(57)【要約】【課題】蛍光層の劣化を防止すると共に、放電を防止しイオンビームの視認性を向上することが可能な蛍光体及び蛍光体を備えた真空箱を提供すること。【解決手段】導電性物質を含む蛍光層１２とし、この蛍光層１２を導電性材料から成るベース板１１の表面に成膜する。これにより、イオンビームが照射される蛍光層１２に導電性物質が含まれているため、イオンビームによる電気エネルギを、蛍光層１２を介して導電性材料から成るベース板１１に伝達することができる。そのため、蛍光層１２における蓄電を抑制し、蓄電による放電現象を防止することができる。また、導電性物質を含む蛍光層１２が、導電性材料から成るベース板１１の表面に成膜され、蛍光体全体が導電性を有する構成であるため、蛍光層１２のスパッタリングを抑制することができる。これにより、蛍光層１２の劣化を防止することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性母材の表面に、導電性物質を含む蛍光層が成膜されていることを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
前記蛍光層は、溶射によって成膜されていることを特徴とする請求項１の蛍光体。
【請求項３】
前記蛍光層は、導電性物質として、チタンまたはモリブデンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の蛍光体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の蛍光体と、
導電性材料から成り、前記蛍光体と導通され当該蛍光体を保持する保持部材と、を備えることを特徴とする真空箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームの位置や形状を確認する際に利用される蛍光体及びこれを備えた真空箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンビームの位置や形状を確認する際に、イオンビームの照射を受けて発光する蛍光体が用いられている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のイオンビーム診断用導電性発光体は、導電性母材の表面に発光性材料の薄膜層が形成されたものである。また、発光体として、発光特性を有するＣｒを含みアルミナを主成分とする絶縁体が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２２０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、導電性母材の表面に発光性材料であるガラスパウダーが圧着されることで、薄膜層が形成されていたため、例えば、数十ｋｅＶ程度の低エネルギのビームを照射した場合でも、イオンビームによってスパッタリングされ、薄膜層が劣化することがあった。また、イオンビームを照射した際に、絶縁体である発光体に電荷が溜まり、この電荷によって放電現象が発生し、イオンビームの観察ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、蛍光層の劣化を防止すると共に、放電を防止しイオンビームの視認性を向上することが可能な蛍光体及び蛍光体を備えた真空箱を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による蛍光体は、導電性母材の表面に、導電性物質を含む蛍光層が成膜されていることを特徴としている。
【０００７】
このような蛍光体によれば、イオンビームが照射される蛍光層に導電性物質が含まれているため、イオンビームによる電気エネルギを、蛍光層を介して導電性母材に伝達することができる。これにより、蛍光層における蓄電を抑制し、蓄電による放電現象が防止される。また、導電性物質を含む蛍光層が、導電性母材の表面に成膜され、蛍光体全体が導電性を有する構成であるため、蛍光層のスパッタリングを抑制することができる。これにより、蛍光層の劣化を防止することができる。
【０００８】
このような蛍光層は、溶射によって成膜されていることが好ましい。このように溶射によって、蛍光層を成膜することで、導電性物質を含む蛍光層と、導電性母材との密着強度を向上させて、好適な蛍光層を形成することができる。これにより、蛍光層の劣化を防止しつつ、放電現象を防止することができる。
【０００９】
また、蛍光層は、導電性物質として、チタンまたはモリブデンを含むことが好適である。例えば、アルミナを主成分とし、導電性物質としてチタンまたはモリブデンを含む蛍光層を成膜してもよい。これにより、良好な発光性及び導電性を両立させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明による真空箱は、上記蛍光体と、導電性材料から成り、蛍光体と導通され当該蛍光体を保持する保持部材と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
このような真空箱によれば、イオンビームが照射される蛍光層に導電性物質を含む蛍光体を備える構成であるため、イオンビームによる電気エネルギを、蛍光層を介して導電性母材に伝達することができる。また、蛍光体が導電性材料から成る保持部材によって保持されているため、蛍光体に伝達された電気エネルギを、導電性材料から成る保持部材を介して、外部に逃がすことができる。これにより、蛍光層における蓄電を抑制し、蓄電による放電現象が防止される。また、導電性物質を含む蛍光層が導電性母材の表面に成膜され、蛍光体自体が導電性を有する構成であるため、蛍光層のスパッタリングを抑制することができる。これにより、蛍光層の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蛍光体及び蛍光体を備えた真空箱によれば、蛍光層の劣化を防止すると共に、放電を防止しイオンビームの視認性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る重粒子線の入射器の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蛍光体の側面図である。
【図３】押え板によって保持された蛍光体の正面図である。
【図４】蛍光体を保持するホルダの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る蛍光体を備えた真空箱の横断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る蛍光体を備えた真空箱の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による蛍光体及び蛍光体を備えた真空箱の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る重粒子線の入射器の概略構成図である。
【００１５】
図１に示す入射器１は、例えばがん治療などに利用される重粒子加速器に用いられるものであり、重粒子加速器の主加速器（シンクロトロン２）の前段に設置されている。入射器１は、イオン源３、真空箱４、第１加速器５、第２加速器６を備えている。
【００１６】
イオン源３は、重粒子を加速できるように原子をイオン化して重イオンを生成する。イオン源３で生成された重イオンは、真空箱４、第１加速器５、第２加速器６を順次通過し、
予め加速された重粒子などの荷電粒子がシンクロトロン２に導入される。シンクロトロン２から取り出されたイオンビームは、がん治療などに利用される。
【００１７】
真空箱４は、イオン源３と第１加速器５との間に配置され、イオンビームが通過する経路を構成する。真空箱４は、例えば、円筒状を成し、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）などの金属によって構成され、内部を真空状態とすることができる。真空箱４の壁体は、接地されている。また、真空箱４の内径は、２００ｍｍ程度とされている。真空箱４内を通過するイオンビームは、例えば、数十〜１ｍＡである。
【００１８】
真空箱４には、イオンビームの位置や形状を確認するためのビームモニタとして機能する蛍光体１０が設けられている。図２は、本発明の実施形態に係る蛍光体の側面図、図３は、押え板によって保持された蛍光体の正面図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、蛍光体１０は、例えば円盤状を成すベース板（母材）１１と、このベース板１１の表面に成膜された蛍光層１２とを有する。ベース板１１は、例えば、ＳＳ４００などの導電性材料から成り、厚さ５ｍｍ、外径７０ｍｍ程度とされている。なお、ベース板１１の材質は、ステンレス鋼などその他の導電性材料でもよい。また、ベース板の形状も、矩形などその他形状でもよい。ベース板１１の表面とは、イオンビームが照射される側の面である。
【００２０】
蛍光層１２は、導電性物質を含む蛍光材から構成されている。導電性物質としては、チタン、モリブデンなどが挙げられる。蛍光層１２は、アルミナを主成分とし、チタンなどの導電性物質を約１３質量％含むものである。また、蛍光層１２に、微量Ｃｒを添加してもよい。
【００２１】
蛍光層１２は、溶射によって、ベース板１１の表面に成膜されている。本実施形態では、溶射材質を、Ａｌ２Ｏ３１３ＴｉＯ２とし、溶射膜厚を０．３ｍｍとしている。また、溶射による熱変形を防止するために、ベース板１１の厚さを５ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００２２】
図４は、蛍光体を保持するホルダの断面図、図５は、本発明の実施形態に係る蛍光体を備えた真空箱の横断面図、図６は、本発明の実施形態に係る蛍光体を備えた真空箱の縦断面図である。
【００２３】
図５及び図６に示すように、真空箱４は、蛍光体１０のほかに、蛍光体１０を保持するホルダ２０、ホルダ２０を上方から支持する吊りロッド３０、吊りロッド３０を駆動させる駆動装置３１、真空箱４内を照らす照明ランプ４０、蛍光体１０を観察するための観察部４５を備えている。
【００２４】
真空箱４は、円筒状を成し、図６に示すように、イオンビームの進行方向に沿って配置されている。イオンビームの進行方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と交差する方向、図６における上下方向をＹ軸方向とする。真空箱４の入口側の開口端部４ａは、イオン源３と接続されたビームライン８に連結され、出口側の開口端部４ｂは、第１加速器５と接続されたビームライン８に連結されている。
【００２５】
また、真空箱４には、Ｙ軸方向の上部に、吊りロッド３０を真空箱４外に導出するための円筒部４ｃが設けられ、Ｙ軸方向の下部に、蛍光体１０を確認するための円筒部４ｄが設けられている。円筒部４ｃには、駆動装置３１が取り付けられ、円筒部４ｄには、ランプ４０及び観察部（ＣＣＤカメラ）４５が取り付けられている。
【００２６】
ホルダ２０は、図４に示すように、蛍光体１０を収容するための凹部２２ａが形成された保持部２２、保持部２２の上部に形成され、吊りロッド３０と連結される連結部２４、蛍光体１０を固定するための押え板２１を備えている。ホルダ２０及び押え板２１は、例えば、アルミ（Ａ５０５２）などの金属材料によって構成されている。
【００２７】
保持部２２の凹部２２ａは、蛍光体１０に対応する形状とされている。蛍光体１０は、凹部２２ａ内に収容され、蛍光体１０の背面１０ａ及び側面１０ｂは、凹部２２ａを形成する壁面と当接し、導通可能とされている。
【００２８】
押え板２１は、図３及び図４に示すように、リング状を成し、凹部２２ａに収容された蛍光体１０を固定するものである。押え板２１は、蛍光体１０の表面の外縁部と当接し、ボルト２３によって、ホルダ２０に固定されている。
【００２９】
連結部２４は、保持部２２の背面から外方に突出している。連結部２４及び保持部２２は、所定の角度で交差して配置されている。本実施形態のホルダ２０は、蛍光体１０の表面と平行な線ＰとＸ軸との角度θが４５度となるように、形成されている。また、連結部２４は、ボルト２６によって、Ｙ軸方向に延在する吊りロッド３０の下端に固定されている。
【００３０】
駆動装置３１は、例えば、エアシリンダを有し、吊りロッド３０をＹ軸方向に往復駆動するものである。イオンビームを観察する場合には、蛍光体１０は、イオンビームの軌道上に配置され、イオンビームを観察しない場合には、蛍光体１０は、イオンビームの軌道から外れた位置に配置される。
【００３１】
観察部４５は、例えば、ＣＣＤカメラを有し、蛍光体１０の表面を観察するものである。照明ランプ４０は、蛍光体１０の正面側斜め下方に配置され、蛍光体１０に向けられている。
【００３２】
次に、本実施形態の蛍光体１０を用いたイオンビームの確認方法について説明する。まず、蛍光体１０を所定の位置に配置する。具体的には、駆動装置３１によって、吊りロッド３０をＹ軸方向に移動させ、図５及び図６に示すように、通常時のイオンビームが通過する位置（真空箱４の中心を含む位置）に蛍光体１０を配置する。
【００３３】
蛍光体１０が所定の位置に配置された後、イオンビームの照射を行う。イオンビームが、蛍光体１０に当たると、蛍光体１０の蛍光層１２は発光する。蛍光体１０の発光状態は、観察部４５のＣＣＤカメラによって、観察することができる。この観察結果に基づいて、イオンビームの位置及び形状を適宜調整することができる。
【００３４】
本実施形態に係る蛍光体１０によれば、蛍光層１２に導電性物質が含まれているため、イオンビームによる電気エネルギが、蛍光層１２を介して、導電性材料によって構成されたベース板１１に伝達される。ベース板１１に伝達された電気エネルギは、ホルダ２０、吊りロッド３０、軸受け、真空箱４の壁体などに順次伝達される。そして、真空箱４の壁体は、接地されているため、電荷を好適に逃がすことができ、蛍光層１２に電荷が溜まることを防止することができる。そのため、電荷の蓄積を防止して、蛍光層１２における放電現象を防止することができる。その結果、イオンビームを確実に観察することができる。
【００３５】
また、蛍光体１０は、導電性物質を含む蛍光層１２が、導電性を有するベース板１１の表面に成膜され、蛍光体１０全体が導電性を有する構成であるため、電気エネルギを好適に逃がすことができ、蛍光層１２のスパッタリングが抑制される。これにより、蛍光層１２の劣化を防止することができる。蛍光体１０の長寿命化が図られている。
【００３６】
また、主成分をアルミナとし導電性物質としてチタンを含む蛍光層１２が、溶射によって成膜されているため、ベース板１１との密着強度を向上させて、良好な発光特性及び導電性を有する蛍光体１０を実現することができる。
【００３７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、溶射によって、蛍光層１２を成膜しているが、プラズマ蒸着などその他の方法によって、蛍光層１２を成膜してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、蛍光体１０は、真空箱４内に設置され、第１加速器５へ入射前のイオンビームの観察に利用されているが、蛍光体１０の設置場所は、限定されず、第２加速器６の後段に、蛍光体１０を設置してもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、医療分野におけるイオンビームの観察に、蛍光体１０を用いているが、例えば、物理実験など、その他の分野のイオンビームの観察に、蛍光体１０を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…入射器、２…シンクロトロン、３…イオン源、４…真空箱、５…第１加速器、６…第２加速器、８…ビームライン、１０…蛍光体、１１…ベース板（導電性母材）、１２…蛍光層（溶射膜）、２０…ホルダ、２１…押え板、３０…吊りロッド、３１…駆動装置、４０…ランプ、４５…観察部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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