TWI569299B - Negative ion source device - Google Patents
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Description
本申請主張基於2015年1月19日申請之日本專利申請第2015-007993號之優先權。該日本申請之全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
本發明係有關一種負離子源裝置。
作為在加速器等中使用之離子源裝置，例如：已知有將固體作為原料之電漿濺鍍型負離子源裝置(參閱專利文獻1)或將氣體(例如：氫氣)作為原料來生成負離子束之負離子源裝置。該負離子源裝置，例如具有：腔室、用於在腔室內生成電漿的燈絲、向腔室內供給氫氣的氫氣供給部、及用於向腔室內供給銫蒸汽的銫供給源。由於電流通過燈絲，因此從加熱的燈絲釋放熱電子，與腔室內的氫氣碰撞而生成電漿。而且，藉由電漿中的低速電子或電漿電極表面之電子與氫分子、氫原子、或氫離子進行反應而生成負離子。
由於附著有銫的物質表面上之功函數下降，因此銫具有促進負離子的生成之功能。因此，若藉由銫供給源提供
銫到腔室內，則可增大從負離子源引出的負離子量。
專利文獻1：日本特開2004-030966號公報
但是，要求進一步增加上述負離子源裝置之負離子的生成量。本發明的目的為：在提供一種能夠增加負離子生成量的負離子源裝置。
本發明之負離子源裝置，具有：在內部生成負離子之腔室；向前述腔室內供給原料氣體的原料氣體供給部利用由前述原料氣體供給部供給之前述原料氣體來生成電漿之電漿生成部；設置於前述腔室的一端側，且具有引出所生成之前述負離子的引出孔之電漿電極，將促進前述負離子生成之促進物質，供給到前述腔室內之促進物質供給部；設置於前述腔室的前述一端側，且生成磁場以遮蔽預定能量以上的電子之過濾磁場生成部；以及設置於生成前述磁場的磁場區域內，且增加附著前述促進物質之部分的面積之促進物質附著面積增加部。
本發明之負離子源裝置，具有：生成遮蔽預定能量以
上的電子的磁場之過濾磁場生成部；及設置於生成磁場之磁場區域內，且增加附著促進物質之部分的面之促進物質附著面積增加部。藉由過濾磁場生成部生成之磁場區域內，遮蔽預定能量以上的電子的侵入，並允許小於預定能量的電子的進入，因此在該磁場區域不會受到高能量的電子的破壞，而藉由低能量的電子生成負離子。在該磁場區域中附著促進物質之部分的表面，因促進物質使功函數下降，藉此進行負離子的表面生成。因此，藉由在磁場區域設置促進物質附著面積增加部，能增加負離子的表面生成之部分的面積。藉此，能夠增加負離子的生成量。
在本發明之負離子源裝置中，促進物質附著面積增加部可以由形成於電漿電極的表面的凹凸部構成。藉此，無需使用其他構件，亦即可增加與負離子的表面生成有關之面積。
在本發明之負離子源裝置中，促進物質附著面積增加部，可以由從電漿電極的表面分離設置之構件構成。藉此，即便不在電漿電極上進行加工等，亦可藉由設置其他構件來輕鬆地增加與負離子的表面生成有關之面積。
在本發明之負離子源裝置中，構件可以具有貫穿孔。藉此，能夠使得用於生成負離子的原子、分子、電子通過構件的貫穿孔而移動到電漿電極側。
依本發明，能夠增加負離子的生成量。
1‧‧‧中子捕捉療法裝置
100、200、300、400‧‧‧負離子源裝置
108、308、408‧‧‧腔室
110B、310B‧‧‧過濾磁場生成部
112‧‧‧電漿生成部
115‧‧‧促進物質供給部
116、316、416‧‧‧電漿電極
116a‧‧‧引出孔
116c‧‧‧表面
117、217、317、417‧‧‧促進物質附著面積增加部
120‧‧‧凹凸部
218‧‧‧促進物質附著面積增加構件(構件)
第1圖為概略地表示中子捕捉療法裝置的圖。
第2圖為表示第1實施例之負離子源裝置的圖。
第3圖(a)為從腔室內部軸向觀察電漿電極的圖，第3圖(b)為用第3圖(a)的A表示之部分的放大圖。
第4圖(a)~(c)為表示凹凸部的剖面形狀的一例的圖。
第5圖為表示第2實施例之負離子源裝置的圖。
第6圖(a)、(b)為表示促進物質附著面積增加構件及支承部的構成的一例的圖。
第7圖為表示變形例之負離子源裝置的圖。
第8圖為表示變形例之負離子源裝置的圖。
參閱圖示對本發明的實施例進行說明，以下本實施例為用於說明本發明的示例，宗旨不在於將本發明限定在以下內容。在說明中，具有相同要件或相同功能之要件使用相同元件符號，並省略重複說明。
首先，以具有本發明的第1實施例之負離子源裝置100的中子捕捉療法裝置1為例，參閱第1圖對中子捕捉療法裝置1的概要進行說明。中子捕捉療法裝置1為：用
於利用硼中子捕捉療法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)進行癌症治療等而使用之裝置，其向注射硼(10B)的患者50的腫瘤照射中子束N。
中子捕捉療法裝置1具有迴旋加速器2。迴旋加速器2為：加速藉由負離子源裝置100生成之負離子(亦稱為陰離子)，以製造帶電粒子束R的加速器。該迴旋加速器2，例如：具有生成射束半徑為40mm、60kW(=30MeV×2mA)的帶電粒子束R之能力。在中子捕捉療法裝置1中，作為加速器的並不限於迴旋加速器2，亦可以使用同步加速器、同步迴旋加速器、直線加速器等。
從迴旋加速器2射出的帶電粒子束R，通過射束導管3，並朝向靶材6行進。沿著該射束導管3設置有複數個四極電磁鐵4及掃描電磁鐵5。掃描電磁鐵5掃描帶電粒子束R，並控制帶電粒子束R對靶材6的照射位置。
中子捕捉療法裝置1具有控制部(計算手段)S。控制部S為具有CPU、ROM、RAM等電子控制單元，總合控制中子捕捉療法裝置1。
控制部S連接至電流監視器M，該電流監視器M用於同步測定照射到靶材6的帶電粒子束R的電流值(亦即電荷、照射劑量率)，該控制部S依據該測定結果進行中子捕捉療法裝置1各部的控制。作為電流監視器M，例如：在不影響帶電粒子束R的情況下，可以利用可測定的非破壞型DCCT(Direct Current Current Transformer)。
靶材6受到帶電粒子束R的照射而生成中子束N。靶
材6，例如呈直徑為160mm的圓板狀。靶材6，例如：可以由鈹(Be)、鋰(Li)、鉭(Ta)或鎢(W)形成。靶材6並不限於板狀(固體)，亦可以為液態。
遮蔽體7遮蔽了為防止所產生之中子束N或伴隨著該中子束N的產生而生成之γ射線等，使γ射線等不釋放到中子捕捉療法裝置1的外部。減速材料8具有使中子束N減速(衰減中子束N的能量)的功能。減速材料8由第1減速材料8A及第2減速材料8B堆疊而構成。第1減速材料8A主要使中子束N中所包含之高速中子減速。第2減速材料8B主要使中子束N中所包含之超熱中子減速。
準直器9用來形成中子束N的照射場(與中子束N的行進方向垂直之平面內的照射範圍)，具有使中子束N通過之開口9a。在靶材6產生的中子束N在穿過減速材料8之後，其中一部分通過準直器9的開口9a，另一方面，剩餘部分被確定該準直器9的開口9a的周邊部所遮蔽。其結果，通過準直器9的中子束N被形成為與開口9a的形狀相對應之形狀。
中子劑量測定裝置10，用來測定照射到治療台51上的患者50的中子束N劑量及劑量分佈。
接著，參閱第2圖，對負離子源裝置100的構成進行說明。負離子源裝置100具有：負離子源102和真空箱104。負離子源102與真空箱104藉由絕緣凸緣106所連接。
負離子源102具有：腔室108、原料氣體供給部
109、磁鐵110、電漿生成部112、促進物質供給部115、電漿電極116及促進物質附著面積增加部117。
腔室108與真空泵(未圖示)連接，且能夠保持內部的真空狀態。腔室108具有：呈圓筒狀的主體部108a、及設置於主體部108a的另一端側的蓋部108b。主體部108a成為腔室108的側壁。在腔室108的一端側設置有後述的電漿生成部112及真空箱104。在主體部108a的兩端，分別設置有向外突出的凸緣部108c、108d。
蓋部108b以裝卸自如的方式安裝在位於主體部108a的另一端側的凸緣部108c上，且打開或封閉主體部108a的另一端(開放端)。在蓋部108b的約略中央部，形成有呈圓形的貫穿孔108e。當蓋部108b封閉主體部108a的另一端時，貫穿孔108e連通腔室108的內外。
原料氣體供給部109具有：設置於後述的電漿電極116附近的配管116b、及與配管116b連接之氣體供給源122。配管116b位於腔室108的另一端側。氣體供給源122包括：原料氣體源(氫氣源)、及惰性氣體源(氬氣源)。亦即，氣體供給源122的原料氣體或惰性氣體，通過配管116b從主體部108a的另一端側供給到腔室108內。
磁鐵110具有：電漿封入部110A、及過濾磁場生成部110B。電漿封入部110A設置於腔室108的另一端側的區域。電漿封入部110A以將在腔室108內生成之電漿封入在腔室108之方式生成磁場。過濾磁場生成部110B設
置於腔室108的一端側，生成遮蔽預定能量以上電子的磁場。在腔室108的軸向上，與過濾磁場生成部110B相比，電漿封入部110A所占之範圍更廣。高能量電子(高溫電子)無法侵入到藉由過濾磁場生成部110B生成之磁場區域內，而被封入在被電漿封入部110A所包圍之區域內。該區域稱為：電漿生成區域E1(比第2圖所示之一點鏈線更靠左側之區域)。另一方面，與預定能量相比，低能量的電子(低溫電子)能夠通過被過濾磁場生成部110B包圍之磁場區域。雖然負離子容易受到高溫電子的破壞，但因為在過濾磁場生成部110B的磁場區域內，在防止高溫電子的侵入的同時允許低溫電子的進入，因此在該磁場區域生成負離子。因此，將藉由過濾磁場生成部110B生成之磁場區域稱為：負離子生成區域E2(比第2圖所示之一點鏈線更靠右側之區域)。
在主體部108a的外周面側配置有複數個磁鐵110。更詳細而言，磁鐵110在從主體部108a的外周面以分隔的狀態下，設置於腔室108的外周側。電漿封入部110A藉由在周方向上交替配置S極與N極的方式所構成。過濾磁場生成部110B在周方向一部分的區域集中配置S極，且在周方向的另一區域集中配置N極。磁鐵110與主體部108a的外周面之間，設置有冷卻通道(圖未示)。為了冷卻磁鐵110或主體部108a的壁部，水等冷媒在該冷卻通道內進行循環。另外，冷卻通道的設置位置並不限於磁鐵110與主體部108a的外周面之間，亦可以設置在其他
位置。例如亦可以在磁鐵110的外周面設置冷卻通道。
電漿生成部112具有：呈圓柱形狀的主體部112a、及從主體部112a的端面向外(腔室108的另一端側、電漿電極116側)延伸的一對燈絲112b。主體部112a具有與蓋部108b的貫穿孔108e相對應之外形，且能夠相對於蓋部108b(貫穿孔108e)裝卸。當主體部112a安裝於蓋部108b(貫穿孔108e)時，因為在主體部112a與貫穿孔108e之間隔著有O型環等，而使腔室108內保持氣密狀態。主體部112a上連接有直流電源(圖未示)。該直流電源向燈絲112b施加電壓及電流，而使燈絲112b發熱，並且在燈絲112b與腔室108(主體部108a)之間產生電位差。
促進物質供給部115具有：導入促進負離子生成促進物質的促進物質導入部114、及與促進物質導入部114連接之促進物質供給源118。促進物質導入部114以貫穿蓋部108b之方式設置於蓋部108b。促進物質導入部114的前端位於腔室108內。作為促進物質可以採用銫，除此之外還可以採用鹼性物質等具有促進負離子生成效果的物質。並且，促進物質可以以氣體、液體、固體中的任意的狀態供給到腔室108內。
電漿電極116配置於：絕緣凸緣125與真空箱104側的絕緣凸緣106之間；其中前述絕緣凸緣125設置於位於主體部108a的一端側的凸緣部108d。電漿電極116與可變電壓的電源(未圖示)連接。藉由控制該電源來控制施
加於電漿電極116的電壓的大小，來控制腔室108內的電漿分佈，並控制從腔室108引出之負離子的量。電漿電極116具有：能夠將在腔室108內生成之負離子引出到腔室108外(在本實施例中為真空箱104側)的引出孔116a。另外，本實施例之電漿電極116為平板形狀，並無特別限定該形狀，亦可以由錐狀等所構成。
真空箱104位於：腔室108中引出負離子束的下游側(腔室108的一端側)。真空箱104與腔室108同樣能夠將內部保持為真空狀態。真空箱104內配置有引出電極等電極124、測量負離子束的射束量的法拉第杯(未圖示)、改變負離子束的軌道的轉向線圈(未圖示)等。
促進物質附著面積增加部117設置於生成磁場的磁場區域(負離子生成區域E2)內，且為增加附著促進物質的部分的面積的構造。如第3圖(a)所示，在本實施例中，從腔室108的軸向觀察電漿電極116的表面116c(腔室108的內部空間側的面)時，促進物質附著面積增加部117形成於相對於表面116c設定的預定區域F(陰影區域)。在此，習知的負離子源裝置在負離子生成區域E2內作為附著促進物質的部分，具有：電漿電極116的表面116c、及主體部108a的內周面。並且，電漿電極116的表面116c大致整個區域形成為平面，主體部108a的內周面至少在負離子生成區域E2內，大致整個區域形成為平滑(未形成溝槽或高低差)的面。將此種習知之負離子源裝置的負離子生成區域E2內附著促進物質的部分的面積
作為「附著面積SP1」。另一方面，本實施例之負離子源裝置100中，藉由形成有促進物質附著面積增加部117，因此負離子生成區域E2內附著促進物質的部分的附著面積SP2將大於附著面積SP1。
在第3圖(a)所示之例子中，形成有促進物質附著面積增加部117的區域F，在電漿電極116的中央位置的一部分被設定為圓形。區域F的直徑D依據：腔室108的尺寸、氣壓等來設定。例如：區域F的大小可以依據負離子的平均自由路徑來設定。平均自由路徑係指：生成之負離子在腔室108內的可飛行距離。例如：在距離引出孔116a過遠的位置(亦即比平均自由路徑更遠的位置)生成的負離子，不會從引出孔116a被引出。因此，形成有促進物質附著面積增加部117的區域F，可以設定在從引出孔116a位於平均自由路徑以內的範圍內。另外，區域F的形狀並沒有特別的限定，可以呈矩形等其他形狀。當腔室108的半徑小於平均自由路徑時，亦可以形成於腔室108的主體部108a的內周面。
在本實施例中，如第3圖(b)所示，促進物質附著面積增加部117由形成於電漿電極116的表面116c的複數個凹凸部120所構成。凹凸部120藉由圍繞引出孔116a以同心圓狀排列的複數個溝槽而形成。形成有凹凸部120的區域F內的表面116c的表面積比該區域F內的表面116c為平面的情況下的表面積為大。因此，在本實施例之負離子源裝置100中，藉由形成與在區域F內的平面相比
表面積更大的凹凸部120，負離子生成區域E2內附著促進物質部分的附著面積SP2會大於習知的負離子源裝置的附著面積SP1。另外，亦可以不由同心圓狀的溝槽形成凹凸部120，可以藉由排列複數個直線狀的溝槽來形成。或者，凹凸部120亦可以藉由將複數個溝槽排列成網眼狀來形成。或者，凹凸部120亦可以藉由排列複數個突起部來形成。
如第4圖(a)~(c)所示，凹凸部120的剖面形狀並沒有特別限定。例如：如第4圖(a)所示，凹凸部120可以為矩形。並且，如第4圖(b)所示，凹凸部120可以為波形。並且，如第4圖(c)所示，凹凸部120可以為三角形。另外，凹凸部120藉由對電漿電極116的平面狀的表面116c施加切削或雷射加工等溝槽加工來構成。取而代之，亦可以在電漿電極116的平面狀的表面116c設置複數個突出部，而將該突出部彼此之間的空間形成為凹凸部120。
在上述負離子源裝置100中，生成負離子時，首先藉由真空泵對腔室108及真空箱104內部進行真空抽取。接著，藉由氣體供給源122將原料氣體(氫氣)供給到腔室108內的同時，藉由促進物質供給源118供給促進物質至腔室108內。依據促進物質供給源118的促進物質的供給量，可以調整所要引出之負離子束的射束量。由於在附著有促進物質的物質的表面，功函數會下降，因此促進物質具有促進負離子的生成之功能。第2圖中示出附著於腔室
108的內壁面和電漿電極116的表面116c的促進物質堆積層C。
接著，對電漿生成部112導通電流，並在電漿生成部112與腔室108之間施加電壓。藉由在因電流的流動而被加熱的燈絲112b，與腔室108之間施加電壓，熱電子被從燈絲112b向腔室108釋放，進而引發電弧放電。該熱電子和充滿於腔室108內部的氫氣互相碰撞而使電子彈出，將該氫氣電漿化。
存在於電漿中的電子中，藉由磁鐵110來辨別高溫電子與低溫電子。亦即，高溫電子藉由電漿封入部110A被封入電漿生成區域E1，且因為過濾磁場生成部110B的磁場，遮蔽高溫電子向負離子生成區域E2的移動。另一方面，低溫電子向負離子生成區域E2移動。低溫電子或電漿電極116的表面116c的電子，與電漿中的氫分子、氫原子或氫離子進行反應，藉此生成負離子。如此生成之負離子，通過電漿電極116的引出孔116a被引出到腔室108的外部，並經由真空箱104導入至迴旋加速器2。
接著，說明有關本實施例之負離子源裝置100的作用、效果。
本實施例之負離子源裝置100具有：生成遮蔽預定能量以上電子的磁場之過濾磁場生成部110B；及設置於生成有磁場的磁場區域(負離子生成區域E2)內，且增加促進物質附著部分的面積之促進物質附著面積增加部117。在藉由過濾磁場生成部110B生成之磁場區域內，由
於遮蔽預定能量以上的電子的侵入，因此在該磁場區域內不會遭受高能量的電子的破壞，從而生成負離子。在該磁場區域中附著促進物質部分的表面，功函數因促進物質而下降，因而進行負離子的表面生成。因此，藉由在磁場區域設置促進物質附著面積增加部117，進行負離子的表面生成之部分的面積得到增加。藉此，能夠增加負離子的生成量。
在本實施例之負離子源裝置100中，促進物質附著面積增加部117由形成於電漿電極116的表面116c的凹凸部120所構成。藉此，無需使用其他構件即可增加與負離子的表面生成的有關面積。
參閱第5圖及第6圖對第2實施例之負離子源裝置200進行說明。第2實施例之負離子源裝置200中，促進物質附著面積增加部217的構成與第1實施例之負離子源裝置100的促進物質附著面積增加部117不同。
如第5圖及第6圖所示，促進物質附著面積增加部217由從電漿電極116的表面116c相隔設置之促進物質附著面積增加構件218所構成。促進物質附著面積增加構件218配置於負離子生成區域E2內的空間內。促進物質附著面積增加構件218以覆蓋區域F(參閱第3圖(a))的表面116c之方式配置於與該表面116c相隔之位置。另外，促進物質附著面積增加構件218與表面116c之間所
相隔之距離並沒有特別地被限定，但配置於距引出孔116a的距離小於平均自由路徑的位置較佳。
促進物質附著面積增加構件218藉由支承構件219所支承。支承構件219由絕緣材料構成。因此，促進物質附著面積增加構件218能夠與電漿電極116及腔室108獨立地施加電壓，以便能夠調整電漿鞘。支承構件219的構成並沒有特別限定，可以如第6圖(a)所示之複數個腳構件，亦可以如第6圖(b)所示之筒狀構件。並且，支承構件219可以與電漿電極116連結，亦可以與腔室108連結。
如第6圖所示，促進物質附著面積增加構件218至少具有可供電子通過之大小的貫穿孔220。具體而言，促進物質附著面積增加構件218由網眼狀的金屬構件所構成。每一個貫穿孔220的大小並沒有特別限定，只要設定為可供電子通過之大小即可。並且，貫穿孔220相對於整個促進物質附著面積增加構件218的面積所占之比例，只要是不妨礙電子及負離子向表面116c及引出孔116a側移動的範圍即可。另外，促進物質附著面積增加構件218可以藉由圈上複數個金屬線來構成，亦可以藉由在金屬板上形成複數個貫穿孔220來構成。
如上所述，在本實施例之負離子源裝置200中，促進物質附著面積增加部217由：由從電漿電極116的表面116c相隔設置之促進物質附著面積增加構件218所構成。藉此，即便不在電漿電極116上進行加工等，亦能夠藉由
設置促進物質附著面積增加構件218等其他構件而輕易地增加與負離子的表面生成有關之面積。
在本實施例之負離子源裝置200中，促進物質附著面積增加構件218具有貫穿孔220。藉此，能夠使得用於生成負離子的原子、分子、電子通過促進物質附著面積增加構件218的貫穿孔220而向電漿電極116側移動。
以上，對本發明的實施例進行了詳細說明，但本發明並不限定於上述實施例。例如：離子源裝置作為促進物質附著面積增加部亦可以採用形成於電漿電極116的凹凸部120，及從電漿電極116的表面116c相隔之促進物質附著面積增加構件218兩者。
例如：電漿生成部112可以不是燈絲112b，也可以是內部天線型。此時，藉由對天線施加高頻來在腔室108內生成電漿。
與氣體供給源122連接之配管116b可以不位於腔室108的另一端側，而設置於其他部位。例如：配管116b可以設置於腔室108的另一端側，亦可以設置於腔室108的一端與另一端之間。
並且，負離子源裝置的整體構成並不限定於第2圖、第5圖所示之構成，亦可以採用第7圖所示之構成。第7圖所示之負離子源裝置300例如：在配置於腔室308內的燈絲312及電漿電極316的形狀、及過濾磁場生成部310B的配置等，與第1圖的負離子源裝置100不同。在該負離子源裝置300中，在電漿電極316附近形成有負離
子生成區域E2，且在該區域內形成有促進物質附著面積增加部317。第8圖所示之負離子源裝置400例如：在電漿生成部412的構成、腔室408的形狀、電漿電極416的形狀等，與第1圖的負離子源裝置100不同。在該負離子源裝置400中，在電漿電極416附近形成有負離子生成區域E2，且在該區域內形成有促進物質附著面積增加部417。
100‧‧‧負離子源裝置
102‧‧‧負離子源
104‧‧‧真空箱
106‧‧‧絕緣凸緣
108a(108)‧‧‧主體部
108b(108)‧‧‧蓋部
108c、108d‧‧‧凸緣部
108e‧‧‧貫穿孔
110‧‧‧磁鐵
110A‧‧‧電漿封入部
110B‧‧‧過濾磁場生成部
112a(112)‧‧‧主體部
112b(112)‧‧‧燈絲
114(115)‧‧‧促進物質導入部
116‧‧‧電漿電極
116a‧‧‧引出孔
116b(109)‧‧‧配管
116c‧‧‧表面
117‧‧‧促進物質附著面積增加部
118(115)‧‧‧促進物質供給源
122(109)‧‧‧氣體供給源
124‧‧‧電極
125‧‧‧絕緣凸緣
C‧‧‧堆積層
E1‧‧‧電漿生成區域
E2‧‧‧負離子生成區域
Claims (4)
- 一種負離子源裝置，具有：在內部生成負離子之腔室；向前述腔室內供給原料氣體之原料氣體供給部；利用由前述原料氣體供給部供給的前述原料氣體來生成電漿之電漿生成部；設置於前述腔室的一端側，且具有引出所生成之前述負離子的引出孔之電漿電極；將促進前述負離子生成之促進物質，供給到前述腔室內之促進物質供給部；設置於前述腔室的前述一端側，且生成磁場以遮蔽預定能量以上的電子之過濾磁場生成部；以及設置於生成前述磁場的磁場區域內，且增加附著前述促進物質之部分的面積之促進物質附著面積增加部。
- 如申請專利範圍第1項所述之負離子源裝置，其中：前述促進物質附著面積增加部由形成於前述電漿電極表面的凹凸部構成。
- 如申請專利範圍第1或第2項所述之負離子源裝置，其中：前述促進物質附著面積增加部由從前述電漿電極的表面分離設置之構件構成。
- 如申請專利範圍第3項所述之負離子源裝置，其中： 前述構件具有貫穿孔。
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| WO2019246296A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Single beam plasma source |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004030966A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | プラズマスパッタ型マルチターゲット負イオン源 |
| TW201350166A (zh) * | 2012-03-30 | 2013-12-16 | Sumitomo Heavy Industries | 中子捕捉療法用準直器及中子捕捉療法裝置 |
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| TW201445173A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-01 | Sumitomo Heavy Industries | 中子束檢測裝置及中子捕捉療法裝置 |
| CN104174121A (zh) * | 2013-05-22 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 中子捕获疗法装置及中子束的测定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1169191C (zh) * | 1998-06-12 | 2004-09-29 | 日新电机株式会社 | 注入氢负离子的方法及注入设备 |
| JP2006004780A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Toshiba Corp | 負イオン源 |
| DE102006034988B4 (de) * | 2006-07-28 | 2008-10-30 | Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy | Ionenquelle zur Erzeugung negativ geladener Ionen |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004030966A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Wakasawan Energ Kenkyu Center | プラズマスパッタ型マルチターゲット負イオン源 |
| TW201350166A (zh) * | 2012-03-30 | 2013-12-16 | Sumitomo Heavy Industries | 中子捕捉療法用準直器及中子捕捉療法裝置 |
| TW201438788A (zh) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | Sumitomo Heavy Industries | 中子捕捉療法裝置 |
| CN104174121A (zh) * | 2013-05-22 | 2014-12-03 | 住友重机械工业株式会社 | 中子捕获疗法装置及中子束的测定方法 |
| TW201445173A (zh) * | 2013-05-27 | 2014-12-01 | Sumitomo Heavy Industries | 中子束檢測裝置及中子捕捉療法裝置 |
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