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公開番号2025075195
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023186187
出願日2023-10-31
発明の名称円形加速器及び粒子線治療システム
出願人株式会社日立ハイテク
代理人弁理士法人開知
主分類H05H 13/00 20060101AFI20250508BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】加速器の電磁石サイズを小型に保ちつつ、高精度に磁場分布の形成、補正が可能となる円形加速器及び粒子線治療システムを提供する。
【解決手段】高周波加速電場を用いてビーム粒子を加速し、磁場中を周回するビーム粒子の軌道半径がエネルギーによって変化するものであって、層状磁性体15aa,15ba,15ca,15da,15ab,15bb,15cb,15dbが積層した磁極15と、磁極15を構成する一つ以上の層状の層状磁性体15aa,15ba,15ca,15da,15ab,15bb,15cb,15dbの内部に埋設された補助コイル16と、を備え、補助コイル16は、個々の補助コイル16によってビーム周回軌道上に生成される磁場領域が重なるように配置されている。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
高周波加速電場を用いてビーム粒子を加速し、磁場中を周回する前記ビーム粒子の軌道半径がエネルギーによって変化する円形加速器であって、
前記円形加速器は、磁性体が積層した磁極部と、
前記磁極部を構成する一つ以上の層状の磁性体の内部に埋設されたコイルと、を備え、
前記コイルは、個々の前記コイルによってビーム周回軌道上に生成される磁場領域が重なるように配置されている
円形加速器。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記コイルによって各々の層状の前記磁性体から発生する磁場領域内に、前記ビーム粒子の入射点が内包されている
円形加速器。
【請求項３】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記コイルはその内部に冷却液を流す冷却路を備え、
前記冷却路に冷却液を供給する冷却供給配管が電力供給線に内蔵される
円形加速器。
【請求項４】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記コイルが、複数の分割コイルの組み合わせによって構成されている
円形加速器。
【請求項５】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記磁極部は、その鉛直方向位置が、ベースとなる磁場を生成する主コイルと同じ位置に配置されている
円形加速器。
【請求項６】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記磁極部は、その水平方向位置が、ベースとなる磁場を生成する主コイルに囲まれた領域内に配置されている
円形加速器。
【請求項７】
請求項１に記載の円形加速器において、
前記コイルが前記ビーム周回軌道の上下でそれぞれ２つ以上配置されている場合に、鉛直方向位置が最も前記ビーム周回軌道に近い前記コイルの半径が最も小さく、ビームから離れるほど半径が大きくなる
円形加速器。
【請求項８】
請求項１に記載の円形加速器において、
周波数変調した前記高周波加速電場を用いて前記ビーム粒子を加速し、異なるエネルギーの前記ビーム粒子の周回軌道が一方に集約される
円形加速器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の円形加速器を備えた
粒子線治療システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子または炭素イオン等の重イオンを加速する円形加速器及び粒子線治療システムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、所定の曲率半径を有する中心軌道に沿って荷電粒子ビームを偏向させる荷電粒子ビーム偏向装置であって、荷電粒子ビームが通過する空間を介して対向して配置された第１と第２の磁極と、第１と第２の磁極の各々の周囲に巻線され、空間に第１の磁極から第２の磁極に向かって磁場を形成する主コイルと、中心軌道よりも内周側に配置され、空間に第２の磁極から第１の磁極に向かって磁場を形成する第１の補助コイルと、中心軌道よりも外周側に配置され、空間に第１の磁極から第２の磁極間に向かって磁場を形成する第２の補助コイルと、を備え、中心軌道よりも内側に中心軌道における磁場よりも弱い磁場領域を形成し、中心軌道よりも外側に中心軌道における磁場よりも強い磁場領域を形成することが記載されている。
【０００３】
非特許文献１には、磁極間に設置されたトリムコイルを励磁する事によって、等時性条件を満たすように主磁場の磁場分布を補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許５６２２５９８号
【非特許文献】
【０００５】
TEION KOGAKU (J. Cryo. Soc. Jpn.) Vol. 43 No. 11 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
粒子線治療や物理実験などで使用する高エネルギー原子核ビームは加速器を用いて生成される。
【０００７】
加速器の一種に、ビーム粒子を電磁石に生じる磁場で偏向して円軌道上を周回させ、軌道上に設置された加速空胴で生じる高周波電場を用いて周回毎にビーム粒子を加速する円形加速器がある。
【０００８】
円形加速器には、サイクロトロンやシンクロサイクロトロンや可変エネルギー加速器のようにビーム粒子の軌道の曲率半径がエネルギーによって変化する静磁場型の加速器と、シンクロトロンのようにビーム粒子の軌道の曲率半径がエネルギーに依存しない動磁場型の加速器と、がある。
【０００９】
動磁場型加速器では入射ビームのエネルギーに対応した磁場強度となるタイミングでのみビーム入射可能であるが、静磁場型加速器では磁場の強度変化による入射タイミングの制限がないため、準連続的なビーム入射が可能であり高い線量率を付与することができる。
【００１０】
しかしながら、静磁場型の加速器の一種であるシンクロサイクロトロンでは、磁場分布がビーム入射点の軸に対して対称であり、ビーム粒子の軌道の曲率半径は加速に伴い増加するため、出射機器の設置位置に達するまで加速しないとビーム出射できず、出射エネルギーは最大値のみで変更できない、との課題がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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