WO2021182227A1 - 粒子加速器の診断装置、粒子加速器の診断方法及び粒子加速器の診断プログラム - Google Patents

粒子加速器の診断装置、粒子加速器の診断方法及び粒子加速器の診断プログラム Download PDF

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particle accelerator
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宗道 松本
勝詞 塙
康太 水島
卓司 古川
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東芝エネルギーシステムズ株式会社
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
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    • H05H9/00—Linear accelerators

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a diagnostic technique for a particle accelerator that takes out a charged particle beam slowly.
  • a charged particle beam which supplies charged particles (ions) to an accelerator and accelerates them into a high-energy state
  • a widely used accelerator system is roughly composed of an ion source, a linear accelerator (linac), and a circular accelerator, and accelerates charged particles in this order in stages. Then, when the charged particles orbiting the circular accelerator reach a predetermined energy, the emitting device is operated to take out the charged particle beam whose traveling direction is changed from the orbit to the beam transport system.
  • Fast extraction is a method of extracting all a group (beam) of charged particles that orbit a circular accelerator within the time required for one orbit.
  • “slow extraction” is a method of extracting a charged particle beam while orbiting a circular accelerator. Therefore, the charged particle beam emitted by the "slow extraction” can be extracted from the circular accelerator little by little over time as compared with the case of the "fast extraction”.
  • the charged particle beam accelerated by the circular accelerator is required to have as low a loss as possible until it reaches the terminal equipment of the beam transport system (for example, the irradiation device in the treatment room). If the transport loss of the charged particle beam is large, there is a problem that the planned energy pattern cannot be executed to the end. Further, if the transport loss of the charged particle beam is large, there is a problem that the beam utilization efficiency is lowered.
  • the extraction efficiency of the charged particle beam is thought to vary on the order of 10 -1 seconds 10 -5 seconds. Therefore, in order to maintain the beam extraction efficiency with high efficiency, it is desirable to control the exciting current of the electromagnet while acquiring the beam extraction efficiency in a unit time as close to real time as possible.
  • An embodiment of the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a diagnostic technique for a particle accelerator capable of evaluating the extraction efficiency of charged particles in a short cycle.
  • (A) (B) (C) (D) (E) A timing chart illustrating the operation of the diagnostic device of the particle accelerator according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of the diagnostic device 10A of the particle accelerator according to the first embodiment of the present invention.
  • the particle accelerator diagnostic device 10A (10) corresponds to the first current value from the first detector 28 that detects the first current value generated by the movement of the charged particles in the circular accelerator 20.
  • a second receiver 11 that receives the first detection signal S1 output as a signal to be used, and a second current value that detects a second current value generated by the movement of charged particles taken out from the circular accelerator 20 to the beam transport system 30.
  • the calculation unit 40 performs processing including differential processing on the first detection signal S1 to obtain the first processing signal D, and based on the first processing signal D and the second detection signal S2 (first). It has a processing unit 16 that calculates at least the ratio of the processing signal D and the second detection signal S2) and calculates the extraction efficiency Q of the extracted charged particles.
  • the particle accelerator system consists of an ion source 21, a linac 22, and a circular accelerator 20, and accelerates charged particles in this order in stages. Then, when the charged particles orbiting the circular accelerator 20 reach a predetermined energy, the emitting device 29 is operated while the energy is maintained, and the charged particle beam whose traveling direction is changed from the orbit is the beam transport system. Taken out to 30.
  • energy means "kinetic energy per nucleon”.
  • the target particle accelerator diagnosed by the particle accelerator diagnostic device 10A according to the present embodiment is a device including at least the above-mentioned Linac (linear accelerator) 22, the circular accelerator 20, and the beam transport system 30. Is.
  • Examples of the ion source 21 include a laser irradiation type ion source and the like, in addition to a high frequency (including microwave) irradiation type such as an ECR (Electron Cyclotron Resonance) ion source and a PIG (Penning Ionization Gauge) ion source. Not limited.
  • the Linac 22 arranges a plurality of accelerating electric fields having opposite electric field components in a straight line, repeatedly inverts the electric field direction at a high frequency, and always accelerates charged particles passing through the accelerating electric field in only one direction. Is. Then, the linac 22 accelerates the ions incident from the ion source 21 to a predetermined energy, and then emits the ions to the circular accelerator 20.
  • the circular accelerator 20 diverges and converges a high-frequency acceleration cavity 25 that accelerates charged particles incident from the linac 22 by high-frequency power, a plurality of deflection electromagnets 26 that generate a magnetic field that bends the orbiting charged particles, and the orbiting charged particles.
  • a plurality of quadrupole electric magnets 27 that generate a magnetic field that is held in the orbit, a current detector (first detector) 28 that detects the current value of the beam of the orbiting charged particles, and a charged particle that orbits the circular accelerator 20. It is composed of an emitting device 29 that emits the beam of the above to the beam transport system 30 little by little.
  • the circular accelerator 20 configured in this way can finally accelerate the beam of charged particles incident from the linac 22 with low energy to the upper limit energy of 70 to 80% of the speed of light while orbiting. Then, the circular accelerator 20 can hold the energy of the beam of the orbiting charged particles at an arbitrary energy lower than this upper limit energy. Then, the control unit 23 controls the ion source 21, the linac 22, and the circular accelerator 20 in conjunction with each other so that the beam of the charged particles described above is correctly accelerated.
  • the beam transport system 30 is also provided with a quadrupole electromagnet 27 for holding the charged particles traveling straight in the orbit and a deflection electromagnet 26 for bending the orbit of the charged particles.
  • An irradiation device 50 that treats the tumor of the patient 52 by irradiating the charged particle beam 51 is connected to the tip of the beam transport system 30.
  • the irradiation device 50 is an example, and the facility connected to the end of the beam transport system 30 is not particularly limited.
  • the exit device 29 adopted in the embodiment is a "slow take-out" specification in which a group (beam) of charged particles orbiting the circular accelerator 20 is taken out little by little.
  • the emitting device 29 excites the emitting electrode (not shown) based on the control signal G input from the control unit 23, so that the beam transitioned to the unstable region is taken out from the circular accelerator 20 to the beam transport system 30.
  • the beam transport system 30 is provided with a second detector 55 that detects and monitors a current value (second current value) generated by the movement of the charged particles passing through the beam transport system 30.
  • the first detection signal S1 received by the first receiving unit 11 is a signal output from the first detector 28 provided in the circular accelerator 20, and is a current value (first) generated by the movement of the orbiting charged particles. It is a signal corresponding to the current value).
  • the principle of measuring the current value by the first detector 28 is to detect the magnetic field formed concentrically around the current by using Ampere's law. Then, the first detector 28 outputs the first detection signal S1 proportional to the first current value generated by the movement of the orbiting charged particles.
  • the processing unit 16 outputs the first processing signal D obtained by performing processing including at least time differentiation on the first detection signal S1.
  • the first processing signal D corresponds to the ideal value of the second detection signal S2 detected by the second detector 55 when it is taken out from the circular accelerator 20 to the beam transport system 30 without loss.
  • the first detection signal S1 representing the orbital current value of the circular accelerator 20 is proportional to the orbital frequency f of the charged particle, and this orbital frequency f is proportional to the velocity of the charged particle.
  • the decrease number A of the charged particles orbiting the circular accelerator 20 per unit time is represented by the following equation (1) and corresponds to the first processing signal D.
  • the coefficient k is an amount determined depending on the nuclei of charged particles, and is a coefficient for converting the amount of charge into the number of particles.
  • ⁇ S1 is the amount of change in the first detection signal S1 during the period ⁇ t.
  • a noise filter (not shown) for removing the noise component contained in the first detection signal S1 is provided before the processing unit 16 time-differentiates the first detection signal S1. Further, an amplifier (not shown) that amplifies the first detection signal S1 which is an analog signal before inputting to the noise filter is also provided. The amplified first detection signal S1 may then be processed by the noise filter and the processing unit 16 as it is as an analog signal, but after being converted into a digital signal, it is processed by the noise filter and the processing unit 16. It may be done.
  • the second detection signal S2 received by the second receiving unit 12 is a signal output from the second detector 55 provided in the beam transport system 30, and is a current value (second) generated by the movement of the charged particles traveling straight. It is a signal corresponding to the current value of.
  • the principle of measuring the current value by the second detector 55 is to count the pulse signal generated by the ionized electrons when the charged particle beam passes through the gas. The number of counts per unit time of this pulse signal corresponds to the current value generated by the movement of charged particles passing through the beam transport system 30.
  • the second detector 55 generates a pulse signal having a frequency proportional to the current value of the passing charged particles, and outputs the count integrated value of the generated pulse signals per unit time as the second detection signal S2. Then, as the number of passages B of charged particles traveling straight through the beam transport system 30 per unit time is expressed by the following equation (2), the second detection signal S2 is set to the second coefficient K2 representing the number of charged particles per pulse. Obtained by multiplication.
  • the calculation unit 40 calculates the extraction efficiency Q of charged particles as expressed by the following equation (3).
  • the extraction efficiency Q has the ratio (S2 / D) of the second detection signal S2 and the first processing signal D as an element. Further, the extraction efficiency Q when the energy of the charged particles changes is obtained by multiplying the ratio (S2 / D) of the second detection signal S2 and the first processing signal D by the orbital frequency f and the constant (K2 / k). can get.
  • the beam extraction efficiency Q varies depending on various factors, but can be recovered by adjusting the magnetic field by adjusting the current value of the electromagnets constituting the circular accelerator 20 and the beam transport system 30. In particular, it can often be improved by adjusting the current pattern of the quadrupole electromagnet 27 that converges the charged particle beam orbiting the circular accelerator 20.
  • FIG. 2 is a block diagram of the diagnostic device 10B of the particle accelerator according to the second embodiment of the present invention.
  • parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
  • the calculation unit 40 of the particle accelerator diagnostic apparatus 10B (10) multiplies the first processing signal D by the first coefficient K1 to determine the number of reductions of charged particles orbiting the circular accelerator 20 per unit time.
  • the first conversion unit 41 that converts to the first conversion value A to be represented, and the second conversion that represents the number of charged particles that pass straight through the beam transport system 30 per unit time by multiplying the second detection signal S2 by the second coefficient K2. It has a second conversion unit 42 for converting to the value B.
  • the division unit 45 divides the second conversion value B by the first conversion value A to calculate the extraction efficiency Q.
  • the first conversion value A output from the first conversion unit 41 is obtained by multiplying the first processing signal D input from the processing unit 16 by the first coefficient K1 as shown in the above equation (1). Since the first coefficient K1 includes the orbital frequency f of the circular accelerator 20 in the configuration, when the energy of the orbiting charged particles changes, the first coefficient K1 is also changed accordingly.
  • the second conversion value B output from the second conversion unit 42 is obtained by multiplying the second detection signal S2 by the second coefficient K2, as shown in the above equation (2).
  • the second conversion value B represents the number of charged particles passing straight through the beam transport system 30 per unit time
  • the first conversion value A represents the decrease number of charged particles orbiting the circular accelerator 20 per unit time. There is.
  • the ratio (B / A) of the second conversion value B to the first conversion value A represents the extraction efficiency Q. ..
  • FIG. 3 (A), (B), (C), (D), and (E) are timing charts illustrating the operation of the diagnostic device of the particle accelerator according to the embodiment.
  • a command signal is transmitted from the control unit 23 (FIG. 1) to the ion source 21 at the timing shown in FIG. 3 (A). Then, the charged particles are output from the ion source 21, accelerated by the Linac 22, and then the beam of the charged particles is supplied to the circular accelerator 20.
  • FIG. 3B shows a profile of the exciting current applied to the deflection electromagnet 26 by the control unit 23 (FIG. 1). Since the exciting current of the deflecting electromagnet 26 is a value uniquely determined according to the energy of the orbiting charged particle, FIG. 3 (B) shows the profile of the energy of the charged particle orbiting the circular accelerator 20. You may think.
  • the circular accelerator 20 is set to an initial state corresponding to orbiting a charged particle having an incident energy E 0 immediately after being supplied from the Linac 22 before the command signal (FIG. 3A) is transmitted. There is. Then, after the beam of the charged particles is incident, the circular accelerator 20 changes the set state in the direction in which the energy of the charged particles increases, and holds the set state when the energy is stable at a predetermined energy E 1.
  • FIG. 3C shows a control signal G transmitted from the control unit 23 (FIG. 1) to the exit device 29 in a state where the set state of the circular accelerator 20 is held by the energy E 1 (or E 2 , E 3).
  • the period ⁇ t of is shown. In this way, during the period ⁇ t during which the control signal G is transmitted to the emitting device 29, the beam of the charged particles orbiting the circular accelerator 20 is gradually taken out to the beam transport system 30.
  • FIG. 3D shows the profile of the first detection signal S1 in which the current value of the beam of the charged particles orbiting the circular accelerator 20 is detected in the first detector 28 (FIG. 1).
  • the processing unit 16 performs time differentiation to output the change amount ⁇ S1 of the first detection signal S1 in the period ⁇ t, and outputs the first processing signal D.
  • FIG. 3E shows a profile of the second detection signal S2 showing the count integration value of the pulse signal generated by the charged particles traveling straight through the beam transport system 30 in the period ⁇ t in the second detector 55 (FIG. 1). Shown. Then, at the timing when the first processing signal D and the second detection signal S2 are obtained, the extraction efficiency Q is calculated by the above equation (3). Then, the first processing signal D and the second detection signal S2 are acquired in a state where the setting state of the energy E of the circular accelerator 20 is changed stepwise from E 1 to E 2 and E 3, and the energy E is supported. The extraction efficiency Q is calculated by the above equation (3) in which the orbital frequency f is substituted.
  • the differentiation and integration periods are matched to the beam extraction period ⁇ t in the beam transport system 30 for the sake of simplicity, but a smaller period ⁇ t (for example, 100 ms,) within the beam extraction period. 10 ms, 1 ms, etc.) may be used.
  • the control signal G is transmitted to the emitting device 29 and the time elapses, the beam of charged particles orbiting the circular accelerator 20 decreases or disappears. Therefore, the set state of the circular accelerator 20 is returned (decelerated) from the energies E 1 , E 2 , E 3 to the state of the incident energy E 0 which is the initial setting, and the command signal is transmitted to the ion source 21 again (FIG. 3). (A)), the extraction efficiency Q can be recalculated.
  • FIG. 4 is a block diagram of the diagnostic device 10C of the particle accelerator according to the third embodiment of the present invention.
  • parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
  • the particle accelerator diagnostic device 10C (10) has a plurality of second detection signals S2 (S2a, S2a,) received from a plurality of second detectors 55 (55a, 55b) provided in the beam transport system 30.
  • a selection unit 15 for selecting any one of S2b) is provided.
  • the second detection signal S2 selected by the selection unit 15 is received by the second reception unit 12.
  • the operation of the components of the third embodiment excluding the selection unit 15 is the same as that of the components of the first embodiment and the second embodiment.
  • the extraction efficiency Q calculated based on the second detection signal S2a output from the second detector 55a installed on the upstream side of the beam transport system 30 is extracted from the circular accelerator 20 to the beam transport system 30. It reflects the beam loss immediately after.
  • the extraction efficiency Q calculated based on the second detection signal S2b output from the second detector 55b installed on the downstream side of the beam transport system 30 is further in the process of passing through the beam transport system 30. It also reflects the beam loss.
  • One of the causes of the deterioration of the extraction efficiency Q is that the electromagnet magnetic field changes subtly due to environmental changes such as the cooling water temperature and the room temperature in the accelerator building.
  • the peripheral devices and control parameters of the circular accelerator 20 are adjusted.
  • the peripheral devices and control parameters of the beam transport system 30 are adjusted. In this way, the cause of the beam loss is investigated by calculating a plurality of extraction efficiency Qs based on the second detection signals S2 output from the plurality of second detectors 55 provided at different positions of the beam transport system 30. It helps.
  • the beam transport system 30 may be configured by branching. In this case, by arranging the plurality of second detectors 55, it becomes easy to identify which branch of the beam transport system 30 causes the beam loss.
  • FIG. 5 is a block diagram of the diagnostic device 10D of the particle accelerator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • parts having the same configuration or function as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
  • the particle accelerator diagnostic device 10D (10) outputs an abnormality occurrence arousal signal R to at least one of the control units 23 and 24 of the circular accelerator 20 and the beam transport system 30 based on the extraction efficiency Q. Further, a determination unit 17 for determining whether or not to output from the unit 18 is provided. This arousal signal R is input to the control unit 23, and causes the circular accelerator 20 and the beam transport system 30 to perform a predetermined operation.
  • the operation of the components of the fourth embodiment excluding the determination unit 17 and the output unit 18 is the same as the components of the first embodiment and the second embodiment.
  • the extraction efficiency Q deteriorates beyond the permissible value, it is presumed that some abnormality has occurred in the circular accelerator 20 or the beam transport system 30.
  • the operator may be notified or the operations of the circular accelerator 20 and the beam transport system 30 may be stopped urgently.
  • the control unit 23 is made to input a plurality of correction current patterns to the electromagnet 27, and a plurality of extraction efficiency Qs are calculated based on each correction current pattern.
  • the charged particle beam can be efficiently irradiated by adopting the correction current pattern having the highest extraction efficiency Q.
  • the charged particle beam orbiting the circular accelerator 20 is stabilized by a predetermined energy E (S11).
  • the charged particle beam is taken out from the circular accelerator 20 and the beam transport system 30 travels straight (S12).
  • the first detection signal S1 corresponding to the first current value generated by the movement of the charged particles orbiting the circular accelerator 20 is received (S13), the first detection signal S1 is time-differentiated, and the first processing signal D Is output (S14).
  • the second detection signal S2 corresponding to the second current value generated by the movement of the charged particles taken out from the circular accelerator 20 and traveling straight through the beam transport system 30 is received (S15). Then, the ratio of the first processing signal D and the second detection signal S2 is calculated, and the extraction efficiency Q of the charged particles is calculated (S16).
  • the charged particle beam can be extracted by calculating the ratio between the time derivative value of the beam current value of the circular accelerator and the beam current value of the beam transport system. It is possible to evaluate the efficiency in a short cycle.
  • the first detection signal is subjected to a differential operation, it corresponds to the change in the first detection signal due to the emission of the beam (that is, the decrease of charged particles in the circular accelerator) and the emission timing of this beam. If the beam emission efficiency is obtained based on the time, that is, the second detection signal at the timing when the emitted beam reaches the second detector 55, the differential operation is not an indispensable arithmetic process.
  • the particle accelerator diagnostic device described above includes a control device with highly integrated processors such as a dedicated chip, FPGA (Field Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), or CPU (Central Processing Unit), and a ROM.
  • Storage devices such as (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory), external storage devices such as HDD (Hard Disk Drive) and SSD (Solid State Drive), display devices such as displays, and mice and keyboards. It is equipped with an input device and a communication I / F, and can be realized by a hardware configuration using a normal computer.
  • the program executed by the diagnostic device of the particle accelerator is provided by incorporating it into a ROM or the like in advance.
  • the program is provided as a file in an installable or executable format stored on a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, or flexible disk (FD). You may try to do it.
  • the program executed by the diagnostic device of the particle accelerator according to the present embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, and may be downloaded and provided via the network.
  • the diagnostic device can be configured by connecting separate modules that independently exhibit the functions of the components to each other via a network or a dedicated line and combining them.

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Abstract

荷電粒子の取り出し効率を短周期で評価できる粒子加速器の診断技術を提供する。　粒子加速器の診断装置（１０）は、円形加速器２０内での荷電粒子の移動により生じた第１の電流値を検出する第１検出器（２８）から、この第１の電流値に対応する信号として出力される第１検出信号（Ｓ１）を受信する第１受信部（１１）と、円形加速器（２０）よりビーム輸送系（３０）に取り出された荷電粒子の移動により生じた第２の電流値を検出する第２検出器（５５）から、この第２の電流値に対応する信号として出力される第２検出信号（Ｓ２）を受信する第２受信部（１２）と、第１検出信号（Ｓ１）と第２検出信号（Ｓ２）とに基づいて荷電粒子の取り出し効率Ｑを算出する算出部（４０）と、を備えている。

Description

粒子加速器の診断装置、粒子加速器の診断方法及び粒子加速器の診断プログラム
　本発明の実施形態は、荷電粒子ビームの遅い取り出しを行う粒子加速器の診断技術に関する。
　近年、荷電粒子（イオン）を加速器に供給し加速して高エネルギー状態にした荷電粒子ビームを、工学や医学等の幅広い分野で応用する研究が進められている。現在、広く運用されている加速器システムは、大まかにイオン源と線形加速器（ライナック）と円形加速器とで構成され、この順番で荷電粒子を段階的に加速する。そして、円形加速器を周回する荷電粒子が所定のエネルギーに到達したところで、出射機器を作動させ、周回軌道から進行方向を変更させた荷電粒子ビームをビーム輸送系に取り出す。
　円形加速器から荷電粒子ビームを取り出す出射機器は、速い取り出し（fast extraction）と遅い取り出し（slow extraction）とに仕様が分類される。「速い取り出し」とは、円形加速器を周回する荷電粒子の集団（ビーム）を、一周にかかる時間内に全て取り出す方法である。
　これに対し、「遅い取り出し」とは、円形加速器を周回させながら、荷電粒子ビームを取り出す方法である。このため「遅い取り出し」により出射される荷電粒子ビームは、「速い取り出し」による場合と比較して、時間をかけて少しずつ円形加速器から取り出すことが可能となる。
　これにより、円形加速器で周回する荷電粒子ビームを段階的に加速させることで、ビーム輸送系へ取り出される荷電粒子ビームのエネルギーを段階的に変化させることが可能となる。そして円形加速器における一回の加速サイクルで、異なるエネルギー（例えば数百段階）の荷電粒子ビームをビーム輸送系へ取り出すことができる。
特許第４８７３５６３号公報
　ところで、円形加速器で加速された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系の末端設備（例えば治療室の照射装置）に到達するまでのロスができるだけ低いことが求められる。荷電粒子ビームの輸送ロスが大きいと、予定したエネルギーパターンを、最後まで実行できなくなる課題がある。また、荷電粒子ビームの輸送ロスが大きいと、ビーム利用効率が低下する課題もある。
　このような荷電粒子ビームの取り出し効率は、そのエネルギー値に依存して変化し、円形加速器を構成する電磁石の励磁電流を調整することで、改善されることが分かっている。また円形加速器の環境変化（冷却水温度、室内温度）に伴って電磁石の磁場は微妙に変化するため、きめ細かく調整作業を行い、荷電粒子ビームの取り出しを高効率に維持する必要がある。
　ここで、また、荷電粒子ビームの取り出し効率は、１０-5秒から１０-1秒のオーダーで変化すると考えられている。したがって、ビーム取り出し効率を高効率に維持するためには、ビーム取り出し効率を可能な限りリアルタイムに近い単位時間で取得しながら電磁石の励磁電流を制御することが望ましい。
　本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、荷電粒子の取り出し効率を短周期で評価できる粒子加速器の診断技術を提供することを目的とする。
本発明の第１実施形態に係る粒子加速器の診断装置のブロック図。 本発明の第２実施形態に係る粒子加速器の診断装置のブロック図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）実施形態に係る粒子加速器の診断装置の動作を説明するタイミングチャート。 本発明の第３実施形態に係る粒子加速器の診断装置のブロック図。 本発明の第４実施形態に係る粒子加速器の診断装置のブロック図。 各実施形態に係る粒子加速器の診断方法及び診断プログラムを説明するフローチャート。
（第１実施形態）
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ａのブロック図である。このように粒子加速器の診断装置１０Ａ（１０）は、円形加速器２０内での荷電粒子の移動により生じた第１の電流値を検出する第１検出器２８から、この第１の電流値に対応する信号として出力される第１検出信号Ｓ１を受信する第１受信部１１と、円形加速器２０よりビーム輸送系３０に取り出された荷電粒子の移動により生じた第２の電流値を検出する第２検出器５５から、この第２の電流値に対応する信号として出力される第２検出信号Ｓ２を受信する第２受信部１２と、第１検出信号Ｓ１と第２検出信号Ｓ２と基づいて、円形加速器２０よりビーム輸送系３０に取り出された荷電粒子の取り出し効率Ｑを算出する算出部４０と、を備えている。
　そして算出部４０は、第１検出信号Ｓ１に対して微分処理を含む処理を行って第１処理信号Ｄを得て、この第１処理信号Ｄと第２検出信号Ｓ２とに基づいて（第１処理信号Ｄと第２検出信号Ｓ２との比を少なくとも計算し）、取り出された荷電粒子の取り出し効率Ｑを算出する処理部１６を有している。
　粒子加速器のシステムは、イオン源２１とライナック２２と円形加速器２０とで構成され、この順番で荷電粒子を段階的に加速する。そして、円形加速器２０を周回する荷電粒子が所定のエネルギーに到達したところで、そのエネルギーが保たれた状態で出射機器２９を作動させ、周回軌道から進行方向を変更させた荷電粒子ビームがビーム輸送系３０に取り出される。なお、本説明において「エネルギー」とは「核子当りの運動エネルギー」を意味する。ここで、本実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ａによって診断される対象の粒子加速器は、前述したライナック（線形加速器）２２と円形加速器２０とビーム輸送系３０とを少なくとも含んで構成される機器である。
　イオン源２１は、ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)イオン源、ＰＩＧ(Penning Ionization Gauge)イオン源といった高周波（マイクロ波を含む）照射型の他に、レーザ照射型のイオン源等が挙げられるが、これらに限定されない。
　ライナック２２は、隣同士で逆向きの電界成分を持つ複数の加速電場を直線状に並べ、電界方向を高周波周波数で繰り返し反転させ、加速電場を通過する荷電粒子を常に一方向のみに加速するものである。そしてこのライナック２２は、イオン源２１から入射したイオンを所定のエネルギーまで加速した後に、円形加速器２０に出射する。
　円形加速器２０は、ライナック２２から入射した荷電粒子を高周波電力により加速させる高周波加速空洞２５と、周回する荷電粒子を曲げる磁場を発生させる複数の偏向電磁石２６と、周回する荷電粒子を発散・収束させて周回軌道内に押留める磁場を発生させる複数の四極電磁石２７と、周回する荷電粒子のビームの電流値を検出する電流検出器（第１検出器）２８と、円形加速器２０を周回する荷電粒子のビームを少しずつビーム輸送系３０に出射させる出射機器２９と、から構成されている。
　このように構成される円形加速器２０は、ライナック２２から低エネルギーで入射した荷電粒子のビームを、周回させながら最終的に光速の７０～８０％の上限エネルギーまで加速することができる。そして円形加速器２０は、この上限エネルギーよりも低エネルギーの任意のエネルギーで、周回する荷電粒子のビームのエネルギーを保持することができる。そして、制御部２３は、上述した荷電粒子のビームの加速が正しく行われるように、イオン源２１、ライナック２２及び円形加速器２０を連動して制御する。
　なおビーム輸送系３０にも、直進する荷電粒子を軌道内に押留めるための四極電磁石２７と、荷電粒子の軌道を曲げるための偏向電磁石２６と、が設けられている。そして、このビーム輸送系３０の先には、荷電粒子ビーム５１を照射することにより患者５２の腫瘍を治療する照射装置５０が接続されている。なおこの照射装置５０は例示であって、ビーム輸送系３０の先に接続される施設は特に限定されない。
　実施形態で採用される出射機器２９は、円形加速器２０を周回する荷電粒子の集団（ビーム）を少しずつ取り出す「遅い取り出し」の仕様である。出射機器２９は、制御部２３から入力する制御信号Ｇに基づいて出射用電極（図示略）を励振させることで、不安定領域に遷移したビームを円形加速器２０からビーム輸送系３０へ取り出す。なお、ビーム輸送系３０には通過する荷電粒子の移動によって生じる電流値（第２の電流値）を検出して監視する第２検出器５５が設けられている。
　第１受信部１１が受信する第１検出信号Ｓ１は、円形加速器２０に設けられた第１検出器２８から出力される信号であって、周回する荷電粒子の移動によって生じる電流値（第１の電流値）に対応した信号である。第１検出器２８による電流値の測定原理は、アンペールの法則を利用して、電流の周りに同心円状に形成される磁場を検出することによる。そして、第１検出器２８は、周回する荷電粒子の移動に伴って生じる第１の電流値に比例した第１検出信号Ｓ１を出力する。
　処理部１６は、この第１検出信号Ｓ１に対して少なくとも時間微分を含む処理を行って得られる第１処理信号Ｄを出力するものである。ここで、第１処理信号Ｄは、円形加速器２０からビーム輸送系３０にロス無く取り出された場合、第２検出器５５で検出される第２検出信号Ｓ２の理想値に相当する。
　ここで、円形加速器２０の周回電流値を表す第１検出信号Ｓ１は、荷電粒子の周回周波数ｆに比例し、この周回周波数ｆは荷電粒子の速度に比例するものである。そして、円形加速器２０を周回する荷電粒子の単位時間当り減少数Ａは、次式（１）で表され、第１処理信号Ｄに対応するものである。ここで係数ｋは、荷電粒子の核種に依存して決定される量で、電荷量から粒子数へ変換する係数である。ΔＳ１は、期間Δｔにおける第１検出信号Ｓ１の変化量である。
　周回荷電粒子の単位時間当り減少数Ａ＝Ｄ×Ｋ１ …（１）
　　[Ｄ＝ΔＳ１／Δｔ，Ｋ１＝ｋ／ｆ]
　なお図示を省略するが、処理部１６で第１検出信号Ｓ１を時間微分する前段に、第１検出信号Ｓ１に含まれるノイズ成分を除去するノイズフィルタ（図示略）が設けられている。またノイズフィルタに入力する前に、アナログ信号である第１検出信号Ｓ１を増幅する増幅器（図示略）も設けられている。なお、増幅された第１検出信号Ｓ１は、その後、アナログ信号のまま、ノイズフィルタ及び処理部１６で処理される場合もあるが、デジタル信号に変換された後に、ノイズフィルタ及び処理部１６で処理される場合もある。
　第２受信部１２が受信する第２検出信号Ｓ２は、ビーム輸送系３０に設けられた第２検出器５５から出力される信号であって、直進する荷電粒子の移動によって生じる電流値（第２の電流値）に対応した信号である。第２検出器５５による電流値の測定原理は、荷電粒子ビームが気体を通過した時の電離電子により発生したパルス信号を、カウントするというものである。このパルス信号の単位時間当たりカウント数は、ビーム輸送系３０を通過する荷電粒子の移動に伴って生じた電流値に対応する。
　第２検出器５５は、通過する荷電粒子の電流値に比例した周波数のパルス信号を発生し、単位時間当り発生したパルス信号のカウント積算値を第２検出信号Ｓ２として出力する。そして、ビーム輸送系３０を直進する荷電粒子の単位時間当り通過数Ｂは、次式（２）で表わすように、１パルス当りの荷電粒子数を表す第２係数Ｋ２に第２検出信号Ｓ２を乗算して得られる。
　直進荷電粒子の単位時間当り通過数Ｂ＝Ｓ２×Ｋ２ …（２）
　算出部４０は、次式（３）で表わすように、荷電粒子の取り出し効率Ｑを算出する。このように取り出し効率Ｑは、第２検出信号Ｓ２と第１処理信号Ｄの比（Ｓ２／Ｄ）を要素に持つ。さらに、荷電粒子のエネルギーが変化する場合の取り出し効率Ｑは、第２検出信号Ｓ２と第１処理信号Ｄの比（Ｓ２／Ｄ）に、周回周波数ｆと定数（Ｋ２／ｋ）を乗算して得られる。
　取り出し効率Ｑ＝Ｂ／Ａ＝Ｋ３×Ｓ２／Ｄ…（３）
　　[Ｋ３＝Ｋ２／Ｋ１＝ｆ・Ｋ２／ｋ]
　ビームの取り出し効率Ｑは、さまざまな要因により変動するが、円形加速器２０やビーム輸送系３０を構成する電磁石の電流値調整による磁場調整により、回復させることができる。特に円形加速器２０を周回する荷電粒子ビームを収束させる四極電磁石２７の電流パターンの調整により、改善できる場合が多い。
（第２実施形態）
　次に図２を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｂのブロック図である。なお、図２において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
　第２実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｂ（１０）の算出部４０は、第１処理信号Ｄに第１係数Ｋ１を乗算して円形加速器２０を周回する荷電粒子の単位時間当たり減少数を表す第１換算値Ａに換算する第１換算部４１と、第２検出信号Ｓ２に第２係数Ｋ２を乗算してビーム輸送系３０を直進する荷電粒子の単位時間当たり通過数を表す第２換算値Ｂに換算する第２換算部４２と、を有している。そして除算部４５は、第２換算値Ｂを第１換算値Ａで除算して取り出し効率Ｑを算出する。
　第１換算部４１から出力される第１換算値Ａは、上述の式（１）に示すように、処理部１６から入力した第１処理信号Ｄに第１係数Ｋ１を乗算したものである。なお第１係数Ｋ１は円形加速器２０の周回周波数ｆを構成に含むので、周回する荷電粒子のエネルギーが変化する場合は、これに対応して第１係数Ｋ１も変化させる。
　第２換算部４２から出力される第２換算値Ｂは、上述の式（２）に示すように、第２検出信号Ｓ２に第２係数Ｋ２を乗算したものである。この第２換算値Ｂはビーム輸送系３０を直進する荷電粒子の単位時間当たり通過数を表しており、第１換算値Ａは円形加速器２０を周回する荷電粒子の単位時間当たり減少数を表している。これにより、円形加速器２０を周回する荷電粒子のエネルギーが段階的に変化する場合であっても、第２換算値Ｂと第１換算値Ａとの比（Ｂ／Ａ）は取り出し効率Ｑを表す。
　図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、実施形態に係る粒子加速器の診断装置の動作を説明するタイミングチャートである。図３（Ａ）に示すタイミングで、制御部２３（図１）からイオン源２１に指令信号が送信される。すると、イオン源２１から荷電粒子が出力され、ライナック２２で加速された後、荷電粒子のビームが円形加速器２０に供給される。
　図３（Ｂ）は、制御部２３（図１）から偏向電磁石２６に付与される励磁電流のプロファイルを示している。偏向電磁石２６の励磁電流は、周回する荷電粒子のエネルギーに対応して一意的に決定する値であるため、図３（Ｂ）は、円形加速器２０を周回する荷電粒子のエネルギーのプロファイルを示すと考えてもよい。
　円形加速器２０は、指令信号（図３（Ａ））が送信される以前から、ライナック２２から供給された直後の入射エネルギーＥ0を持つ荷電粒子を周回させるのに対応した初期状態に設定されている。そして、荷電粒子のビームが入射した以降、円形加速器２０は、荷電粒子のエネルギーが増加する方向に設定状態を変化させ、所定のエネルギーＥ1に安定したところで設定状態を保持する。
　図３（Ｃ）は、円形加速器２０の設定状態がエネルギーＥ1（又はＥ2,Ｅ3）に保持された状態で、制御部２３（図１）から出射機器２９に送信される制御信号Ｇの期間Δｔを示している。このように、制御信号Ｇが出射機器２９に送信されている期間Δｔにおいて、円形加速器２０を周回する荷電粒子のビームは少しずつビーム輸送系３０に取り出されていく。
　図３（Ｄ）は、第１検出器２８（図１）において、円形加速器２０を周回する荷電粒子のビームの電流値を検出した第１検出信号Ｓ１のプロファイルを示している。処理部１６は、期間Δｔにおける第１検出信号Ｓ１の変化量ΔＳ１を出力する時間微分を行い、第１処理信号Ｄを出力する。
　図３（Ｅ）は、第２検出器５５（図１）において、ビーム輸送系３０を直進する荷電粒子が期間Δｔで発生させたパルス信号のカウント積算値を示す第２検出信号Ｓ２のプロファイルを示している。そして、第１処理信号Ｄ及び第２検出信号Ｓ２が得られたタイミングで、上述（３）式により、取り出し効率Ｑが計算される。そして、円形加速器２０のエネルギーＥの設定状態をＥ1からＥ2,Ｅ3へと段階的に変化させた状態で、第１処理信号Ｄ及び第２検出信号Ｓ２を取得し、エネルギーＥに対応する周回周波数ｆを代入した上述（３）式により、取り出し効率Ｑを計算する。
　なお図３において、微分及び積算の期間は、説明を単純にするために、ビーム輸送系３０にビーム取り出し期間Δｔに一致させたが、ビーム取り出し期間内のさらに微小な期間Δｔ（例えば、１００ｍｓ，１０ｍｓ，１ｍｓ等）としてもよい。
　制御信号Ｇが出射機器２９に送信され時間が経過するにしたがい、円形加速器２０を周回する荷電粒子のビームは、減少もしくは無くなる。そこで、円形加速器２０の設定状態をエネルギーＥ1,Ｅ2,Ｅ3から初期設定である入射エネルギーＥ0の状態に戻し（減速し）、再度、イオン源２１に指令信号を送信し（図３（Ａ））、取り出し効率Ｑを再計算することができる。
（第３実施形態）
　次に図４を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図４は本発明の第３実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｃのブロック図である。なお、図４において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
　第３実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｃ（１０）は、ビーム輸送系３０に設けられた複数の第２検出器５５（５５ａ，５５ｂ）から受信した複数の第２検出信号Ｓ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ）のうちいずれか一つを選択する選択部１５を、備えている。そして、選択部１５で選択された第２検出信号Ｓ２が第２受信部１２で受信される。なお選択部１５を除く第３実施形態の構成要素の動作は、第１実施形態及び第２実施形態の構成要素と同じである。
　ここで、ビーム輸送系３０の上流側に設置された第２検出器５５ａから出力された第２検出信号Ｓ２ａに基づいて算出された取り出し効率Ｑは、円形加速器２０からビーム輸送系３０に取り出された直後のビームロスを反映している。これに対し、ビーム輸送系３０の下流側に設置された第２検出器５５ｂから出力された第２検出信号Ｓ２ｂに基づいて算出された取り出し効率Ｑは、さらにビーム輸送系３０を通過する過程におけるビームロスも反映している。
　取り出し効率Ｑの悪化は、加速器建屋における冷却水温度や室内温度等の環境変化に伴い電磁石磁場が微妙に変化してしまうことが原因の一つである。第２検出信号Ｓ２ａに基づき算出された取り出し効率Ｑが悪化している場合は、円形加速器２０の周辺機器や制御パラメータの調整が行われる。また第２検出信号Ｓ２ｂに基づき算出された取り出し効率Ｑが悪化している場合は、ビーム輸送系３０の周辺機器や制御パラメータの調整が行われる。このように、ビーム輸送系３０の別々の位置に設けられた複数の第２検出器５５から出力された第２検出信号Ｓ２に基づいて複数の取り出し効率Ｑを算出することで、ビームロスの原因究明の一助になる。
　また、実施形態においてビーム輸送系３０が一本で構成される場合を示したが、ビーム輸送系３０が分岐して構成される場合もある。この場合、複数の第２検出器５５が配置されることで、ビームロスが、ビーム輸送系３０のいずれの枝に起因するか特定することが容易になる。
（第４実施形態）
　次に図５を参照して本発明における第４実施形態について説明する。図５は本発明の第４実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｄのブロック図である。なお、図５において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
　第４実施形態に係る粒子加速器の診断装置１０Ｄ（１０）は、取り出し効率Ｑに基づいて、円形加速器２０及びビーム輸送系３０の少なくとも一方の制御部２３，２４に異常発生の喚起信号Ｒを出力部１８から出力するか否かの判定を行う判定部１７をさらに備えている。この喚起信号Ｒは、制御部２３に入力され、円形加速器２０やビーム輸送系３０に予め定められた動作を行わせる。なお判定部１７及び出力部１８を除く第４実施形態の構成要素の動作は、第１実施形態及び第２実施形態の構成要素と同じである。
　取り出し効率Ｑが許容値を超えて悪化した場合は、円形加速器２０又はビーム輸送系３０に何等かの異常の発生が推測される。照射装置５０において患者の治療を実施する工程で喚起信号Ｒが出力された場合は、オペレータに通知するか、円形加速器２０及びビーム輸送系３０の動作を緊急停止させる場合がある。
　もしくは喚起信号Ｒが出力された場合、制御部２３に複数の補正電流パターンを電磁石２７に投入させ、それぞれの補正電流パターンに基づき複数の取り出し効率Ｑを算出させる。これにより、取り出し効率Ｑの一番優れる補正電流パターンを採用することで、効率的に荷電粒子ビームを照射することできる。
　図６のフローチャートに基づいて、各実施形態に係る粒子加速器の診断方法及び診断プログラムを説明する（適宜、図１参照）。まず、円形加速器２０を周回する荷電粒子ビームを所定のエネルギーＥで安定化させる（Ｓ１１）。次に、円形加速器２０から荷電粒子ビームを取り出してビーム輸送系３０を直進させる（Ｓ１２）。そして、円形加速器２０を周回する荷電粒子の移動によって生じる第１の電流値に対応した第１検出信号Ｓ１を受信し（Ｓ１３）、この第１検出信号Ｓ１を時間微分し、第１処理信号Ｄを出力する（Ｓ１４）。
　一方において、円形加速器２０から取り出されてビーム輸送系３０を直進する荷電粒子の移動によって生じる第２の電流値に対応した第２検出信号Ｓ２を受信する（Ｓ１５）。そして、第１処理信号Ｄと第２検出信号Ｓ２との比を計算し、荷電粒子の取り出し効率Ｑを算出する（Ｓ１６）。
　この取り出し効率Ｑが予め定められた閾値を超えていない場合（Ｓ１７ Ｎｏ）、喚起信号が出力される（Ｓ１８ ＥＮＤ）。喚起信号が出力されると、オペレータの判断で円形加速器２０又はビーム輸送系３０を構成する電磁石に入力する励磁電流の調整が行われる。
　取り出し効率Ｑが閾値よりも大きい場合は（Ｓ１７ Ｙｅｓ）、円形加速器２０を周回する荷電粒子ビームのエネルギーＥを更新設定し（Ｓ１９ Ｎｏ）、（Ｓ１１）から（Ｓ１７）までのフローが繰り返される。そして、設定した全てのエネルギーＥにおいて取り出し効率Ｑが閾値よりも大きいことの確認がとれたところで終了する（Ｓ１９ Ｙｅｓ ＥＮＤ）。
　以上述べた少なくともひとつの実施形態の粒子加速器の診断装置によれば、円形加速器のビーム電流値の時間微分値とビーム輸送系のビーム電流値との比を計算することで、荷電粒子ビームの取り出し効率を短周期で評価することが可能となる。
　なお、各実施形態においては、円形加速器を周回する荷電粒子の減少数と、ビーム輸送系に出射された荷電粒子数とを比較できればよい。例えば、第１検出信号には微分演算を行うものとして説明したが、ビームの出射（すなわち円形加速器中の荷電粒子の減少）による第１検出信号の変化と、このビームの出射のタイミングに対応する時間、つまり出射されたビームが第２検出器５５に到達するタイミングの第２検出信号とに基づいてビーム出射効率を求められるよう構成すれば、微分演算は必須の演算処理ではない。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　以上説明した粒子加速器の診断装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
　また粒子加速器の診断装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。
　また、本実施形態に係る粒子加速器の診断装置で実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。また、装診断装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

Claims (9)

  1. 　円形加速器内での荷電粒子の移動により生じた第１の電流値を検出する第１検出器から、前記第１の電流値に対応する信号として出力される第１検出信号を受信する第１受信部と、
    　前記円形加速器よりビーム輸送系に取り出された荷電粒子の移動により生じた第２の電流値を検出する第２検出器から、前記第２の電流値に対応する信号として出力される第２検出信号を受信する第２受信部と、
    　前記第１検出信号と前記第２検出信号とに基づいて、前記取り出された荷電粒子の取り出し効率を算出する算出部と、
    　を備える粒子加速器の診断装置。
  2. 　請求項１に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記算出部は、前記第１検出信号に対して微分処理を含む処理を行って第１処理信号を得て、前記第１処理信号と前記第２検出信号とに基づいて、前記取り出された荷電粒子の取り出し効率を算出する、粒子加速器の診断装置。
  3. 　請求項２に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記算出部は、
    　前記第１処理信号に第１係数を乗算して、前記円形加速器を周回する前記荷電粒子の単位時間当たり減少数を表す第１換算値に換算する第１換算部と、
    　前記第２検出信号に第２係数を乗算して、前記ビーム輸送系を直進する前記荷電粒子の単位時間当たり通過数を表す第２換算値に換算する第２換算部と、を有し、
    　前記第２換算値を前記第１換算値で除算して前記取り出し効率を算出する粒子加速器の診断装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記算出部は、前記円形加速器を周回する前記荷電粒子のエネルギーが段階的に変化する度に前記取り出し効率を算出する粒子加速器の診断装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記ビーム輸送系に設けられた複数の前記第２検出器から受信した複数の前記第２検出信号のうちいずれか一つを選択する選択部を、備える粒子加速器の診断装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記取り出し効率に基づいて、前記円形加速器及び前記ビーム輸送系の少なくとも一方の制御部に、異常発生の喚起信号を出力するか否か、の判定を行う判定部を備える粒子加速器の診断装置。
  7. 　請求項６に記載の粒子加速器の診断装置において、
    　前記喚起信号が出力された場合、前記制御部に複数の補正電流パターンを電磁石に投入させ、それぞれの前記補正電流パターンに基づき複数の前記取り出し効率を算出させる粒子加速器の診断装置。
  8. 　円形加速器内での荷電粒子の移動により生じた第１の電流値を検出する第１検出器から、前記第１の電流値に対応する信号として出力される第１検出信号を受信するステップと、
    　前記円形加速器よりビーム輸送系に取り出された荷電粒子の移動により生じた第２の電流値を検出する第２検出器から、前記第２の電流値に対応する信号として出力される第２検出信号を受信するステップと、
    　前記第１検出信号と前記第２検出信号とに基づいて、前記取り出された荷電粒子の取り出し効率を算出するステップと、を含む粒子加速器の診断方法。
  9. 　コンピュータに、
    　円形加速器内での荷電粒子の移動により生じた第１の電流値を検出する第１検出器から、前記第１の電流値に対応する信号として出力される第１検出信号を受信するステップ、
    　前記円形加速器よりビーム輸送系に取り出された荷電粒子の移動により生じた第２の電流値を検出する第２検出器から、前記第２の電流値に対応する信号として出力される第２検出信号を受信するステップ、
    　前記第１検出信号と前記第２検出信号とに基づいて、前記取り出された荷電粒子の取り出し効率を算出するステップ、を実行させる粒子加速器の診断プログラム。
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