TWI678222B - 加速器及粒子線治療裝置 - Google Patents

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TWI678222B
TWI678222B TW107118715A TW107118715A TWI678222B TW I678222 B TWI678222 B TW I678222B TW 107118715 A TW107118715 A TW 107118715A TW 107118715 A TW107118715 A TW 107118715A TW I678222 B TWI678222 B TW I678222B
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Tomoyuki Iwawaki
宮下裕次
Yuji Miyashita
永友大士
Hiroshi Nagatomo
坂本裕介
Yusuke Sakamoto
井上啓
Hiroshi Inoue
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日商三菱電機股份有限公司
Mitsubishi Electric Corporation
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Abstract

本發明係提供一種加速器，該加速器係具備有可達成依每一旋轉方向對應不同的出射能量以進行高頻電場之頻率調變的旋轉電容器。
加速器係具備：加速電極，係將帶電粒子加速；加速空腔，係將電力供給至加速電極，使高頻電場產生；及旋轉電容器，係使加速空腔的共振頻率調變。旋轉電容器係朝正向及反向之雙向旋轉，取得依每一旋轉方向而不同之靜電電容的時間變化。使依每一旋轉方向而不同之靜電電容的時間變化分別對應不同的出射能量而進行頻率調變。

Description

加速器及粒子線治療裝置
本發明係關於一種具備有旋轉電容器(condenser)的加速器及粒子線治療裝置。
近年來，將質子線或碳線等之粒子線照射於腫瘤以進行治療的粒子線治療已受到矚目。在粒子線治療中，為了產生粒子線，係使用將帶電粒子加速至高能量的加速器。加速器係形成與帶電粒子之旋繞頻率同步的高頻電場，且將帶電粒子加速至預定的能量。為了將帶電粒子加速至預定的能量，必須進行高頻電場的頻率調變，使之與帶電粒子的旋繞頻率一致。因此，已開發出一種具備有進行高頻電場之頻率調變之旋轉電容器的加速器。在專利文獻1中，係揭示一種具備有可達成抑制渦電流而降低發熱之旋轉電容器的加速器。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-157556號公報
然而，為了使帶電粒子加速至預定的能量，需依據能量的大小而進行適當的頻率調變，若論習知的旋轉電容器，會有難以對應不同的能量而進行高頻電場之頻率調變的問題。
本發明係為了解決上述的問題而研創完成者，其目的為提供一種加速器，該加速器係具備有可達成對應帶電粒子之不同的能量以進行高頻電場之頻率調變的旋轉電容器。此外，本發明之目的為提供一種具備有加速器的粒子線治療裝置。
本發明之加速器係具備：加速電極，係將帶電粒子加速；加速空腔，係將電力供給至加速電極，使高頻電場產生；及旋轉電容器，係具有往正向及反向之雙向旋轉的旋轉電極、及相對向於旋轉電極而配置的固定電極，藉由正向的旋轉而進行帶電粒子之第1出射能量所對應之高頻電場的頻率調變，且藉由反向的旋轉而進行帶電粒子之第2出射能量所對應之高頻電場的頻率調變。
此外，本發明之粒子線治療裝置係具備：加速器，係具有依正向及反向的每一旋轉方向對應出射能量而進行頻率調變的旋轉電容器；射束(beam)輸送部，係輸送經加速器所射出的粒子線；及照射部，係將從射束輸送部所供給的粒子線成形為照射區域而照射於被照射體。
依據本發明之加速器，係具備依每一旋轉方向對應不同的出射能量而進行高頻電場之頻率調變的旋轉電容器，藉此可達成有效率地射出不同能量的粒子線。此外，依據本發明的粒子線治療裝置，係具備可射出不同能量的粒子線，藉此可依腫瘤的種類及位置而照射出適當之能量的粒子線。
1‧‧‧加速器
2a、2b‧‧‧線圈
3a、3b‧‧‧磁極
4‧‧‧加速電極
5‧‧‧加速空腔
5a‧‧‧內導體
5b‧‧‧外導體
6‧‧‧出射通道
7‧‧‧離子源
8‧‧‧旋繞軌道
9‧‧‧高頻電源
10‧‧‧旋轉電容器
11‧‧‧旋轉電極
11a、11b、12a、12b‧‧‧側邊
12‧‧‧固定電極
13‧‧‧旋轉軸
14‧‧‧馬達
15‧‧‧正向
16‧‧‧反向
17‧‧‧入射控制裝置
20‧‧‧射束輸送部
30‧‧‧照射部
41‧‧‧間距
100‧‧‧粒子線治療裝置
111‧‧‧旋轉中心
112、112a、112b、121‧‧‧前端部
113、123‧‧‧中心軸
122、122a、122b‧‧‧內周部
C、C1、C2‧‧‧靜電電容
d‧‧‧電極間距離
E‧‧‧能量
E1、E2‧‧‧出射能量
f‧‧‧旋繞頻率
fr‧‧‧共振頻率
L‧‧‧電感
r‧‧‧軌道半徑
S‧‧‧對向面積
T‧‧‧加速時間
t1‧‧‧入射時
t2‧‧‧出射時
ω‧‧‧旋轉速度
第1圖係本發明之實施形態1之加速器的概略俯視剖面圖。
第2圖係本發明之實施形態1之加速器的概略側剖面圖。
第3圖係本發明之實施形態1之旋轉電容器的概略構成圖。
第4圖係本發明之實施形態1之旋轉電極的概略構成圖。
第5圖係本發明之實施形態1之固定電極的概略構成圖。
第6圖係顯示靜電電容相對於本發明之實施形態1之旋轉電容器之旋轉角之變化的關係圖。
第7圖係顯示本發明之實施形態1之旋轉電容器之靜電電容之時間變化的關係圖。
第8圖係顯示決定本發明之實施形態1之旋轉電容器 之形狀之步驟之一例的步驟圖。
第9圖係顯示本發明之實施形態1之軌道半徑與磁場強度之關係的關係圖。
第10圖係顯示本發明之實施形態1之加速時間與旋繞頻率之關係的關係圖。
第11圖係顯示本發明之實施形態1之加速時間與靜電電容之關係的關係圖。
第12圖係用以說明本發明之實施形態1之旋轉電容器的說明圖。
第13圖係顯示本發明之實施形態1之加速時間與對向面積之時間變化率之關係的關係圖。
第14圖係顯示本發明之實施形態1之固定電極的概略構成圖。
第15圖係顯示本發明之實施形態1之旋轉電極的概略構成圖。
第16圖係顯示本發明之實施形態1之固定電極的概略構成圖。
第17圖係顯示本發明之實施形態2之加速器的概略構成圖。
第18圖係顯示本發明之實施形態2之旋轉電容器之靜電電容之時間變化的概略構成圖。
第19圖係本發明之實施形態3之粒子線治療裝置的概略構成圖。
茲參照圖式來說明本發明的實施形態。以下係以同步迴旋加速器(synchro cyclotron)(以下簡稱加速器)作為加速器為例進行說明。
(實施形態1)
第1圖係用以實施本發明之實施形態1之加速器的概略俯視剖面圖。第2圖係用以實施本發明之實施形態1之加速器的概略側剖面圖。如第1圖、第2圖所示，加速器1係具備：一對線圈2a、2b；一對磁極3a、3b；加速電極4；加速空腔5；出射通道(duct)6；及旋轉電容器10。
加速器1係藉由將電流施加於線圈2a、2b，而使彼此離開配置的磁極3a、3b之間產生磁場。此外，藉由透過加速空腔5而將高頻電力供給至加速電極4，以產生高頻電場。藉由所產生的電場，從離子(ion)源7(未圖示)所射入的帶電粒子，即以螺旋狀的旋繞軌道8旋繞運動於磁極3a、3b之間。帶電粒子係每逢通過加速電極4的間距(gap)41時，就被與帶電粒子之旋繞頻率同步的高頻電場加速而使能量增大。帶電粒子係伴隨著能量的增大，旋繞軌道8的半徑會逐漸變大，當到達預定的能量時，即作為粒子線而從出射通道6射出。
加速空腔5係具有：內導體5a；及外導體5b，係圓筒狀且配置於同軸上。內導體5a係電性連接於加速電極4，將來自高頻電源9(未圖示)的高頻電力供給至加速電極4。加速空腔5係具有原有的共振頻率，藉由將高 頻電力供給至加速電極4，使內部產生對應共振頻率的高頻電場。加速空腔5的共振頻率fr，係藉由加速空腔5的電感(inductance)L與靜電電容C而由公式(1)來決定。
Figure TWI678222B_D0001
帶電粒子係隨著被加速，質量會因為相對論效應而增加，旋繞頻率會降低。加速空腔5係配合旋繞頻率的降低，藉由旋轉電容器10增加靜電電容，藉此降低共振頻率。
旋轉電容器10係具備：旋轉電極11；固定電極12；及旋轉軸13。旋轉電極11係電性連接於加速空腔5的內導體5a，而固定電極12係電性連接於外導體5b。旋轉電容器10係具有至少一組旋轉電極11及固定電極12，朝旋轉軸13的軸方向交互疊層配置。旋轉電容器10係藉由旋轉電極11連續地高速旋轉，使靜電電容周期性地變化，以獲得與帶電粒子之旋繞頻率同步之加速空腔5的共振頻率。
第3圖係用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器的概略構成圖。第3圖係從第1、2圖的AA’面觀看時的旋轉電容器。如第3圖所示，旋轉電極11及固定電極12，係分別具有至少一片葉片，且彼此相對向地配置。旋轉電極11係藉由馬達(motor)14驅動，且透過旋轉 軸13，朝正向15及反向16之雙向分別連續地高速旋轉。馬達14係藉由來自控制部(未圖示)的信號，而控制旋轉方向及旋轉速度。
第4圖係用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器之旋轉電極的概略構成圖。如第4圖所示，旋轉電極11係以從旋轉軸13朝徑方向外側呈放射狀延伸之方式設置。旋轉電極11的葉片，係以相對於從旋轉中心111通過徑方向外側之前端部112之中心位置的中心軸113(以下簡稱中心軸)呈非對稱之方式形成。例如，從葉片之前端部112之一端朝向徑方向內側延伸的側邊11a，係以朝向相面對之另一方的側邊11b彎曲之方式形成。
第5圖係用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器之固定電極的概略構成圖。如第5圖所示，固定電極12係例如具有與旋轉中心111同心之圓形的外周，且以從外周朝徑方向內側延伸之方式設置。固定電極12的葉片係具有：前端部121，構成外周的一部分；及側邊12a、12b，從前端部121的兩端朝向徑方向內側延伸。
在此，在第3圖、第4圖、第5圖中，雖顯示了旋轉電極11及固定電極12的葉片為4片之例，但葉片的片數亦可適當變更。
第6圖係顯示用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器之旋轉角與靜電電容之關係的關係圖。在此，旋轉電極11及固定電極12，係分別以一片葉片構成。此外，係設為朝正向15旋轉，旋轉角係將旋轉電極11之 葉片之相面對的側邊11a、11b中之旋轉方向正側的側邊11a、及固定電極12之相面對的側邊12a、12b中之與旋轉方向負側之側邊12b開始重疊的位置設為基準的0度。
如第6圖所示，旋轉電容器10係隨著旋轉角增加，旋轉電極11之葉片與固定電極12之葉片的對向面積亦增加，而靜電電容亦隨之增加。旋轉電容器10的靜電電容，係例如在旋轉角θ 1成為最大，且隨著對向面積減少而減少。靜電電容係在旋轉電極11之葉片之相面對之側邊11a、11b中之旋轉方向負側的側邊11b、與固定電極12之葉片之相面對之側邊12a、12b中之旋轉方向正側的側邊12a會脫離的旋轉角θ 2成為最小。
第7圖(a)係將用以實施本發明之實施形態1的旋轉電容器，以預定的旋轉速度朝正向旋轉1次時之靜電電容的時間變化。此外，第7圖(b)係將用以實施本發明之實施形態1的旋轉電容器，以與第7圖(a)相同的旋轉速度朝反向旋轉1次時之靜電電容的時間變化。如第7圖(a)、第7圖(b)所示，藉由旋轉電極11的葉片相對於中心軸113非對稱地形成，旋轉電容器10可取得在正向15與反向16為不同之靜電電容的時間變化。藉此，可使在正向15與反向16為不同之靜電電容的時間變化，分別對應不同的出射能量而進行頻率調變。
當使帶電粒子以出射能量E1出射時，加速器1係使旋轉電容器10朝正向15旋轉，而使靜電電容從帶電粒子的入射時t1增加至出射時t2，以進行高頻電場的 頻率調變。此外，當使帶電粒子以出射能量E2射出時，加速器1係使旋轉電容器10朝反向16旋轉，而使靜電電容從帶電粒子的入射時t’1增加至出射時t’2，以進行高頻電場的頻率調變。
如此，旋轉電容器10即朝正向15及反向16旋轉，依每一旋轉方向取得對應不同之出射能量之靜電電容的時間變化，使得加速器1可有效率地射出不同出射能量的粒子線。
接著，針對為依每一旋轉方向而取得適於不同之出射能量之靜電電容的時間變化，而決定旋轉電容器10之形狀之方法的一例進行說明。第8圖係顯示決定用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器之形狀之步驟之一例的步驟圖。旋轉電容器10係例如取得正向15之旋轉適於出射能量215MeV、反向16之旋轉適於出射能量160MeV之靜電電容的時間變化(步驟S1)。
茲假定加速器1的最大磁場強度為6T，且依每一出射能量而決定相對於軌道半徑的磁場分布(步驟S2)。為了使帶電粒子穩定地加速，加速器1的磁場強度係根據弱收斂的原理，使之分布成隨著軌道半徑增加而減少。第9圖係用以實施本發明之實施形態1之相對於軌道半徑的磁場強度。如第9圖所示，相對於軌道半徑的磁場強度，係將出射能量160MeV設定為較出射能量215MeV更小。磁場強度係例如藉由施加於線圈2a、2b的電流而調整。
從所設定的磁場分布，算出相對於加速時間的旋繞頻率(步驟S3)。在此，所謂加速時間係指帶電粒子射入至加速器1後至射出為止所花費的時間。茲將帶電粒子設為質子、加速初期的軌道半徑設為r，加速時間T中之帶電粒子的旋繞頻率係由公式(2)至公式(6)所決定。
E=E+dE…公式(2)
Figure TWI678222B_D0002
Figure TWI678222B_D0003
Figure TWI678222B_D0004
T(r’)=Σt(r’)…公式(6)
惟，E係帶電粒子的能量、dE係每逢繞行1圈即增加的能量、M0係加速初期之帶電粒子的質量、B(r)係加速初期中的磁場強度、B(r’)係軌道半徑r’中的磁場強度、E(r’)係軌道半徑r’中之帶電粒子的能量、f(r’)係軌道 半徑r’中的旋繞頻率、t(r’)係軌道半徑r’中的旋繞周期、T(r’)係軌道半徑r’中的加速時間。
茲根據加速初期的軌道半徑r，從公式(2)算出帶電粒子的能量E。從公式(3)根據所要增大之帶電粒子的能量E，算出軌道半徑r’。從公式(4)求出在軌道半徑r的旋繞頻率f(r’)。從公式(5)算出1圈所要花費的時間。從公式(4)與公式(6)算出從加速初期起對於軌道半徑r’的時間T(r’)。如此一來，可求出加速時間T中的旋繞頻率。
第10圖係用以實施本發明之實施形態1之相對於加速時間的旋繞頻率。如第10圖所示，當帶電粒子的出射能量設為215MeV時，旋繞頻率係於加速初期成為89MHz、出射時成為67MHz，所需的頻率調變幅度係22Hz。此外，當出射能量設為160MeV時，旋繞頻率係於加速初期成為78MHz、出射時成為62MHz，所需的頻率調變幅度係16MHz。
從所算出之相對於加速時間的旋繞頻率及公式(1)，算出相對於加速時間的靜電電容(步驟S4)。第11圖係用以實施本發明之實施形態1之相對於加速時間的靜電電容。如第11圖所示，旋轉電容器10係以當朝正向15旋轉時進行22Hz的頻率調變，而當朝反向16旋轉時進行16MHz的頻率調變之方式，使靜電電容相對於加速時間增加。
從所算出之相對於加速時間的靜電電容，算出旋轉電容器10之旋轉電極11及固定電極12之對向面 積相對於加速時間的時間變化率(步驟S5)。在此，如第12圖所示，設旋轉電容器10的旋轉速度為7500rpm，旋轉電極11及固定電極12之旋轉軸方向的疊層數為5組，葉片的片數分別為4片，旋轉電極11與固定電極12的電極間隔為2mm。旋轉電容器10的靜電電容C，係藉由旋轉電極11及固定電極12的對向面積S、電極間距離d、及真空的介電常數ε0而由公式(7)來決定。
Figure TWI678222B_D0005
從公式(7)，可藉由對向面積相對於加速時間的時間變化率來表示第11圖所示相對於加速時間的靜電電容。第13圖係用以實施本發明之實施形態1之旋轉電容器之對向面積相對於加速時間的時間變化率。
根據第13圖所示之對向面積相對於加速時間的時間變化率，來決定旋轉電極11及固定電極12的形狀(步驟S6)。
作為一例，如第14圖所示，決定相對於固定電極12的葉片，從旋轉電極11的旋轉中心111通過固定電極12之葉片之前端部121之中心位置的中心軸123呈對稱時之旋轉電極11的形狀。當固定電極12相對於中心軸123呈對稱時，對向面積S的時間變化率dS/dt係藉由從旋轉電極11的旋轉中心111至旋轉電極11之葉片之 前端部112為止的長度l、旋轉速度ω而由公式(8)來決定。
Figure TWI678222B_D0006
從公式(8)得知，可從對向面積的時間變化率，決定從旋轉電極11之旋轉中心111至前端部112為止的長度。第15圖(a)係顯示用以實施本發明之實施形態1之旋轉電極之一例的概略構成圖。第15圖(b)係顯示用以實施本發明之實施形態1之旋轉電極之一片葉片之形狀之一例的概略構成圖。如第15圖(a)、(b)所示，旋轉電極11係以從旋轉中心111至前端部112為止的長度滿足對向面積相對於加速時間的時間變化率之方式，成為相對於旋轉方向變化的形狀。
旋轉電極11之葉片的前端部112，係以相對於中心軸113呈非對稱之方式朝向徑方向內側而彎曲。旋轉電極11係例如以相對於中心軸113為其中一側的前端部112a滿足出射能量215MeV之對向面積之時間變化率之方式彎曲。此外，以相對於中心軸113為另一側之前端部112b滿足出射能量160MeV之對向面積之時間變化率之方式彎曲。
以此方式形成旋轉電極11，使得加速器1可達成當出射215MeV的粒子線時，使旋轉電極11朝正向15旋轉，利用相對於旋轉電極11之中心軸113為其中一 側的前端部112a而進行頻率調變，而當射出160MeV的粒子線時，使旋轉電極11朝反向16旋轉，且相對於中心軸113，利用另一側的前端部112b而進行頻率調變。
在此，雖設為將固定電極12相對於中心軸123呈對稱、旋轉電極11相對於中心軸113呈非對稱，但亦可將旋轉電極11之葉片的形狀設為對稱、固定電極12之葉片的形狀設為非對稱。第16圖(a)係顯示用以實施本發明之實施形態1之固定電極之一例的概略構成圖。第16圖(b)係顯示用以實施本發明之實施形態1之固定電極之1片葉片之形狀之一例的概略構成圖。如第16圖(a)、第16圖(b)所示，固定電極12係以從旋轉電極11之旋轉中心111至固定電極12之內周部122為止的長度，滿足對向面積相對於加速時間之時間變化率之方式，成為相對於旋轉方向變化的形狀。
例如，固定電極12之葉片的內周部122，係以相對於中心軸123呈非對稱之方式朝向徑方向外側而彎曲。固定電極12係例如以相對於中心軸123為其中一側之內周部122a滿足出射能量215MeV之對向面積之時間變化之方式彎曲。此外，以相對於中心軸123為另一側之內周部122b滿足出射能量160MeV之方式彎曲。
以此方式形成固定電極12，使得加速器1可達成當射出215MeV的粒子線時，使旋轉電極11朝正向15旋轉，利用相對於固定電極12之中心軸123為其中一側的內周部122a而進行頻率調變，而當射出160MeV時， 使旋轉電極11朝反向16旋轉，利用相對於中心軸113為另一側的內周部122b而進行頻率調變。
在此，雖顯示了旋轉電極11或固定電極12相對於中心軸113、123呈對稱之例，但只要旋轉電容器10以滿足依每一旋轉方向而對應不同之出射能量之靜電電容的時間變化之方式形成即可，旋轉電極11及固定電極12亦可相對於中心軸113、123分別呈非對稱。
綜上所述，本實施形態之加速器1，係設為具備旋轉電容器10的構成，該旋轉電容器10係朝正向15及反向16旋轉，且依每一旋轉方向對應帶電粒子之不同的出射能量而使靜電電容依時間性變化。藉由此構成，加速器1可達成有效率地產生不同能量的粒子線。
另外，旋轉電容器10之旋轉電極11的形狀，係以考慮對於高速旋轉之機械的穩定性而形成為較佳。例如，第6圖所示之靜電電容成為最大為止的旋轉角θ1、與靜電電容成為最大之旋轉角θ1及靜電電容成為最小之旋轉角θ2所構成之角度θ2-θ1的差，係形成為0<｜θ2-1｜/θ1｜≦10%。藉此，為了使加速空腔5之共振頻率調變，當旋轉電極11例如以1000rpm以上高速旋轉時，亦可達成一邊確保穩定性一邊進行旋轉。
(實施形態2)
茲說明用以實施本發明之實施形態2的加速器1。在此，與實施形態1之加速器1重複的說明，係予以適當簡 化或省略。在本實施形態中，係在實施形態1的構成中，更具備有入射控制裝置17的構成。
第17圖係用以實施本發明之實施形態2之加速器的概略構成圖。入射控制裝置17係控制從離子源7將帶電粒子射入至加速器1的時序(timing)。入射控制裝置17係例如藉由偵測旋轉電容器10的靜電電容，以靜電電容從帶電粒子的入射起一直增加至出射為止之方式，將射入帶電粒子的信號輸出至離子源7。
第18圖(a)、第18圖(b)係顯示使用以實施本發明之實施形態2之旋轉電容器分別朝正向及反向旋轉時之靜電電容之時間變化的關係圖。如第18圖(a)所示，當旋轉電容器10對應出射能量E1朝正向15連續地旋轉時，旋轉電容器10的靜電電容，每逢成為對應加速初期之旋繞頻率的靜電電容C1，就輸出入射帶電粒子的信號A。此外，如第18圖(b)所示，當旋轉電容器10對應出射能量E2朝反向16連續地旋轉時，旋轉電容器10的靜電電容，每逢成為對應加速初期之旋繞頻率的靜電電容C2，就輸出射入帶電粒子的信號A。如此，入射控制裝置17係依每一旋轉方向對應出射能量，而以適於加速的時序周期性地將帶電粒子射入至加速器1。
在此，作為設定入射時序的方法，雖顯示了偵測旋轉電容器10之靜電電容之例，但除此之外，亦可偵測旋轉電容器10的旋轉角、加速空腔5的靜電電容、加速空腔5的共振頻率等。
在此種構成中，亦與實施形態1同樣地，加速器1係具備依每一旋轉方向進行對應帶電粒子之出射能量之頻率調變的旋轉電容器10，可射出不同能量的粒子線。再者，在本實施形態中，係設為具備入射控制裝置17的構成，可依據出射能量的大小而以適於加速的時序將帶電粒子周期性地射入，且可更有效率地射出不同能量的粒子線。此外，可使脈衝狀的帶電粒子連續地以適於加速的時序射入，而可產生充分線量的粒子線。
(實施形態3)
茲說明用以實施本發明之實施形態3的粒子線治療裝置100。在本實施形態中，係設為將實施形態1或2的加速器1，應用於粒子線治療裝置100的構成。與實施形態1及2之加速器1重複的說明，係予以適當簡化或省略。
第19圖係用以實施本發明之實施形態3之粒子線治療裝置的概略構成圖。如第19圖所示，粒子線治療裝置100係具備：加速器1；射束輸送部20，輸送經由加速器1所射出的粒子線；及照射部30，將從射束輸送部20所供給的粒子線形成為照射區域而照射於被照射體。
加速器1係從高頻電源9供給高頻電力，且於內部形成高頻電場。加速器1係依據預定的出射能量而決定旋轉電容器10的旋轉方向，使高頻電場的頻率調變。從離子源7射入的帶電粒子，係藉由經由旋轉電容器10調變頻率後的高頻電場而加速至預定的能量，且作為粒 子線而射出。
被加速器1所射出的粒子線，係被射出至射束輸送部20。射束輸送部20係具有：成為粒子線之輸送路徑的真空通道；及用以將粒子線之射束軌道偏向為預定角度的偏向電磁鐵。照射部30係將從射束輸送部20所供給的粒子線，形成為對應要治療之腫瘤的大小或深度的照射區域而照射於被照射體。
依據本實施形態的粒子線治療裝置100，係具備具有旋轉電容器10的加速器1，該旋轉電容器10係依正向15及反向16的每一旋轉方向進行對應出射能量的頻率調變，藉此即可依據所要治療之腫瘤的大小或深度，而有效率地照射適合之能量的粒子線。藉由設為在加速器1可射出不同能量之粒子線的構成，相較於使曾經產生之高能量的粒子線在加速器1外強制降低的情形，可節省能量的浪費，而可有效率地照射粒子線。再者，可降低放射線對於患者的曝露量，而可達成減輕患者的負擔。
另外，在實施形態1至3中，雖說明了同步迴旋加速器作為加速器1之例，但亦可為其他的圓形加速器。

Claims (9)

  1. 一種加速器，係具備：加速電極，係將帶電粒子加速；加速空腔，係將電力供給至前述加速電極，使高頻電場產生；及旋轉電容器，係具有往正向及反向之雙向旋轉的旋轉電極、及相對向於前述旋轉電極而配置的固定電極，藉由前述正向的旋轉而進行前述帶電粒子之第1出射能量所對應之前述高頻電場的頻率調變，且藉由前述反向的旋轉而進行前述帶電粒子之第2出射能量所對應之前述高頻電場的頻率調變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之加速器，其中，前述旋轉電容器的前述旋轉電極係具有至少1片葉片，且相對於從旋轉中心通過前述旋轉電極之前述葉片之前端部之中心位置的中心軸形成為非對稱。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之加速器，其中，前述旋轉電容器的前述固定電極係具有至少1片葉片，且相對於從前述旋轉中心通過前述固定電極之前述葉片之前端部之中心位置的中心軸形成為非對稱。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之加速器，其中，前述旋轉電容器的前述固定電極係具有至少1片葉片，且相對於從前述旋轉中心通過前述固定電極之前述葉片之前端部之中心位置的中心軸形成為非對稱。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之加速器，係具備入射控制裝置，該入射控制裝置係偵測前述旋轉電容器的靜電電容、旋轉角、前述加速空腔的靜電電容、共振頻率的至少任一者，控制前述帶電粒子之入射的時序。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之加速器，係具備入射控制裝置，該入射控制裝置係偵測前述旋轉電容器的靜電電容、旋轉角、前述加速空腔的靜電電容、共振頻率的至少任一者，控制前述帶電粒子之入射的時序。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之加速器，係具備入射控制裝置，該入射控制裝置係偵測前述旋轉電容器的靜電電容、旋轉角、前述加速空腔的靜電電容、共振頻率的至少任一者，控制前述帶電粒子之入射的時序。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之加速器，係具備入射控制裝置，該入射控制裝置係偵測前述旋轉電容器的靜電電容、旋轉角、前述加速空腔的靜電電容、共振頻率的至少任一者，控制前述帶電粒子之入射的時序。
  9. 一種粒子線治療裝置，係具備：申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之加速器，係具有依前述正向及前述反向的每一旋轉方向對應出射能量而進行頻率調變的前述旋轉電容器；射束輸送部，係輸送經前述加速器所射出的粒子線；及照射部，係將從前述射束輸送部所供給的前述粒子線成形為照射區域而照射於被照射體。
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