本发明专利技术提供适于同步加速器的小型化的设备的配置及使用了该配置的同步加速器、及使用了该同步加速器的粒子线治疗系统。解决上述课题的本发明专利技术的特征在于，在第一出射用偏转器和第二出射用偏转器之间具有多块偏转电磁铁和一块发散用四极电磁铁，将该发散用四极电磁铁设置在上述多块偏转电磁铁之间，在第一出射用偏转器的入口侧、第二出射用偏转器的出口侧配置聚束用四极电磁铁。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及适于同步加速器的小型化的设备的配置和使用了该配置的同步加速器、及使用了该同步加速器的粒子线治疗装置。
技术介绍
反映近年来的高龄化社会，作为癌症治疗法之一，关注对身体负担小,且能够较高地维持治疗后的生活的质量的放射线治疗。其中，使用了利用同步加速器加速的质子和碳等带电粒子束的粒子线治疗系统由于对患部的优异的剂量集中性而特别被期待。粒子线治疗系统具备向同步加速器供给粒子束的入射器、将带电粒子束加速到近似光速的同步加速器、使从同步加速器取出的带电粒子束与患部的位置及形状一致地照射到患者上的照射装置。期望促进粒子线治疗系统的普及且实现这些装置的小型化、低成本化。 作为从上述同步加速器取出粒子束的方法之一具有被称为缓慢取出法(共鸣取出法)的取出方法。若使用缓慢取出方法，则与带电粒子束在环绕同步加速器一周期间取出全部的粒子束的快速取出法不同，能够在多周中慢慢地取出带电粒子束。取出的粒子束主要用于粒子线治疗或物理学实验。图4表示现有的同步加速器的第一例子。同步加速器200具备用于入射利用前级加速器101事先加速的粒子束的入射用偏转装置201 (SM，ESI);用于使入射的粒子束偏转而旋转的偏转电磁铁202 (BM);为了使粒子束稳定地旋转，并且防止粒子束尺寸的增大，在水平方向上使粒子束聚束的聚束用四极电磁铁203 (QF);在水平方向上使粒子束发散的发散用四极电磁铁204 (QD);使粒子束加速、减速的高频加速空腔205 (RF-Cavity);用于在进行缓慢取出时形成粒子束振动(电子加速器振动)的稳定界限的共鸣激励用多极电磁铁206 (SXFr，SXDr ;在图2中只记载一块)；用于增大粒子束振动振幅而超过稳定界限的出射用高频装置207 (RF-KO);为了将加速、减速了的粒子束导向照射装置303而使粒子束轨道偏转，进而从同步加速器取出粒子束的第一出射用偏转器208 (ESD)、第二出射用偏转器209(SMl)。在利用缓慢取出方法从该同步加速器取出粒子束时，通过共鸣激励用多极电磁铁206引起共鸣，形成稳定旋转界限(分界线)，利用出射用高频装置207增大粒子束的振幅而将粒子束导向上述稳定旋转界限的外侧。被导向稳定旋转界限外侧的粒子束进一步增大振幅，进入第一出射用偏转器208。进入第一出射用偏转器208的出射粒子束向远离旋转粒子束的方向偏转。利用第一出射用偏转器208偏转的带电粒子束利用下游的发散用四极电磁铁204进一步向水平方向外侧偏转。利用发散用四极电磁铁204向水平方向外侧偏转的带电粒子束通过偏转电磁铁202，利用下游的聚束用四极电磁铁203暂时向水平方向内侧偏转，利用第二出射用偏转器209进一步向水平方向外侧偏转，之后出射。现有技术文献专利文献I :日本特开平10-162999号公报非专利文献I :“DESIGN OF SYNCHROTRON AT NIRS FOR CARBON THERAPYFACILITY”，Proceedings of APAC 2004，p420_422，Gyeongju, Korea非专利文献2 :“A NOVEL PROTON AND LIGHT ION SYNCHROTRON FORPARTICLETHERAPY “，Proceedings of EPAC 2006，p2305_2307 Edinburgh, Scot land非专利文献3 LATTICE DESIGN OF A CARB0N-I0N SYNCHROTRON FORCANCERTHERAPY”，Proceedings of EPAC 2008，pl803_1805，Genoa,Italy
技术实现思路
图4 图7表示非专利文献I 3记载的同步加速器的主要设备配置。图4如已经作为现有技术说明了的那样。未限定于图4记载的同步加速器，为了防止粒子束尺寸的增大，图5、图6任一个同步加速器都在第一出射用偏转器208 (在非专利文献1、3中记载为ESD，在非专利文献2中记载为SS2)和第二出射用偏转器209 (在非专利文献1、3中记载为SM1，在非专利文献2中记载为SS4)之间配置多块聚束用四极电磁铁203、发散用四极 电磁铁204。在这些场合，由于设备数多，因此在同步加速器的小型化上有界限。另外，由于配置在第一出射用偏转器208和第二出射用偏转器209之间的聚束用四极电磁铁203，出射粒子束被踢回水平方向内侧(向旋转粒子束侧偏转)，因此为了补充该偏转，需要增大第一出射用偏转器208的偏转角。第一出射用偏转器208为了降低粒子束损失，使用被称为静电偏转器(electrostatic deflector (ESD),在非专利文献2中记载为electrostaticextraction septum)的装置。为了增大静电偏转器的每单位长度的偏转角，需要提高电场强度。但是，由于电场强度为了避免放电而有界限，因此在将高能量的质子或氦以上的带电粒子束从同步加速器取出时，为了得到必要的偏转角，需要在周长方向上长的静电偏转器，成为妨碍同步加速器的小型化的主要原因。作为解决这些课题的专利技术，在专利文献I中如图7所示，记载了在设置在第一出射用偏转器208和第二出射用偏转器209之间的偏转电磁铁的入口侧、出口侧设置发散用四极电磁铁204的例子。在该场合，由于四极电磁铁的块数增多，因此在小型化上有界限。在本专利文献中，记载了分割偏转电磁铁而在中央设置聚束用四极电磁铁203，在分割的偏转电磁铁的上游侧电磁铁的入口侧和下游侧电磁铁的出口侧设置发散用四极电磁铁204的例子，但在该场合设备数也增加，对小型化不利。本专利技术的目的在于通过抑制粒子束尺寸的增大，减少四极电磁铁的块数，并且缩短出射用偏转设备的长度方向尺寸，使同步加速器小型化。另外，在于提供使用了该同步加速器的粒子线治疗系统。本专利技术的特征在于，在第一出射用偏转器208和第二出射用偏转器209之间配置多块偏转电磁铁202和一块发散用四极电磁铁204，上述一块发散用四极电磁铁204配置在上述多块偏转电磁铁间，在第一出射用偏转器208的入口侧(上游侧)、第二出射用偏转器209的出口侧(下游侧)配置了聚束用四极电磁铁203。本专利技术的效果如下。根据本专利技术，通过在第一出射用偏转器208、第二出射用偏转器209间设置多块偏转电磁铁，在该偏转电磁铁间设置一块四极电磁铁，并且在第一出射用偏转器208的入口侦U、第二出射用偏转器209的出口侧配置四极电磁铁，能够抑制粒子束尺寸的增大，减少第一出射用偏转器208、第二出射用偏转器209间的四极电磁铁的块数。由此，能够减少设备设置空间。另外，通过使在配置在第一出射用偏转器208、第二出射用偏转器209间的多块偏转电磁铁间配置的一块四极电磁铁为发散用四极电磁铁，配置在第一出射用偏转器208的入口侧、第二出射用偏转器209的出口侧的四极电磁铁为聚束用四极电磁铁，能够增加使出射粒子束向水平方向外侧偏转的作用，并且没有利用第一出射用偏转器208偏转的出射粒子束被四极电磁铁踢回旋转粒子束侧的作用，因此能够减小第一出射用偏转器208的踢角，并且能够增大向第二出射用偏转器209的入射角。即，实现了四极电磁铁的减少和第一出射用偏转器208、第二出射用偏转器209的小本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使旋转的带电粒子束加速、减速的同步加速器，其特征在于，上述同步加速器具备用于取出加速或减速了的上述带电粒子束的第一出射用偏转器及第二出射用偏转器，在上述第一出射用偏转器和上述第二出射用偏转器之间具有多个偏转电磁铁和一块第一四极电磁铁，该四极电磁铁设置在上述多个偏转电磁铁中的任意两个偏转电磁铁之间，上述同步加速器具备：在上述带电粒子束的旋转轨道上，配置在比上述第一出射用偏转器靠粒子束行进方向的上游侧的第二四极电磁铁；以及在上述带电粒子束的旋转轨道上，配置在比上述第二出射用偏转器靠粒子束行进方向的下游侧的第三四极电磁铁。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：野田文章，平本和夫，山田贵启，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：
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