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JP6448339B2 - Ion accelerator and particle beam therapy system - Google Patents

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JP6448339B2
JP6448339B2 JP2014249612A JP2014249612A JP6448339B2 JP 6448339 B2 JP6448339 B2 JP 6448339B2 JP 2014249612 A JP2014249612 A JP 2014249612A JP 2014249612 A JP2014249612 A JP 2014249612A JP 6448339 B2 JP6448339 B2 JP 6448339B2
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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, Patent Documents 1 and 2). Therefore, the laser ion source can generate ions by irradiating the target with laser light, which is advantageous for generating large current and multivalent ions. Has been applied.

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 laser ion source 2 condenses the laser light 1 emitted from the laser transmitter 1a by a condenser lens through a plurality of mirrors (not shown) and irradiates the target 2a. . At the laser focusing point focused on the target 2a, a minute portion of the target 2a is heated to a high temperature. The portion heated to this high temperature is turned into plasma, and laser ablation plasma 2b is generated.

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 laser ablation plasma 2b is transported by a transport tube 2c, and a ground frequency high frequency quadrupole linear accelerator (hereinafter referred to as RFQ) 5, a drift tube linear accelerator (Drift). Only necessary ions are accelerated by the potential difference from the tube linac (hereinafter referred to as DTL) 13 and become an ion beam 6 that is incident on the RFQ 5 and DTL 13. The ion beam 6 is increased in energy by RFQ 5 and DTL 13, and is incident on a synchrotron (not shown) installed downstream thereof. The laser ion source 2 and the RFQ 5 are connected by a connecting portion 2d.

特許第3713524号公報Japanese Patent No. 3713524 特開2009−37764号公報JP 2009-37764 A

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 transport tube 2c is not provided between the laser ion source 2 and the RFQ 5, the ion beam 6 drawn from the laser ion source 2 as shown in FIG. The beam trajectory is determined by the tip shape of the transport tube 2c (for example, the size of the hole and the thickness of the tip) and the positional relationship between the transport tube 2c and the components of the RFQ 5 (RFQ electrode 5a and RFQ end plate 5b). However, there is a problem that the beam size and convergence cannot be controlled.

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 laser ion source 2, the incidence is made to match the acceptance of RFQ5 (the diameter of the received beam and the divergence angle are determined from the design). I can't let you. As a result, the number of ions that can be accelerated by RFQ5 decreases, and a necessary number of ions cannot be transported. In such a case, the beam size and the convergence can be finely adjusted by adjusting the positional relationship between the transport tube 2c and the RFQ 5.

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 transport tube 2c, the RFQ electrode 5a, and the RFQ end plate 5b.

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 transport tube 2c as described above, when the vacuum state is released, both the laser ion source 2 and the RFQ 5 are released to the atmosphere, and it takes half a day to start up the vacuum state again. It takes more time. Therefore, there is a problem that the adjustment work of the position of the transport pipe 2c becomes large.

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.

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。It is a block diagram which shows an example of the heavy particle beam therapy apparatus which comprises the ion accelerator which concerns on embodiment of this invention. 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。1 is a schematic plan sectional view showing a first embodiment of an ion accelerator according to the present invention. 図2の概略立断面図である。FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of FIG. 2. 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。It is a schematic plan sectional view showing a second embodiment of the ion accelerator according to the present invention. 図4の概略立断面図である。FIG. 5 is a schematic vertical sectional view of FIG. 4. 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。It is a schematic plane sectional view showing a third embodiment of the ion accelerator according to the present invention. 図6の概略立断面図である。FIG. 7 is a schematic vertical sectional view of FIG. 6. 図6の制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part of FIG. 従来のイオン加速装置を示す概略平断面図である。It is a schematic plan sectional view showing a conventional ion accelerator. 図9のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG.

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 linear accelerator 15, a synchrotron 40, a take-out device 35, an X-axis electromagnet 30a, and a Y-axis electromagnet 30b each composed of a laser ion source 2, an RFQ 5 and a DTL 13. , Vacuum duct 31, dose monitor unit 50, ridge filter 60, range shifter 70, controller 80, and the like. The X-axis electromagnet 30a, the Y-axis electromagnet 30b, the vacuum duct 31, the dose monitor unit 50, the ridge filter 60, the range shifter 70, and the controller 80 constitute the irradiation apparatus of this embodiment.

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 laser ion source 2 at a high speed by the linear accelerator 15 and the synchrotron 40, and this ion beam is applied to the affected part (tumor cell) 201 of the patient 200. It is a device that performs treatment by irradiating and acting ions. In the heavy particle beam therapy system 300, the affected part 201 can be discretized into three-dimensional lattice points, and a three-dimensional scanning irradiation method can be performed in which a narrow-diameter ion beam is sequentially scanned at each lattice point.

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 part 201 is divided into flat units called slices in the ion beam axial direction (Z-axis direction in the coordinate system shown in the upper right of FIG. 1), and the divided slices Z i , slices Z i + 1 , Three-dimensional scanning is performed by sequentially scanning the two-dimensional lattice points (the lattice points in the X-axis and Y-axis directions in the coordinate system shown in the upper right of FIG. 1) of each slice such as the slice Z i + 2 .

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 laser ion source 2 are accelerated to energy that can reach deep inside the affected area 201 by the linear accelerator 15 and the synchrotron 40 to generate an ion beam. That is, the linear accelerator 15 accelerates ions generated by the laser ion source 2. The synchrotron 40 is transported with the ion beam of the linear accelerator 15, and circulates the ion beam to accelerate it to a predetermined energy.

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 device 35 and transported from the emission trajectory (not shown) to the treatment room. The ion beam extracted by the extraction device 35 is irradiated to the affected area 201 that is the irradiation target by the irradiation device.

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 X-axis electromagnet 30a that scans in the X direction and the Y-axis electromagnet 30b that scans in the Y direction deflect the ion beam in the X-axis direction and the Y-axis direction and Are scanned in two dimensions. The range shifter 70 controls the position of the affected part 201 in the Z-axis direction.

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 range shifter 70 is composed of, for example, an acrylic plate having a plurality of thicknesses, and by combining these acrylic plates, the energy of the ion beam passing through the range shifter 70, that is, the range of the body, is determined by the position of the affected slice 201 slice in the Z-axis direction. Can be changed step by step. The size of the in-vivo range by the range shifter 70 is normally controlled to change at equal intervals, and this interval corresponds to the interval between lattice points in the Z-axis direction.

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 range shifter 70, a method of changing the energy of the ion beam itself by controlling an upstream device may be used.

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 ridge filter 60 is provided for diffusing a sharp peak of the dose in the body depth direction called a Bragg peak. Here, the diffusion width of the Bragg peak by the ridge filter 60 is set to be equal to the thickness of the slice, that is, the interval between lattice points in the Z-axis direction. The ridge filter 60 for three-dimensional scanning irradiation is configured by arranging a plurality of aluminum rod-like members having a substantially isosceles triangle cross section. The peak of the Bragg peak can be diffused by the difference in path length generated when the ion beam passes through the isosceles triangle, and the diffusion width can be set to a desired value by the shape of the isosceles triangle.

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 dose monitor unit 50 is for monitoring the dose to be irradiated. In the case, the dose monitor unit 50 collects charges generated by the ionizing action of the heavy particle beam with parallel electrodes, and is disposed in the case. A secondary electron monitor (SEM) device that measures secondary electrons emitted from the secondary electron emission film is used.

(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 RFQ electrode 5 a and the RFQ end plate 5 b in the RFQ 5 are illustrated, but are not illustrated in other drawings.

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 laser ion source 2 has a vacuum vessel 20. The vacuum vessel 20 is made of a material that has excellent corrosion resistance and chemical resistance and emits less gas, such as stainless steel. Inside the vacuum vessel 20, an element to be an ion or a target 2a containing the element is installed. The target 2a is formed of, for example, a carbon column member or a plate member. When the target 2a is a cylindrical member, it is rotated to become a new surface every time the laser beam 1 is irradiated. Moreover, in the case of a plate-shaped member, it is comprised so that plane movement may be carried out by biaxial drive. In the present embodiment, an example in which a cylindrical member is used for the target 2a will be described.

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 laser ion source 2 irradiates the target 2a installed in the vacuum vessel 20 with the laser beam 1 emitted from the laser transmitter 1a to generate a laser ablation plasma 2b, and the ion beam 6 is generated from the laser ablation plasma 2b. Is pulled out. The laser beam 1 is configured to be condensed on the target 2a by a lens installed as an inside or outside of the vacuum vessel 20 or as a vacuum partition, thereby increasing the laser power density. Since the laser ablation plasma 2b has a high beam density in a direction perpendicular to the surface of the target 2a, a transport tube 2c and an RFQ 5 are provided in that direction.

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 laser ion source 2 and the RFQ 5 are connected by the connecting portion 2d while maintaining a vacuum state. An insulating tube 4 and a bellows 3 as an expansion / contraction part are connected to the connection part 2d in series in the axial direction. The bellows 3 is made of stainless steel and has stretchability and airtightness. The bellows 3 has a flange (not shown) fixed to both ends. The bellows 3 has one end fixed to the side surface of the laser ion source 2 via the flange and the other end connected to one end of the insulating tube 4. The other end of the insulating tube 4 is connected to the connection portion 2d.

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 transport tube 2c is formed in a long cylindrical shape, one side is fixed to the laser ion source 2, and the other side extends to the RFQ 5 through the bellows 3, the insulating tube 4 and the connecting portion 2d. The transport tube 2c transports the ion beam 6 extracted from the laser ion source 2 to the RFQ 5. The RFQ 5 accelerates the ion beam 6 extracted from the laser ion source 2 together with the DTL.

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 laser ion source 2 is installed on the gantry 7. An insulating portion 10 is attached to the bottom surface of the gantry 7. Thereby, the gantry 7 is supported by the insulating portion 10. Two rails 8 parallel to each other are laid on the upper surface of the gantry 7.

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 laser ion source 2 is placed on a pedestal (not shown). A plurality of traveling wheels (not shown) are attached to the bottom surface of the pedestal. By installing these traveling wheels on the two rails 8 so as to be movable, the laser ion source 2 is configured to be able to travel along the two rails 8. These two rails 8 are provided so as to be parallel to the ion beam 6 extracted from the laser ion source 2. In this case, a plurality of traveling wheels that travel on the two rails 8 may be directly attached to the bottom surface of the laser ion source 2.

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 drive shaft 9 is attached to the pedestal of the laser ion source 2. For example, a ball screw shaft is used as the drive shaft 9. A shaft drive mechanism 9 a is attached to the other end of the drive shaft 9. For example, a stepping motor or a servo motor is used for the shaft drive mechanism 9a.

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 laser ion source 2 along the two rails 8 by driving the shaft drive mechanism 9 a and rotating the drive shaft 9. In this case, the drive shaft 9 and the shaft drive mechanism 9a may be directly attached to the bottom of the laser ion source 2.

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 laser ion source 2 and the RFQ 5, it is necessary to install the laser focus on the target 2 a and the axis of the ion beam 6.

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 ion beam 6 in the height direction is adjusted by installing both the laser ion source 2 and the RFQ 5 on a frame having the same height.

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 ion beam 6 is directly incident on the RFQ 5 from the transport tube 2c, it is necessary to adjust the beam size and convergence. In this embodiment, the axial position of the ion beam 6 of the laser ion source 2 and the RFQ 5 is adjusted without releasing the vacuum state by connecting the bellows 3 to the connecting portion 2d between the laser ion source 2 and the RFQ 5. It becomes possible to do. That is, in the present embodiment, the axial positions of the transport tube 2c and the ion beam 6 of the RFQ 5 can be adjusted by expanding and contracting the bellows 3.

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 target 2a, the laser ablation plasma 2b, and the transport tube 2c are applied with a high positive voltage with respect to RFQ5, and ions are accelerated and extracted using the potential difference from RFQ5. In this case, there are a method of applying a high voltage to the entire vacuum vessel 20 and a method of providing a separate chamber in which the target 2 a is built in the vacuum vessel 20 and applying this separate chamber to a high voltage. The present embodiment uses the former high voltage application method.

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 tube 4 in series to the connection portion 2d between the laser ion source 2 and the RFQ 5, the RFQ 5 and the laser ion source 2 are electrically separated, and the vacuum state is released. It is possible to adjust the position of the transport pipe 2c with respect to RFQ5 without any problem. The laser ion source 2 is installed on a gantry 7 having an insulating portion 10 attached to the bottom surface, and the insulating state is maintained.

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 laser ion source 2 needs to be placed in alignment with the axis of the ion beam 6 even after movement. Therefore, in this embodiment, the two rails 8 are provided on the gantry 7 as described above, and the laser ion source 2 is placed on a pedestal that travels on these rails 8, so that the axial direction of the ion beam 6 is increased. It is possible to move along.

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 laser ion source 2 can move along the two rails 8 by driving the shaft drive mechanism 9 a and rotating the drive shaft 9. When a stepping motor is used as the shaft drive mechanism 9a, the position of the laser ion source 2 can be finely adjusted and the reproducibility of the position of the laser ion source 2 can be improved. Further, when a motor such as a stepping motor is used for the shaft drive mechanism 9a, the drive control can be performed remotely.

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 laser ion source 2 is moved using the drive shaft 9, but a linear movement mechanism that can withstand the load of the laser ion source 2, such as a jack or an air cylinder, is used. It may be. As a means for rotating the drive shaft 9, a manual rotation handle may be attached to the drive shaft 9.

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 bellows 3 is provided in the connecting portion 2d, and the bellows 3 is expanded and contracted so that the laser ion source 2 can be moved along the axial direction of the ion beam 6. This makes it possible to adjust the position of the transport pipe 2c with respect to the RFQ 5 without releasing the vacuum state. As a result, the beam size and convergence when the ion beam 6 is incident on the RFQ 5 can be finely adjusted.

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 laser ion source 2, it can be incident so as to match the acceptance of RFQ5. Therefore, a necessary number of ions can be transported without reducing the number of ions that can be accelerated by RFQ5.

(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, side guide plates 11 are installed on both sides of the gantry 7 so as to be parallel to the axis of the ion beam 6 drawn from the laser ion source 2. These side guide plates 11 are installed such that the side surfaces of the pedestal on which the laser ion source 2 is placed are in contact with each other.

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 laser ion source 2 is placed is moved along the rail 8, it is guided and moved by the side guide plate 11, so that the movement of the laser ion source 2 can be performed without rattling. Can be ensured. As a result, the laser ion source 2 can be accurately moved along the axis of the ion beam 6. Therefore, the position of the transport pipe 2c with respect to RFQ5 can be adjusted accurately.

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 side guide plates 11 are installed on both sides of the gantry 7 is described. However, the present invention is not limited thereto, and the pedestal on which the laser ion source 2 is placed by installing the side guide plates 11 on the floor surface. You may make it guide movement. In this case, it is necessary to increase the height of the side guide plate 11 by the height of the gantry 7.

(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 distance meter 13a was fixed to the position where the mount frame 7 exists. The distance meter 13a measures the distance along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2. The distance meter 13a may be, for example, a laser distance meter, or a light, ultrasonic wave, contact type position sensor, or the like. In the present embodiment, by installing the distance meter 13a, the moving distance along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 can be accurately measured.

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 laser ion source 2 is installed on a movable pedestal 12 formed in a rectangular plate. The movable pedestal 12 is provided with push screws 12a at two places on each side, for a total of four places. By changing the screwing depth of these push screws 12a, the position can be adjusted in a direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2. Although not shown, a drive motor that rotationally drives each push screw 12a is attached to the plurality of push screws 12a.

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 movable pedestal 12 is provided with position sensors 13b at two places on each side, for a total of four places. These position sensors 13b measure the position in the direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2. For example, the position sensor 13b may be a laser, an optical sensor, or a sensor using ultrasonic waves.

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 control unit 23 includes distance data along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 measured by the distance meter 13a and the axis of the ion beam 6 of the laser ion source 2 measured by the plurality of position sensors 13b. Position data in a direction orthogonal to the direction is input.

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 control unit 23 drives and controls the shaft drive mechanism 9a based on the distance data which is the measurement result of the distance meter 13a, and controls the distance along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5, and this embodiment The first control unit of the form is configured. Further, the control unit 23 drives and controls the drive motor based on the position data as the measurement results of the plurality of position sensors 13b, and controls the position in the direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5. And the 2nd control part of this embodiment is also comprised.

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 distance meter 13a and the position data by the position sensor 13b are output to the output unit 24. The output unit 24 displays an image of the distance and position of the laser ion source 2 based on the distance data and position data.

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 input unit 21 outputs drive signals to the shaft drive mechanism 9a and the drive motor that rotationally drives the push screw 12a via the control unit 23, respectively.

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 distance meter 13a is installed on the gantry 7 has been described. However, the distance meter 13a may be installed on, for example, a floor surface or a wall surface.

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 control part 23 of this embodiment is demonstrated according to the flowchart of FIG. FIG. 8 illustrates a case where the position of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5 is adjusted to finely adjust the beam size and convergence of the ion beam 6.

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 input unit 21 to the shaft drive mechanism 9a, the shaft drive mechanism 9a is driven to move along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 (step S1).

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 ion beam 6 of the laser ion source 2 is measured by the distance meter 13a (step S2). In step S3, it is determined whether or not the distance along the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 is a desired distance, and steps S1 and S2 are repeated until the desired distance is reached. In (Step S3: Yes), the process proceeds to the next Step S4.

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 input unit 21 to the drive motor, the drive motor is driven to rotate the push screw 12a, and the laser ion source 2 is moved in a direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6. .

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 ion beam 6 of the laser ion source 2 is measured by the position sensor 13b (step S5). In step S6, it is determined whether or not the position in the direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 is a desired position, and steps S4 and S5 are repeated until the desired position is reached. In the case (step S6: Yes), the series of processes is finished.

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 ion beam 6 of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5 is adjusted, and in the direction orthogonal to the axial direction of the ion beam 6 of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5. By adjusting the position, it is possible to adjust the position of the laser ion source 2 with respect to the RFQ 5 without releasing the vacuum state. That is, the position of the transport pipe 2c with respect to the RFQ 5 can be adjusted. As a result, the beam size and convergence when the ion beam 6 is incident on the RFQ 5 can be finely adjusted, and reproducibility can be ensured.

(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 SYMBOLS 1 ... Laser beam, 1a ... Laser transmitter, 1b ... Laser power source, 2 ... Laser ion source, 2a ... Target, 2b ... Laser ablation plasma, 2c ... Transport pipe, 2d ... Connection part, 3 ... Bellows (expandable part), 3b ... connecting portion, 4 ... insulating tube, 5 ... RFQ (linear accelerator), 5a ... RFQ electrode, 5b ... RFQ end plate, 6 ... ion beam, 7 ... mounting frame, 8 ... rail, 9 ... drive shaft, 9a ... shaft Drive mechanism, 10 ... insulating part, 11 ... side guide, 12 ... movable pedestal, 12a ... push screw, 13 ... DTL (linear accelerator), 13a ... distance meter, 13b ... position sensor, 20 ... vacuum vessel, 21 ... input part , 23 ... control unit (first control unit, second control unit), 24 ... output unit

Claims (10)

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は、架台上に設置され、この架台が絶縁部により支持されており、前記接続部に絶縁管を接続したことを特徴とする請求項1に記載のイオン加速装置。   The ion accelerator according to claim 1, wherein the laser ion source is installed on a gantry, the gantry is supported by an insulating portion, and an insulating tube is connected to the connecting portion. 前記架台上にレールが敷設され、このレールに沿って前記レーザイオン源を移動可能としたことを特徴とする請求項2に記載のイオン加速装置。   The ion accelerator according to claim 2, wherein a rail is laid on the mount, and the laser ion source is movable along the rail. 前記レーザイオン源には、このレーザイオン源を前記レールに沿って移動させる駆動シャフトと、この駆動シャフトを駆動するシャフト駆動機構とが取り付けられていることを特徴とする請求項に記載のイオン加速装置。 The ion according to claim 3 , wherein a drive shaft for moving the laser ion source along the rail and a shaft drive mechanism for driving the drive shaft are attached to the laser ion source. Accelerator. 前記イオンビームの軸方向に沿って前記レーザイオン源の移動を案内するガイド板を設置したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のイオン加速装置。   5. The ion accelerator according to claim 1, further comprising a guide plate that guides movement of the laser ion source along an axial direction of the ion beam. 前記距離計の計測結果に基づいて前記シャフト駆動機構を駆動制御し、前記線形加速器に対する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距離を制御する第1制御部を設けたことを特徴とする請求項4に記載のイオン加速装置。 A first control unit is provided that drives and controls the shaft driving mechanism based on a measurement result of the distance meter and controls a distance along the axial direction of the ion beam of the laser ion source with respect to the linear accelerator. The ion accelerator according to claim 4 . 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方向と直交する方向に位置調整する押しねじを複数設けたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のイオン加速装置。 The ion acceleration according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of push screws for adjusting the position of the laser ion source in a direction orthogonal to a moving direction along the axial direction of the ion beam are provided. apparatus. 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方向と直交する方向の位置を計測する位置センサを設けたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載のイオン加速装置。 The ion acceleration according to claim 1 , further comprising a position sensor that measures a position of the laser ion source in a direction orthogonal to a moving direction along an axial direction of the ion beam. apparatus. 前記位置センサの計測結果に基づいて駆動モータを駆動制御し、前記線形加速器に対する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方向と直交する方向の位置を制御する第2制御部を設けたことを特徴とする請求項8に記載のイオン加速装置。 A second control unit configured to drive and control a drive motor based on a measurement result of the position sensor and to control a position of the laser ion source in a direction orthogonal to a moving direction along an axial direction of the ion beam with respect to the linear accelerator; The ion accelerator according to claim 8 , wherein the ion accelerator is provided. 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、  A laser ion source for extracting an ion beam from plasma generated by irradiating laser light;
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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