JP6448339B2 - Ion accelerator and particle beam therapy system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、イオン源から引き出されたイオンビームを加速するイオン加速装置及びこれを用いた粒子線治療装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an ion accelerator for accelerating an ion beam extracted from an ion source, and a particle beam therapy apparatus using the ion accelerator.
イオン源には、レーザを用いたレーザイオン源がある。このレーザイオン源は、プラズマ中に含まれるイオンをプラズマのまま輸送し、そのイオンを引き出す際に加速することで、イオンビームを作り出す装置である(例えば、特許文献1、2参照)。したがって、レーザイオン源は、ターゲットにレーザ光を照射することにより、イオンを発生させることが可能であり、大電流、多価イオンを発生させるのに有利であることから、重粒子線治療装置に適用されている。
As the ion source, there is a laser ion source using a laser. This laser ion source is an apparatus that generates ions by transporting ions contained in plasma as they are and accelerating them when extracting the ions (see, for example,
具体的に、図9に示すように、レーザイオン源2は、レーザ発信器1aから出射されたレーザ光1を図示しない複数のミラーを経て集光レンズにより集光してターゲット2a上に照射する。このターゲット2a上に集光したレーザ集光点では、ターゲット2aの微小部分が高温に熱せられる。この高温に熱せられた部分がプラズマ化し、レーザアブレーションプラズマ2bが生成される。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
このレーザアブレーションプラズマ2bは、輸送管2cで輸送され、この輸送管2cと、接地電位の高周波四重極型線形加速器(Radio Frequency Quadrupole、以下、RFQと称す)5、ドリフトチューブ型線形加速器(Drift Tube Linac、以下、DTLと称す)13との電位差により必要とするイオンのみが加速されて、イオンビーム6となってRFQ5、DTL13に入射される。そして、イオンビーム6は、RFQ5、DTL13によってエネルギーが高められ、さらにその下流側に設置した図示しないシンクロトロンへ入射される。なお、レーザイオン源2とRFQ5は、接続部2dによって接続されている。
This
ところで、上述したレーザイオン源2とRFQ5との間に、輸送管2c以外の電場、磁場によるビーム軌道調整要素を設けない場合、図10に示すようにレーザイオン源2から引き出されるイオンビーム6は、輸送管2cの先端形状(例えば、孔の大きさ、先端部の肉厚)や、輸送管2cとRFQ5の構成要素(RFQ電極5a及びRFQ端板5b)との位置関係によりビーム軌道が決定され、ビームサイズ及び収束性を制御することができないという課題がある。
By the way, when the beam trajectory adjusting element by the electric and magnetic fields other than the
そのため、レーザイオン源2から引き出される引出電流値や価数比等に変更があった場合には、RFQ5のアクセプタンス(受け取れるビームの径と発散角が設計から決定されている)に合わせるように入射させることができない。その結果、RFQ5で加速可能なイオン数が減少し、必要な個数のイオンを輸送することができないことになる。このような場合には、輸送管2cとRFQ5との位置関係を調整することで、ビームサイズ及び収束性の微調整が可能である。
Therefore, when there is a change in the extraction current value or valence ratio drawn from the
なお、輸送管2cとRFQ電極5a及びRFQ端板5bとの間には、図10に示す等電位面が形成される。
An equipotential surface shown in FIG. 10 is formed between the
しかしながら、上記のように輸送管2cの位置を調整するため、真空状態を解除すると、レーザイオン源2、RFQ5の双方共、大気に解放される状態となり、上記真空状態に再び立ち上げるのに半日以上の時間を要する。そのため、輸送管2cの位置の調整作業が大掛かりになるという課題がある。
However, in order to adjust the position of the
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、真空状態を維持したまま、線形加速器に対する輸送管の位置を調整可能なイオン加速装置及び粒子線治療装置を提供することにある。 The problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide an ion accelerator and a particle beam therapy system capable of adjusting the position of a transport tube with respect to a linear accelerator while maintaining a vacuum state.
上記課題を解決するために、本実施形態に係るイオン加速装置は、レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、を備え、前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an ion acceleration apparatus according to the present embodiment accelerates an ion beam extracted from a laser ion source that extracts an ion beam from plasma generated by irradiation with laser light, and the laser ion source. A linear accelerator that connects the laser ion source and the linear accelerator while maintaining a vacuum state, and one side is fixed to the laser ion source, and the other side passes through the connection to the linear accelerator. The laser comprising: a transport tube that extends and transports an ion beam extracted from the laser ion source to the linear accelerator; and an expansion / contraction section that is provided in the connection section and expands and contracts in an axial direction of the connection section. the ion source was movable along the axial direction of the ion beam, to measure the movement distance along the axial direction of the ion beam of the laser ion source Characterized in that the distance meter is installed.
本実施形態に係る粒子線治療装置は、レーザ光を照射して発生させたプラズマからイオンビームを引き出すレーザイオン源と、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、前記線形加速器のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速するシンクロトロンと、前記シンクロトロンにより加速されたイオンビームを取り出す取出し機器と、前記取出し機器により取り出されたイオンビームを照射対象に照射する照射装置と、を備え、前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする。 The particle beam therapy system according to this embodiment includes a laser ion source that extracts an ion beam from plasma generated by irradiating laser light, a linear accelerator that accelerates the ion beam extracted from the laser ion source, and the laser. A connection part for maintaining a vacuum state between the ion source and the linear accelerator, and one side is fixed to the laser ion source, and the other side extends through the connection part to the linear accelerator, and is connected to the laser ion source. A transport tube for transporting the extracted ion beam to the linear accelerator, an expansion / contraction part provided in the connection part and capable of expanding and contracting in the axial direction of the connection part, and the ion beam of the linear accelerator being transported. A synchrotron that circulates the beam and accelerates to a predetermined energy, and an ion beam accelerated by the synchrotron is extracted. And unloading equipment, and an irradiation device for irradiating the irradiation target with the ion beam extracted by said extraction device, the laser ion source is movable along the axial direction of the ion beam, the said laser ion source A distance meter for measuring the moving distance along the axial direction of the ion beam is installed .
本発明の実施形態によれば、真空状態を維持したまま、線形加速器に対する輸送管の位置を調整することが可能になる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to adjust the position of the transport tube with respect to the linear accelerator while maintaining the vacuum state.
以下に、本発明に係るイオン加速装置の実施形態と、これを具備する粒子線治療装置の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an ion accelerator according to the present invention and an embodiment of a particle beam therapy system including the ion accelerator will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施形態では、イオン加速装置の実施形態を重粒子線治療装置に適用した例について説明する。また、以下の実施形態では、従来の構成と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して説明する。 In the following embodiment, an example in which an embodiment of an ion accelerator is applied to a heavy ion beam therapy apparatus will be described. Moreover, in the following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the part which is the same as that of the conventional structure, or respond | corresponds.
(重粒子線治療装置)
図1は本発明の実施形態に係るイオン加速装置を具備する重粒子線治療装置の一例を示す構成図である。なお、図1では、ビーム輸送系を省略している。
(Heavy particle therapy equipment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a heavy particle beam therapy apparatus including an ion accelerator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the beam transport system is omitted.
図1に示すように、重粒子線治療装置300は、レーザイオン源2、RFQ5及びDTL13から構成された線型加速器15、シンクロトロン40、取出し機器35、X軸用電磁石30a、Y軸用電磁石30b、真空ダクト31、線量モニタ部50、リッジフィルタ60、レンジシフタ70、コントローラ80等を備えて構成されている。X軸用電磁石30a、Y軸用電磁石30b、真空ダクト31、線量モニタ部50、リッジフィルタ60、レンジシフタ70、及びコントローラ80は、本実施形態の照射装置を構成する。
As shown in FIG. 1, the heavy particle beam therapy system 300 includes a
重粒子線治療装置300は、レーザイオン源2で発生させるイオンを線型加速器15、シンクロトロン40で高速に加速してイオンビームを生成し、このイオンビームを患者200の患部(腫瘍細胞)201に向けて照射してイオンを作用させて治療を行う装置である。重粒子線治療装置300では、患部201を3次元の格子点に離散化し、各格子点に対して細い径のイオンビームを順次走査する3次元スキャニング照射法を実施することが可能である。
The heavy particle beam therapy system 300 generates ions by accelerating the ions generated by the
具体的には、患部201をイオンビームの軸方向(図1右上に示す座標系におけるZ軸方向)にスライスと呼ばれる平板状の単位で分割し、分割したスライスZi、スライスZi+1、スライスZi+2等の各スライスの2次元格子点(図1右上に示す座標系におけるX軸及びY軸方向の格子点)を順次走査することによって3次元スキャニングを行っている。
Specifically, the affected
レーザイオン源2で発生させたイオンを、線型加速器15、シンクロトロン40によって患部201の奥深くまで到達できるエネルギーまで加速してイオンビームを生成している。すなわち、線型加速器15は、レーザイオン源2で発生させたイオンを加速する。シンクロトロン40は、線型加速器15のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速する。
Ions generated by the
イオンビームの加速終了後は、取出し機器35によりイオンビームを取り出し、図示しない出射軌道から治療室に輸送される。取出し機器35により取り出されたイオンビームは、上記照射装置で照射対象である患部201に照射される。
After completion of the acceleration of the ion beam, the ion beam is taken out by the take-out
具体的には、上記照射装置において、X方向に走査するX軸用電磁石30aとY方向に走査するY軸用電磁石30bは、イオンビームをX軸方向及びY軸方向に偏向させ、スライス面上を2次元で走査する。レンジシフタ70は、患部201のZ軸方向の位置を制御する。
Specifically, in the irradiation apparatus, the
レンジシフタ70は、例えば複数の厚さのアクリル板から構成されており、これらのアクリル板を組み合わせることによってレンジシフタ70を通過するイオンビームのエネルギー、すなわち体内飛程を患部201スライスのZ軸方向の位置に応じて段階的に変化させることができる。レンジシフタ70による体内飛程の大きさは通常等間隔で変化するように制御され、この間隔がZ軸方向の格子点の間隔に相当する。
The
なお、体内飛程の切り替え方法としては、レンジシフタ70のようにイオンビームの径路上に減衰用の物体を挿入する方法のほか、上流機器の制御によってイオンビームのエネルギー自体を変更する方法でもよい。
As a method for switching the range of the body, in addition to a method of inserting an attenuation object on the path of the ion beam as in the
リッジフィルタ60は、ブラッグピークと呼ばれる体内深さ方向における線量のシャープなピークを拡散させるために設けられている。ここで、リッジフィルタ60によるブラッグピークの拡散幅は、スライスの厚み、すなわちZ軸方向の格子点の間隔と等しくなるように設定される。3次元スキャニング照射用のリッジフィルタ60は、断面が略二等辺三角形のアルミニウム棒状部材を複数並べて構成している。イオンビームが二等辺三角形を通過する際に生じる径路長の差異によってブラッグピークのピークを拡散させることが可能であり、二等辺三角形の形状によって拡散幅を所望の値に設定することができる。
The
線量モニタ部50は、照射する線量をモニタするためのものであり、その筐体内に、重粒子線の電離作用によって生じた電荷を平行電極で収集する電離箱や、筐体内に配置された二次電子放出膜から放出される二次電子を計測するSEM(Secondary Electron Monitor)装置等によって構成されている。
The
(イオン加速装置の第1実施形態)
図2は本発明に係るイオン加速装置の第1実施形態を示す概略平断面図である。図3は図2の概略立断面図である。なお、図2では、RFQ5内のRFQ電極5a及びRFQ端板5bを図示しているが、その他の図面では図示を省略している。
(First embodiment of ion accelerator)
FIG. 2 is a schematic plan sectional view showing a first embodiment of the ion accelerator according to the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional elevation view of FIG. In FIG. 2, the
図2及び図3に示すように、レーザイオン源2は、真空容器20を有している。この真空容器20は、耐食性や耐薬品性に優れ、放出ガスが少ない材料、例えばステンレス鋼製である。真空容器20の内部には、イオンとなる元素又はそれを含有するターゲット2aが設置されている。このターゲット2aは、例えばカーボン系の円柱部材か、あるいは板状部材により形成されている。ターゲット2aが円柱部材の場合は、レーザ光1を照射するごとに新しい面となるように回転させる。また、板状部材の場合は、2軸駆動により平面移動するように構成されている。本実施形態では、ターゲット2aに円柱部材が用いられた例で説明する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
レーザイオン源2は、真空容器20の中に設置されたターゲット2aにレーザ発信器1aから出射されたレーザ光1を照射し、レーザアブレーションプラズマ2bを生成させ、このレーザアブレーションプラズマ2bからイオンビーム6が引き出される。レーザ光1は、真空容器20の内外、あるいは真空隔壁として設置されたレンズにより、ターゲット2a上で集光してレーザパワー密度を上げるように構成されている。レーザアブレーションプラズマ2bは、ターゲット2aの面と鉛直方向のビーム密度が高いため、その方向に輸送管2c及びRFQ5が設けられている。
The
レーザイオン源2とRFQ5は、真空状態を維持して接続部2dによって接続されている。この接続部2dには、軸方向に直列に絶縁管4及び伸縮部としてのベローズ3が接続されている。このベローズ3は、ステンレス鋼製であり、伸縮性及び気密性を有している。ベローズ3は、両端に図示しないフランジが固定されている。ベローズ3は、上記フランジを介して一端がレーザイオン源2の側面に固定され、他端が絶縁管4の一端に接続されている。絶縁管4の他端は、接続部2dに接続されている。
The
輸送管2cは、長尺の筒状に形成され、一側がレーザイオン源2に固定され、他側がベローズ3、絶縁管4及び接続部2d内を通してRFQ5まで延びている。輸送管2cは、レーザイオン源2から引き出されたイオンビーム6をRFQ5に輸送する。RFQ5は、DTLとともにレーザイオン源2から引き出されたイオンビーム6を加速する。
The
レーザイオン源2は、架台7上に設置されている。この架台7の底面には、絶縁部10が取り付けられている。これにより、架台7は、絶縁部10により支持される。架台7の上面には、互いに平行な2本のレール8が敷設されている。
The
レーザイオン源2は、図示しない台座に載置されている。この台座の底面には、図示しない複数の走行車輪が取り付けられている。これらの走行車輪が2本のレール8上に移動可能に設置されることで、レーザイオン源2は、2本のレール8に沿って走行移動可能に構成される。これら2本のレール8は、レーザイオン源2から引き出されたイオンビーム6に対して平行になるように設けられている。この場合、2本のレール8を走行する複数の走行車輪をレーザイオン源2の底面に直接取り付けるようにしてもよい。
The
レーザイオン源2の台座には、駆動シャフト9の一端が取り付けられている。この駆動シャフト9には、例えばボールねじ軸が用いられる。駆動シャフト9の他端には、シャフト駆動機構9aが取り付けられている。このシャフト駆動機構9aには、例えばステッピングモータやサーボモータが用いられる。
One end of a
したがって、シャフト駆動機構9aを駆動させ、駆動シャフト9を回転駆動させることにより、レーザイオン源2を2本のレール8上に沿って移動させることが可能である。この場合、駆動シャフト9及びシャフト駆動機構9aをレーザイオン源2の底部に直接取り付けるようにしてもよい。
Therefore, it is possible to move the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
レーザイオン源2及びRFQ5を設置する際は、ターゲット2a上のレーザ焦点とイオンビーム6の軸を合わせて設置する必要がある。
When installing the
高さ方向のイオンビーム6の軸は、レーザイオン源2とRFQ5の双方をそれぞれ同一高さの架台上に設置することで調整を行う。
The axis of the
輸送管2cからイオンビーム6を直接RFQ5に入射させる場合、ビームサイズ及び収束性を調整する必要がある。本実施形態では、レーザイオン源2とRFQ5との接続部2dにベローズ3を接続することで、真空状態を解除することなく、レーザイオン源2とRFQ5のイオンビーム6の軸方向の位置を調整することが可能になる。すなわち、本実施形態では、ベローズ3を伸縮させることにより、輸送管2cとRFQ5のイオンビーム6の軸方向の位置を調整することができる。
When the
一般的に、ターゲット2a、レーザアブレーションプラズマ2b、及び輸送管2cは、RFQ5に対して+の高電圧が印加されており、RFQ5との電位差を利用してイオンが加速され引き出される。この場合、真空容器20全体に対して高電圧を印加する方法と、真空容器20内にターゲット2aを内蔵する別室を設けて、この別室を高電圧に印加する方法がある。本実施形態は、前者の高電圧印加方法を用いている。
In general, the
そのため、本実施形態は、レーザイオン源2とRFQ5との接続部2dに、絶縁管4を直列に接続することで、RFQ5とレーザイオン源2とが電気的に分離され、真空状態を解除することなく、RFQ5に対する輸送管2cの位置を調整することが可能になる。レーザイオン源2は、底面に絶縁部10が取り付けられた架台7上に設置されて絶縁状態が保持されている。
Therefore, in the present embodiment, by connecting the insulating
レーザイオン源2は、移動後もイオンビーム6の軸に合わせた設置状態とすることが必要である。そのため、本実施形態では、上記のように架台7上に2本のレール8を設け、これらのレール8上を走行する台座にレーザイオン源2を載置することで、イオンビーム6の軸方向に沿った移動を可能にしている。
The
レーザイオン源2は、シャフト駆動機構9aを駆動させ、駆動シャフト9を回転駆動させることにより、2本のレール8上に沿って移動することが可能である。シャフト駆動機構9aとしてステッピングモータを用いた場合には、レーザイオン源2の位置の微調整が可能になるとともに、レーザイオン源2の位置の再現性を高めることができる。また、シャフト駆動機構9aにステッピングモータ等のモータを用いた場合は、遠隔にて駆動制御することが可能になる。
The
なお、本実施形態では、駆動シャフト9を用いてレーザイオン源2を移動させるようにしたが、これ以外にジャッキ、エアシリンダ等のようにレーザイオン源2の荷重に耐える直線移動機構を用いるようにしてもよい。また、駆動シャフト9を回転させる手段としては、駆動シャフト9に手動回転用ハンドルを取り付けるようにしてもよい。
In this embodiment, the
このように本実施形態によれば、接続部2dにベローズ3を設け、このベローズ3を伸縮させることで、レーザイオン源2をイオンビーム6の軸方向に沿って移動可能としている。これにより、真空状態を解除せずに、RFQ5に対する輸送管2cの位置を調整することが可能になる。その結果、イオンビーム6のRFQ5への入射時のビームサイズ、収束性を微調整することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the
したがって、本実施形態によれば、レーザイオン源2から引き出される引出電流値や価数比等に変更があった場合でも、RFQ5のアクセプタンスに合わせるように入射させることができる。そのため、RFQ5で加速可能なイオン数が減少することなく、必要な個数のイオンを輸送することができる。
Therefore, according to the present embodiment, even when there is a change in the extraction current value or valence ratio extracted from the
(第2実施形態)
図4は本発明に係るイオン加速装置の第2実施形態を示す概略平断面図である。図5は図4の概略立断面図である。なお、本実施形態は、前記第1実施形態の変形例であって、前記第1実施形態と同一部分又は対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment of the ion accelerator according to the present invention. FIG. 5 is a schematic sectional elevation view of FIG. The present embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or corresponding parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
図4及び図5に示すように、本実施形態は、レーザイオン源2から引き出されたイオンビーム6の軸と平行になるように架台7の両側に側面ガイド板11が設置されている。これらの側面ガイド板11は、レーザイオン源2を載置した台座の側面が当接するように設置されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment,
したがって、本実施形態によれば、レーザイオン源2を載置した台座をレール8に沿って移動させる際、側面ガイド板11で案内されて移動するので、がたつくことなく、レーザイオン源2の移動の直進性を確保することができる。その結果、レーザイオン源2をイオンビーム6の軸に合わせて正確に移動させることが可能になる。よって、RFQ5に対する輸送管2cの位置を正確に調整することができる。
Therefore, according to the present embodiment, when the pedestal on which the
なお、本実施形態では、架台7の両側に側面ガイド板11を設置した例について説明したが、これに限らず側面ガイド板11を床面に設置してレーザイオン源2を載置した台座の移動を案内するようにしてもよい。この場合は、側面ガイド板11の高さを架台7の高さ分高くする必要がある。
In this embodiment, the example in which the
(第3実施形態)
図6は本発明に係るイオン加速装置の第3実施形態を示す概略平断面図である。図7は図6の概略立断面図である。図8は図6の制御部の動作を示すフローチャートである。なお、本実施形態は、前記第1実施形態の変形例であって、前記第1実施形態と同一部分又は対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic plan sectional view showing a third embodiment of the ion accelerator according to the present invention. FIG. 7 is a schematic sectional elevation view of FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the control unit of FIG. The present embodiment is a modification of the first embodiment, and the same or corresponding parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
図6及び図7に示すように、本実施形態は、架台7のある位置に距離計13aが固定した状態で設置されている。この距離計13aは、レーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離を測定する。距離計13aは、例えばレーザ距離計、又は光、超音波、接触式位置センサ等でもよい。本実施形態では、距離計13aを設置したことにより、レーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った移動距離を正確に計測することが可能である。
As shown in FIG.6 and FIG.7, this embodiment is installed in the state in which the
レーザイオン源2は、矩形板に形成された可動台座12上に設置されている。この可動台座12には、両側面にそれぞれ2か所、計4か所に押しねじ12aが取り付けられている。これらの押しねじ12aのねじ込み深さを変えることにより、レーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向に位置調整することが可能である。複数の押しねじ12aには、図示しないがそれぞれの押しねじ12aを回転駆動する駆動モータが取り付けられている。
The
可動台座12には、両側面にそれぞれ2か所、計4か所に位置センサ13bが設けられている。これらの位置センサ13bは、レーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向の位置を測定する。位置センサ13bは、例えばレーザ、光学式、又は超音波を用いたセンサのいずれでもよい。
The
制御部23には、距離計13aによって計測されたレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離データと、複数の位置センサ13bによって計測されたレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向の位置データが入力される。
The
制御部23は、距離計13aの計測結果である距離データに基づいてシャフト駆動機構9aを駆動制御し、RFQ5に対するレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離を制御し、本実施形態の第1制御部を構成する。また、制御部23は、複数の位置センサ13bの計測結果である位置データに基づいて駆動モータを駆動制御し、RFQ5に対するレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向の位置を制御し、本実施形態の第2制御部も構成する。
The
距離計13aによる距離データと、位置センサ13bによる位置データは、出力部24に出力される。この出力部24では、上記距離データ及び位置データに基づいたレーザイオン源2の距離及び位置が画像表示される。
The distance data by the
入力部21は、制御部23を介してシャフト駆動機構9aと、押しねじ12aを回転駆動する駆動モータに、それぞれ駆動信号を出力する。
The
なお、本実施形態では、距離計13aを架台7に設置した例について説明したが、これ以外に例えば床面、壁面等に設置してもよい。
In this embodiment, the example in which the
次に、本実施形態の制御部23の動作を図8のフローチャートに従って説明する。図8では、RFQ5に対するレーザイオン源2の位置を調整してイオンビーム6のビームサイズ、収束性を微調整する場合について説明する。
Next, operation | movement of the
まず、入力部21からシャフト駆動機構9aに駆動信号を入力すると、シャフト駆動機構9aが駆動してレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿って移動させる(ステップS1)。
First, when a drive signal is input from the
次いで、距離計13aによってレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離を測定する(ステップS2)。そして、ステップS3でレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離が所望の距離か否かを判定し、所望の距離なるまでステップS1、S2を繰り返す、所望の距離になった場合(ステップS3:Yes)には、次のステップS4に進む。
Next, the distance along the axial direction of the
ステップS4では、入力部21から上記駆動モータに駆動信号を入力すると、上記駆動モータを駆動させて押しねじ12aを回転させ、レーザイオン源2をイオンビーム6の軸方向と直交する方向に移動させる。
In step S4, when a drive signal is input from the
次いで、位置センサ13bでレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する位置を測定する(ステップS5)。そして、ステップS6でレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向の位置が所望の位置か否かを判定し、所望の位置なるまでステップS4、S5を繰り返す、所望の位置になった場合(ステップS6:Yes)には、以上一連の処理を終了する。
Next, a position orthogonal to the axial direction of the
このように本実施形態によれば、RFQ5に対するレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向に沿った距離を調整するとともに、RFQ5に対するレーザイオン源2のイオンビーム6の軸方向と直交する方向の位置を調整することにより、真空状態を解除せずに、RFQ5に対するレーザイオン源2の位置を調整することが可能になる。すなわち、RFQ5に対する輸送管2cの位置を調整することが可能になる。その結果、イオンビーム6のRFQ5への入射時のビームサイズ、収束性を微調整することが可能になるとともに、再現性をも確保することができる。
As described above, according to the present embodiment, the distance along the axial direction of the
(その他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
なお、上記各実施形態では、重粒子線治療装置に適用した例について説明したが、これに限定することなく、例えば陽子線を用いた粒子線治療装置にも適用可能である。 In addition, although each said embodiment demonstrated the example applied to the heavy particle beam therapy apparatus, it is applicable not only to this but the particle beam therapy apparatus using a proton beam, for example.
1…レーザ光、1a…レーザ発信器、1b…レーザ電源、2…レーザイオン源、2a…ターゲット、2b…レーザアブレーションプラズマ、2c…輸送管、2d…接続部、3…ベローズ(伸縮部)、3b…接続部、4…絶縁管、5…RFQ(線形加速器)、5a…RFQ電極、5b…RFQ端板、6…イオンビーム、7…架台、8…レール、9…駆動シャフト、9a…シャフト駆動機構、10…絶縁部、11…側面ガイド、12…可動台座、12a…押しねじ、13…DTL(線形加速器)、13a…距離計,13b…位置センサ、20…真空容器、21…入力部、23…制御部(第1制御部、第2制御部)、24…出力部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、
前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、
前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、
前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、
を備え、
前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とするイオン加速装置。 A laser ion source for extracting an ion beam from plasma generated by irradiating laser light;
A linear accelerator for accelerating an ion beam extracted from the laser ion source;
A connection for connecting the laser ion source and the linear accelerator while maintaining a vacuum;
A transport tube having one side fixed to the laser ion source and the other side extending through the connection to the linear accelerator and transporting an ion beam extracted from the laser ion source to the linear accelerator;
An extendable part provided in the connection part and capable of extending and contracting in the axial direction of the connection part;
With
Ion acceleration characterized in that the laser ion source is movable along the axial direction of the ion beam, and a distance meter is provided for measuring a moving distance of the laser ion source along the axial direction of the ion beam. apparatus.
前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを加速する線形加速器と、 A linear accelerator for accelerating an ion beam extracted from the laser ion source;
前記レーザイオン源と前記線形加速器との間を、真空状態を維持して接続する接続部と、 A connection for connecting the laser ion source and the linear accelerator while maintaining a vacuum;
前記レーザイオン源に一側が固定され、他側が前記接続部内を通して前記線形加速器まで延び、前記レーザイオン源から引き出されたイオンビームを前記線形加速器に輸送する輸送管と、 A transport tube having one side fixed to the laser ion source and the other side extending through the connection to the linear accelerator and transporting an ion beam extracted from the laser ion source to the linear accelerator;
前記接続部に設けられ、前記接続部の軸方向に伸縮可能とする伸縮部と、 An extendable part provided in the connection part and capable of extending and contracting in the axial direction of the connection part;
前記線形加速器のイオンビームが輸送され、このイオンビームを周回させて所定のエネルギーまで加速するシンクロトロンと、 A synchrotron that transports the ion beam of the linear accelerator and circulates the ion beam to accelerate to a predetermined energy;
前記シンクロトロンにより加速されたイオンビームを取り出す取出し機器と、 An extraction device for extracting an ion beam accelerated by the synchrotron;
前記取出し機器により取り出されたイオンビームを照射対象に照射する照射装置と、を備え、 An irradiation device for irradiating an irradiation target with an ion beam extracted by the extraction device;
前記レーザイオン源を前記イオンビームの軸方向に沿って移動可能とし、前記レーザイオン源の前記イオンビームの軸方向に沿った移動距離を計測する距離計を設置したことを特徴とする粒子線治療装置。 A particle beam therapy characterized in that the laser ion source is movable along the axial direction of the ion beam, and a distance meter is provided for measuring a moving distance of the laser ion source along the axial direction of the ion beam. apparatus.
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