의 빔 강도와 빔 강도 상당값(D)의 정합성이 향상한다. 또, 이 연산 처리부(16)는, 제1 검출 신호(S1)의 시간 미분값을 빔 강도 상당값(D)으로 하는 것이어도 되고, 또한 제1 검출 신호(S1)의 시간 미분값에 환산 계수를 더 곱셈하는 등 해서 빔 강도 상당값(D)으로 하는 것이어도 된다.
가속기 시스템은, 이온원(21)과 라이낙(22)과 싱크로트론(20)으로 구성되고, 이 차례로 하전 입자를 단계적으로 가속한다. 그리고, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자가 소정의 에너지에 도달했을 때, 그 에너지가 유지된 상태에서 출사 기기(29)를 작동시켜서, 주회 궤도로부터 진행 방향을 변경시킨 하전 입자빔(51)이 빔 수송계(30)에 취출된다. 또, 본 설명에 있어서 「에너지」란 「핵자당의 에너지」를 의미한다.
이온원(21)은, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 이온원, PIG(Penning Ionization Gauge) 이온원과 같은 고주파(마이크로파를 포함한다) 조사형 외에, 레이저 조사형의 이온원 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.
라이낙(22)은, 이웃끼리 역방향의 전계 성분을 갖는 복수의 가속 전장을 직선 형상으로 나열하고, 전계 방향을 고주파 주파수로 반복하여 반전시키고, 가속 전장을 통과하는 하전 입자를 항상 일방향으로만 가속하는 것이다. 그리고 이 라이낙(22)은, 이온원(21)으로부터 입사한 이온을 소정의 에너지까지 가속한 후에, 싱크로트론(20)에 출사한다.
싱크로트론(20)은, 라이낙(22)으로부터 입사한 하전 입자를 고주파 전력에 의해 가속시키는 고주파 가속 공동(25)과, 주회하는 하전 입자에 향심력(向心力)을 부여하는 자장을 발생시키는 복수의 편향 전자석(26)과, 주회하는 하전 입자를 발산·수속시켜서 주회 궤도 내에 억지하는 자장을 발생시키는 복수의 사극 전자석(27)과, 주회하는 하전 입자의 빔의 전류값을 검출하는 전류 검출기(28)와, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔을 조금씩 빔 수송계(30)에 출사시키는 출사 기기(29)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 싱크로트론(20)은, 라이낙(22)으로부터 저에너지로 입사한 하전 입자의 빔을, 주회시키면서 최종적으로 광속의 70~80%의 상한 에너지까지 가속할 수 있다. 그리고 싱크로트론(20)은, 이 상한 에너지보다도 저에너지의 임의의 에너지로, 주회하는 하전 입자의 빔의 에너지를 유지할 수 있다. 그리고, 가속기 제어부(23)는, 전술한 하전 입자의 빔의 가속이 올바르게 행해지도록, 이온원(21), 라이낙(22) 및 싱크로트론(20)을 연동해서 제어한다.
또 빔 수송계(30)에도, 직진하는 하전 입자를 궤도 내에 억지하기 위한 사극 전자석(27)과, 하전 입자에 향심력을 부여해서 궤도를 구부리기 위한 편향 전자석(26)이 설치되어 있다. 그리고, 이 빔 수송계(30)의 앞에는, 하전 입자빔(51)을 조사함에 의해 환자의 종양을 치료하는 조사 장치(50)가 접속되어 있다. 또 이 조사 장치(50)는 예시이며, 빔 수송계(30)의 앞에 접속되는 시설은 특별히 한정되지 않는다.
실시형태에서 채용되는 출사 기기(29)는, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 집단(빔)을 조금씩 취출하는 「느린 취출」의 사양이다. 출사 기기(29)는, 출사 제어 장치(10)로부터 입력하는 제어 신호(G)에 의거해서 출사용 전극(도시 생략)을 여진시킴으로써, 불안정 영역으로 천이한 빔을 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 취출한다.
또, 빔 수송계(30)에는 빔 강도 모니터(55a), 조사 장치(50)에는 빔 강도 모니터(55b)가 설치되어 있어, 하전 입자빔(51)의 빔 강도를 감시할 수 있다.
도 2는 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어를 설명하는 타이밍 차트이다. 도 2의 (A)에 나타내는 타이밍에, 가속기 제어부(23)(도 1)로부터 이온원(21)에 지령 신호(61)가 송신된다. 그러면, 이온원(21)으로부터 하전 입자가 출력되고, 라이낙(22)에서 가속된 후, 하전 입자의 빔이 싱크로트론(20)에 공급된다.
도 2의 (B)는, 가속기 제어부(23)(도 1)로부터 편향 전자석(26)에 부여되는 여자 전류의 프로파일을 나타내고 있다. 편향 전자석(26)의 여자 전류는, 주회하는 하전 입자의 에너지에 대응해서 일의적으로 결정하는 값이기 때문에, 도 2의 (B)는, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 에너지의 프로파일을 나타낸다고 생각해도 된다.
싱크로트론(20)은, 지령 신호(61)가 송신되기 이전부터, 라이낙(22)으로부터 공급된 직후의 입사 에너지 E0을 갖는 하전 입자를 주회시키는 것에 대응한 초기 상태로 설정되어 있다. 그리고, 하전 입자의 빔이 입사한 이후, 싱크로트론(20)은, 하전 입자의 에너지가 증가하는 방향으로 설정 상태를 변화시키고, 소정의 에너지 E1로 안정되었을 때 설정 상태를 유지한다.
도 2의 (C)는, 싱크로트론(20)의 설정 상태가 에너지 E1(또는 E2, E3)로 유지된 상태에서, 출사 제어 장치(10)(도 1)로부터 출사 기기(29)에 송신되는 제어 신호(G)의 기간 T를 나타내고 있다. 이와 같이, 제어 신호(G)가 출사 기기(29)에 송신되고 있는 기간 T에 있어서, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔은 조금씩 빔 수송계(30)에 취출되어 간다.
도 2의 (D)는, 전류 검출기(28)(도 1)에 있어서, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔의 전류값을 검출한 제1 검출 신호(S1)의 프로파일을 나타내고 있다. 도 2의 (E)는, 연산 처리부(16)(도 1)에 있어서, 제1 검출 신호(S1)를 시간 미분한 빔 강도 상당값(D)의 프로파일을 나타내고 있다.
그런데 빔 수송계(30)를 통과하는 하전 입자의 수는, 빔 조정이 적절하게 행해져서 로스가 없는 경우는, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 감소수와 일치한다. 이 때문에 빔 강도 상당값(D)은, 빔 수송계(30)에 취출된 하전 입자빔(51)의 빔 강도에 대응하는 것이다. 이 때문에 싱크로트론(20)으로부터 제1 검출 신호(S1)의 빔 강도 상당값(D)을 피드백해서 목표값(17a)(도 1)과 일치시키는 제어를 실시함에 의해, 빔 강도를 안정시키는 하전 입자빔(51)의 제어 신호(G)를, 출사 제어부(18)에 있어서 생성할 수 있다. 이와 같이 해서, 싱크로트론(20)으로부터, 조금씩 하전 입자의 빔을 빔 수송계(30)에 취출할 수 있다. 또한, 싱크로트론(20)의 에너지의 설정 상태를 E1, E2, E3과 같이 단계적으로 변화시킬 수 있다.
제어 신호(G)가 출사 기기(29)에 송신되는 기간 T의 시간 경과에 따라, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔은, 감소 혹은 없어진다. 그래서, 싱크로트론(20)의 설정 상태를 에너지 E1, E2, E3으로부터 초기 설정인 입사 에너지 E0의 상태로 되돌리고(감속하고), 다시, 이온원(21)에 지령 신호(61)를 송신하여, 싱크로트론(20)에 하전 입자의 빔을 새롭게 공급한다. 또, 감소한 예전 하전 입자의 빔은, 이 감속 공정에 있어서, 주회 궤도를 벗어나 완전히 소실된다.
또, 싱크로트론(20)의 설정 상태는, 상한 에너지보다도 낮은 임의의 레벨로 유지할 수 있다. 이 때문에, 새롭게 공급한 하전 입자의 빔을, 서로 다른 에너지 E1, E2, E3의 상태로 안정시켜서 유지할 수 있다. 이와 같이 하전 입자의 빔을 싱크로트론(20)에 공급하고, 가속하고, 하전 입자빔(51)을 빔 수송계(30)에 출사하고, 하전 입자의 빔을 감속하고, 다시 하전 입자의 빔을 싱크로트론(20)에 공급한다는 일련의 흐름을 반복한다.
(제2 실시형태)
도 3은 제2 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 장치(10B)(이하, 단순히 「출사 제어 장치(10B)」라 한다)의 블록도이다. 또, 도 3에 있어서 도 1과 공통의 구성 또는 기능을 갖는 부분은, 동일 부호로 나타내고, 중복하는 설명을 생략한다.
제2 실시형태의 출사 제어 장치(10B(10))는, 출사 제어 장치(10A)의 구성에 더하여, 빔 수송계(30)에 출사된 하전 입자빔(51)의 강도를 검출한 제2 검출 신호(S2)를 수신하는 제2 수신부(12)와, 입력한 빔 강도 상당값(D) 및 제2 검출 신호(S2)의 어느 한쪽을 전환해서 출력하는 전환부(19)를 더 구비하고, 출사 제어부(18)는, 제2 검출 신호(S2)가 목표값(17b)과 일치하도록 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 하전 입자를 출사시키는 제어 신호(G)를 출력한다. 여기에서, 전환부(19)는 제2 검출 신호(S2)에 대하여 빔 강도 모니터(55a)의 출력, 빔 강도 모니터(55b)의 출력을 수신할지를 전환 가능해도 된다.
이때 출사 제어 장치(10B)에 있어서, 빔 강도 상당값(D) 및 제2 검출 신호(S2)의 전환에 수반하여, 제어 신호(G)의 출력에 필요한 피드백 계수(14)도 전환된다. 또 빔 수송계(30)에 출사된 하전 입자빔(51)의 강도는, 빔 강도 모니터(55a, 55b)에서 검출할 수 있다.
제1 실시형태에서는, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔의 전류값의 제1 검출 신호(S1)의 빔 강도 상당값(D)에 의거해서, 출사 기기(29)에 송신하는 제어 신호(G)를 생성했다. 이 제1 실시형태에 따른 하전 입자빔(51)의 출사 제어는, 빔 수송계(30)를 구성하는 각종 기기의 조정 작업용으로서는 충분하다고 생각할 수 있다. 그러나, 환자(52)에게 조사하는 하전 입자빔(51)으로서는 정밀도적으로 불안함이 남는다.
그래서, 환자(52)의 치료 시에 있어서는, 전환부(19)에 의해, 빔 전류값의 제1 검출 신호(S1)의 빔 강도 상당값(D)으로부터, 하전 입자빔(51)의 강도의 제2 검출 신호(S2)로, 피드백의 대상을 변경하는 것으로 했다. 이것에 의해, 환자(52)에게 실제로 조사되는 하전 입자빔(51)을 더 안정적으로 제어할 수 있다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 방법 및 출사 제어 프로그램을 설명하는 플로차트이다(적의(適宜), 도 1, 도 2 참조). 우선 빔 수송계(30)를 구성하는 기기의 조정 단계에 있어서(S10), 싱크로트론(20)을 초기 상태로 설정한다(S11). 그리고 하전 입자를 출력시키는 지령 신호(61)를 이온원(21)에 송신한다(S12).
그러면, 하전 입자의 빔이 라이낙(22)으로 가속되고, 싱크로트론(20)에 공급된다. 또한 하전 입자의 빔을, 싱크로트론(20)으로 가속하고, 소정의 에너지 E1로 안정화시킨다(S13 No Yes).
다음으로 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔의 전류값을 전류 검출기(28)에서 검출한 제1 검출 신호(S1)를 수신한다(S14). 그리고, 이 제1 검출 신호(S1)를 시간 미분한 빔 강도 상당값(D)을 출력한다(S15).
다음으로, 목표값(17a)과 일치하도록 빔 강도 상당값(D)을 피드백해서 생성한 제어 신호(G)를 출사 기기(29)에 출력하고(S16), 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 하전 입자빔(51)을 출사시킨다(S17). 이와 같이 하전 입자빔(51)이 빔 수송계(30)에 출사되고 있는 동안, 빔 조정을 실시한다(S18 Yes). 또 싱크로트론(20)의 에너지의 설정 상태를 E1, E2, E3과 같이 단계적으로 변화시켜서 빔 조정을 실시하는 경우도 있다.
그리고, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔이 감소해서 전류 검출기(28)가 출력한 제1 검출 신호(S1)가 하한값에 도달했을 때(S19 No Yes), 싱크로트론(20)을 초기 상태로 되돌리고, (S11) 내지 (S19)의 플로를 반복한다. 그리고, 빔 조정이 종료되었을 때(S18 No), 플로가 종료된다(END).
도 5는 제2 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 방법 및 출사 제어 프로그램을 설명하는 플로차트이다(적의, 도 1, 도 2 참조). 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태의 (S11)~(S19)의 플로에 더하여, 전환부(19)(도 3)의 조작에 의해 피드백의 대상을 제1 검출 신호(S1)로부터 제2 검출 신호(S2)로 변경하는 플로(S20 No, Yes), 및 (S21)~(S25)의 플로가 추가되어 있다.
피드백의 대상이 제2 검출 신호(S2)로 변경된 후에는(S20 Yes), 하전 입자빔(51)이 빔 수송계(30)에 출사되고 있는 동안, 빔 강도 모니터(55a)(또는 55b)에서 검출한 하전 입자빔(51)의 강도를 제2 검출 신호(S2)로서 수신한다(S21). 그리고, 목표값(17b)과 일치하도록 제2 검출 신호(S2)를 피드백해서 생성한 제어 신호(G)를 출사 기기(29)에 출력하고(S22), 싱크로트론(20)으로부터 빔 수송계(30)에 하전 입자빔(51)을 출사시킨다(S23). 이와 같이 하전 입자빔(51)이 빔 수송계(30)에 출사되고 있는 동안, 빔 조정을 실시한다(S24 Yes).
그리고, 싱크로트론(20)을 주회하는 하전 입자의 빔이 감소해서 전류 검출기(28)가 출력한 제1 검출 신호(S1)가 하한값에 도달했을 때(S25 No Yes), 싱크로트론(20)을 초기 상태로 되돌리고, (S11)~(S13), 건너뛰고, (S21)~(S25)의 플로를 반복한다. 그리고, 빔 조정이 종료되었을 때(S24 No), 플로가 종료된다(END).
이상 서술한 적어도 하나의 실시형태의 하전 입자의 출사 제어 장치에 의하면, 싱크로트론을 주회하는 하전 입자의 전류값의 미분값을 피드백함에 의해, 빔 조정이 미실시 또는 미완성인 상태여도, 싱크로트론으로부터 하전 입자빔의 느린 취출을 안정적으로 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종의 생략, 치환, 변경, 조합을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 마찬가지로, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다. 또한, 하전 입자의 출사 제어 장치의 구성 요소는, 컴퓨터의 프로세서로 실현하는 것도 가능하고, 하전 입자의 출사 제어 프로그램에 의해 동작시키는 것이 가능하다.
이상 설명한 하전 입자의 출사 제어 장치는, 전용의 칩, FPGA(Field Programmable Gate Array), GPU(Graphics Processing Unit), 또는 CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서를 고집적화시킨 제어 장치와, ROM(Read Only Memory)이나 RAM(Random Access Memory) 등의 기억 장치와, HDD(Hard Disk Drive)나 SSD(Solid State Drive) 등의 외부 기억 장치와, 디스플레이 등의 표시 장치와, 마우스나 키보드 등의 입력 장치와, 통신 I/F를 구비하고 있으며, 통상의 컴퓨터를 이용한 하드웨어 구성으로 실현할 수 있다.
또한 하전 입자의 출사 제어 장치에서 실행되는 프로그램은, ROM 등에 미리 도입해서 제공된다. 혹은, 이 프로그램은, 인스톨 가능한 형식 또는 실행 가능한 형식의 파일로 CD-ROM, CD-R, 메모리 카드, DVD, 플렉서블 디스크(FD) 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기억되어 제공하도록 해도 된다.
또한, 본 실시형태에 따른 하전 입자의 출사 제어 장치에서 실행되는 프로그램은, 인터넷 등의 네트워크에 접속된 컴퓨터 상에 저장하고, 네트워크 경유로 다운로드시켜서 제공하도록 해도 된다. 또한, 장치는, 구성 요소의 각 기능을 독립해서 발휘하는 별개의 모듈을, 네트워크 또는 전용선으로 상호 접속하고, 조합해서 구성할 수도 있다.

Claims (6)

  1. 싱크로트론에 있어서 주회(周回)하는 하전 입자의 전류값을 검출한 제1 검출 신호를 수신하는 제1 수신부와,
    상기 제1 검출 신호에, 적어도 시간 미분을 포함하는 연산을 행하여, 빔 강도 상당값을 출력하는 연산 처리부와,
    상기 빔 강도 상당값이 목표값과 일치하도록, 상기 싱크로트론으로부터 빔 수송계에 하전 입자빔을 출사시키는 제어 신호를 출력하는 출사 제어부를 구비하는 하전 입자의 출사 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시간 미분을 하기 전에 상기 제1 검출 신호에 포함되는 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 필터를 구비하는 하전 입자의 출사 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 빔 수송계에 출사된 상기 하전 입자빔의 강도를 검출한 제2 검출 신호를 수신하는 제2 수신부와,
    상기 빔 강도 상당값과 상기 제2 검출 신호의 어느 것이 상기 출사 제어부에 입력될지를 전환하는 전환부를 구비하고,
    상기 출사 제어부는,
    상기 제2 검출 신호가 입력되는 경우는, 상기 제2 검출 신호가 목표값과 일치하도록, 상기 싱크로트론으로부터 빔 수송계에 상기 하전 입자를 출사시키는 제어 신호를 출력하는 하전 입자의 출사 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 빔 강도 상당값 및 상기 제2 검출 신호의 전환에 수반하여, 상기 제어 신호의 출력에 필요한 피드백 계수도 전환되는 하전 입자의 출사 제어 장치.
  5. 싱크로트론에 있어서 주회하는 하전 입자의 전류값을 검출한 제1 검출 신호를 수신하는 스텝과,
    상기 제1 검출 신호에, 적어도 시간 미분을 포함하는 연산을 행하여, 빔 강도 상당값을 출력하는 스텝과,
    상기 빔 강도 상당값이 목표값과 일치하도록, 상기 싱크로트론으로부터 빔 수송계에 하전 입자빔을 출사시키는 제어 신호를 출력하는 스텝을 포함하는 하전 입자의 출사 제어 방법.
  6. 컴퓨터에,
    싱크로트론에 있어서 주회하는 하전 입자의 전류값을 검출한 제1 검출 신호를 수신하는 스텝,
    상기 제1 검출 신호에, 적어도 시간 미분을 포함하는 연산을 행하여, 빔 강도 상당값을 출력하는 스텝,
    상기 빔 강도 상당값이 목표값과 일치하도록, 상기 싱크로트론으로부터 빔 수송계에 하전 입자빔을 출사시키는 제어 신호를 출력하는 스텝을 실행시키는 하전 입자의 출사 제어 프로그램.
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