(57)【要約】【課題】セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる負イオン源装置を提供する。【解決手段】セシウム供給部１３０は、貯留部１３１の内部に設けられた導電部１３７と、導電部１３７と貯留部１３１との間に電圧を付与可能な電圧付与部１３８と、を備えている。貯留部１３１内において、導電部１３７がセシウムＣと接触している状態であれば、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１によって電流が流れる電流経路が形成される。セシウムＣの残量が減少することにより、電流経路の抵抗が変化するため、電圧付与部１３８で電圧を付与した場合の電圧、電流、及び抵抗の関係が変化する。従って、残量検知部１５０が、導電部１３７と貯留部１３１との間の電圧、電流又は抵抗を測定することで、測定結果に基づいて貯留部１３１内のセシウムＣの残量を検知することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負イオンを生成する負イオン生成部と、
前記負イオン生成部へセシウムを供給するセシウム供給部と、
前記セシウム供給部の前記セシウムの残量を検知する残量検知部と、を備え、
前記セシウム供給部は、
前記セシウムを貯留する貯留部と、
前記貯留部を加熱する加熱部と、
前記貯留部の内部に設けられ、導電性の材料からなり、前記貯留部から絶縁される導電部と、
前記導電部と前記貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備え、
前記残量検知部は、
前記導電部と前記貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて前記貯留部内の前記セシウムの残量を検知する、負イオン源装置。
【請求項２】
前記導電部は、前記貯留部内で鉛直方向に延伸している、請求項１に記載の負イオン源装置。
【請求項３】
前記貯留部は、底壁、側壁、及び蓋体を備え、
前記導電部は、前記蓋体を貫通しており、
前記蓋体は、前記貯留部の内部側に配置される底面を有し、前記底面は鉛直方向において高低差を有する、請求項１又は２に記載の負イオン源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負イオン源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器等に用いられる負イオン源装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の負イオン源装置では、チャンバ内に原料ガスを供給し、チャンバ内でプラズマを生成することによって、負イオンを生成している。また、このようなチャンバに対し、負イオンの生成を促進する促進物質として、セシウムが供給されている。
【０００３】
セシウムはチャンバの外部の容器に貯留されており、当該容器からチャンバ内へセシウムの供給が行われる。容器は加熱装置や保温材に取り囲まれることで、外部から目視で容器内のセシウムの残量を把握することができない。従って、容器内のセシウムの残量を測定する必要がある。このように、容器内のセシウムの残量を検知する方法として、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献２には、磁石を用いて容器のセシウムの残量を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３４２８１号公報
【特許文献２】特開２０００−０９８０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、負イオン源装置のチャンバへセシウムを供給する時、セシウム供給部においてセシウムを加熱して気化させた状態で供給する必要がある。このように加熱を伴う高温下で磁石を用いて残量を検知する場合、磁界が変化してしまうため、正確にセシウムの残量を検知することが出来ないという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる負イオン源装置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】
【０００７】
本発明に係る負イオン源装置は、負イオンを生成する負イオン生成部と、負イオン生成部へセシウムを供給するセシウム供給部と、セシウム供給部のセシウムの残量を検知する残量検知部と、を備え、セシウム供給部は、セシウムを貯留する貯留部と、貯留部を加熱する加熱部と、貯留部の内部に設けられ、導電性の材料からなり、貯留部から絶縁される導電部と、導電部と貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備え、残量検知部は、導電部と貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて貯留部内のセシウムの残量を検知する。
【０００８】
本発明に係る負イオン源装置において、セシウム供給部は、貯留部の内部に設けられた導電部と、導電部と貯留部との間に電圧を付与可能な電圧付与部と、を備えている。導電部は、導電性の材料からなり、貯留部から絶縁される部材である。ここで、貯留部に貯留されているセシウムも導電性の物質である。従って、貯留部内において、導電部がセシウムと接触している状態であれば、導電部、セシウム、及び貯留部によって電流が流れる電流経路が形成される。この状態で電圧付与部が導電部と貯留部の間に電圧を付与すると、上述の電流経路に、当該電流経路の抵抗に応じた電流が流れる。このような状態から、貯留部内のセシウムの残量が減少することで、導電部とセシウムとの接触量が変化した場合、上記電流経路の抵抗が変化する。または、導電部がセシウムから離間した場合、上記電流経路は分断される。この場合、電圧付与部で電圧を付与した場合の電圧、電流、及び抵抗の関係が変化する。従って、残量検知部が、導電部と貯留部との間の電圧、電流又は抵抗を測定することで、測定結果に基づいて貯留部内のセシウムの残量を検知することができる。以上により、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる。
【０００９】
負イオン源装置において、導電部は、貯留部内で鉛直方向に延伸してよい。この場合、貯留部内のセシウムの残量が減少し、液面が鉛直方向に下がるに従って、導電部とセシウムの接触量が徐々に減少してゆく。すなわち、導電部、セシウム、及び貯留部によって形成される電流経路の抵抗が連続的に変化する。従って、残量検知部は、セシウムの残量を連続的に検知することができる。
【００１０】
負イオン源装置において、貯留部は、底壁、側壁、及び蓋体を備え、導電部は、蓋体を貫通しており、蓋体は、貯留部の内部側に配置される底面を有し、底面は鉛直方向において高低差を有してよい。貯留部内では貯留されたセシウムが気化することで、蓋体の底面にセシウムが付着する。この場合、導電部が蓋体付近でセシウムと接触することで、検知精度に影響を及ぼす可能性がある。これに対し、蓋体の底面が鉛直方向において高低差を有することで、底面に付着したセシウムを低い位置へ流すことができる。これにより、蓋体付近でセシウムと導電部とが接触すること抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、セシウム供給部に貯留されているセシウムの残量を正確に検知することができる負イオン源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る負イオン源装置を備える中性子捕捉療法装置を示す概略図である。
【図２】負イオン源装置の概略断面図である。
【図３】セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。
【図４】セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。
【図５】セシウム供給部の貯留部の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
まず、本発明の実施形態に係る負イオン源装置１００を備える中性子捕捉療法装置１を例にとり、中性子捕捉療法装置１の概要について図１を参照しつつ説明する。図１に示される中性子捕捉療法装置１は、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）を用いたがん治療を行う装置である。中性子捕捉療法装置１では、例えばホウ素（１０Ｂ）が投与された患者（被照射体）５０の腫瘍に中性子線Ｎを照射する。
【００１５】
中性子捕捉療法装置１は、加速器２を備えている。加速器２は、陰イオン等の荷電粒子を加速して、荷電粒子線Ｒを出射する。加速器２は、例えばサイクロトロンによって構成される。本実施形態において、荷電粒子線Ｒは陰イオンから電荷を剥ぎ取って生成した陽子ビームである。この加速器２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する。なお、加速器は、サイクロトロンに限られず、シンクロトロンやシンクロサイクロトロン、ライナック、静電加速器などであってもよい。
【００１６】
加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、中性子線生成部Ｍへ送られる。中性子線生成部Ｍは、ビームダクト９とターゲット１０とからなる。加速器２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト９を通り、ビームダクト９の端部に配置されたターゲット１０へ向かって進行する。このビームダクト９に沿って複数の四極電磁石４、電流モニタ５、及び走査電磁石６が設けられている。複数の四極電磁石４は、例えば電磁石を用いて荷電粒子線Ｒのビーム軸調整を行うものである。
【００１７】
電流モニタ５は、ターゲット１０に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（つまり、電荷，照射線量率）をリアルタイムで検出するものである。電流モニタ５は、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに電流測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（DC Current Transformer）が用いられている。電流モニタ５は、検出結果を後述する制御部（不図示）に出力する。なお、「線量率」とは、単位時間当たりの線量を意味する。
【００１８】
走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット１０に対する荷電粒子線Ｒの照射制御を行うものである。この走査電磁石６は、荷電粒子線Ｒのターゲット１０に対する照射位置を制御する。
【００１９】
中性子捕捉療法装置１は、荷電粒子線Ｒをターゲット１０に照射することにより中性子線Ｎを発生させ、患者５０に向かって中性子線Ｎを出射する。中性子捕捉療法装置１は、ターゲット１０、遮蔽体８、減速材３９、コリメータ２０を備えている。
【００２０】
ターゲット１０は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成するものである。ここでのターゲット１０は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）やリチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）により形成され、例えば直径１６０ｍｍの円板状を成している。なお、ターゲット１０は、円板状に限らず、他の形状であってもよい。また、ターゲット１０は、固体に限らず、液体（液体金属）であっても良い。
【００２１】
減速材３９は、ターゲット１０で生成された中性子線Ｎを減速させる（中性子線Ｎのエネルギーを低下させる）ものである。減速材３９は、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる層３９Ａと、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる層３９Ｂと、からなる積層構造を有していてよい。
【００２２】
遮蔽体８は、発生させた中性子線Ｎ、及び当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等を外部へ放出されないよう遮蔽するものである。遮蔽体８は、減速材３９を囲むように設けられている。遮蔽体８の上部及び下部は、減速材３９より荷電粒子線Ｒの上流側に延在している。
【００２３】
コリメータ２０は、中性子線Ｎの照射野を整形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口２０ａを有する。コリメータ２０は、例えば中央に開口２０ａを有するブロック状の部材である。
【００２４】
続いて、負イオン源装置１００の構成について、図２を参照しつつ説明する。負イオン源装置１００は、負イオン生成部１０２と、真空ボックス１０４と、セシウム供給部１３０と、残量検知部１５０を備える。負イオン生成部１０２と真空ボックス１０４とは、絶縁フランジ１０６によって接続されている。セシウム供給部１３０は、真空ボックス１０４と反対側の位置にて、負イオン生成部１０２に接続されている。
【００２５】
負イオン生成部１０２は、チャンバ１０８と、原料ガス供給部１０９と、磁石１１０と、プラズマ生成部１１２と、プラズマ電極１１６と、を有する。
【００２６】
チャンバ１０８は、図示しない真空ポンプと接続されており、内部を真空状態に保持可能である。チャンバ１０８は、円筒状を呈する本体部１０８ａと、本体部１０８ａの他端側に設けられた蓋部１０８ｂとを有する。本体部１０８ａは、チャンバ１０８の側壁をなしている。チャンバ１０８の一端側には、後述のプラズマ生成部１１２及び真空ボックス１０４が設けられている。本体部１０８ａの両端には、外方に向けて突出する鍔部１０８ｃ，１０８ｄがそれぞれ設けられている。蓋部１０８ｂは、本体部１０８ａの他端側に位置する鍔部１０８ｃに着脱自在に取り付けられており、本体部１０８ａの他端（開放端）を開放又は閉塞する。
【００２７】
原料ガス供給部１０９は、後述のプラズマ電極１１６の近傍に設けられた配管１１６ｂと、配管１１６ｂに接続されたガス供給源１２２と、を備えている。配管１１６ｂは、チャンバ１０８の他端側に位置している。ガス供給源１２２は、原料ガス源（水素ガス源）及び不活性ガス源（アルゴンガス源）を含む。すなわち、ガス供給源１２２の原料ガスや不活性ガスは、配管１１６ｂを通じて本体部１０８ａの他端側からチャンバ１０８内に供給される。
【００２８】
磁石１１０は、プラズマ閉じ込め部１１０Ａと、フィルター磁場生成部１１０Ｂと、を備えている。プラズマ閉じ込め部１１０Ａは、チャンバ１０８の他端側の領域に設けられている。プラズマ閉じ込め部１１０Ａは、チャンバ１０８内で生成されたプラズマをチャンバ１０８に閉じ込めるように磁場を生成する。フィルター磁場生成部１１０Ｂは、チャンバ１０８の一端側に設けられ、所定のエネルギー以上の電子を遮断する磁場を生成する。チャンバ１０８の軸方向において、フィルター磁場生成部１１０Ｂに比してプラズマ閉じ込め部１１０Ａの方が広い範囲を占めている。高いエネルギーの電子（高温電子）は、フィルター磁場生成部１１０Ｂによって生成される磁場領域内には侵入することはできず、プラズマ閉じ込め部１１０Ａに囲まれる領域に閉じ込められる。この領域をプラズマ生成領域Ｅ１（図２に示す一点鎖線よりも左側領域）と称する。一方、所定のエネルギーより低いエネルギーの電子（低温電子）は、フィルター磁場生成部１１０Ｂに囲まれる磁場領域を通過することができる。負イオンは高温電子によって容易に破壊されるが、フィルター磁場生成部１１０Ｂの磁場領域には高温電子の侵入が防止されると共に低温電子は進入可能とされるため、当該磁場領域にて負イオンが生成される。従って、フィルター磁場生成部１１０Ｂによる磁場領域を負イオン生成領域Ｅ２（図２に示す一点鎖線よりも右側領域）と称する。
【００２９】
磁石１１０は、本体部１０８ａの外周面側に複数配置されている。より詳しくは、磁石１１０は、本体部１０８ａの外周面から離間した状態でチャンバ１０８の外周側に位置する。プラズマ閉じ込め部１１０Ａは、周方向にＳ極とＮ極を交互に配置することによって構成される。フィルター磁場生成部１１０Ｂは、周方向における一部の領域にＳ極を集めて配置し、周方向における他の領域にＮ極を集めて配置する。磁石１１０と本体部１０８ａの外周面との間には、図示しない冷却路が設けられている。磁石１１０又は本体部１０８ａの壁部を冷却するために、当該冷却路内には水などの冷媒が循環される。なお、冷却路が設けられる位置は、磁石１１０と本体部１０８ａの外周面との間に限らず、他の位置としてもよい。例えば、磁石１１０の外周面に冷却路を設けてもよい。
【００３０】
プラズマ生成部１１２は、フィラメント１１２ａと、一対の電極１１２ｂと、を備える。一対の電極１１２ｂは、蓋部１０８ｂに設けられており、フィラメント１１２ａと接続されている。電極１１２ｂは、チャンバ１０８の外側に引き出された電流供給用ブスバー１１２ｃと接続されている。電流供給用ブスバー１１２ｃは、図示されない電源と接続されている。従って、一対の電極１１２ｂは、フィラメント１１２ａに電圧及び電流を印加し、フィラメント１１２ａを発熱させると共に、フィラメント１１２ａとチャンバ１０８（本体部１０８ａ）との間に電位差を生じさせる。
【００３１】
プラズマ電極１１６は、本体部１０８ａの一端側に位置する鍔部１０８ｄに設けられた絶縁フランジ１２５と、真空ボックス１０４側の絶縁フランジ１０６との間に配置されている。プラズマ電極１１６は、電圧が可変の電源（図示せず）に接続されている。当該電源を制御してプラズマ電極１１６に印加される電圧の大きさを制御することにより、チャンバ１０８内のプラズマ分布を制御し、チャンバ１０８から引き出される負イオンの量を制御する。プラズマ電極１１６は、チャンバ１０８内で生成された負イオンをチャンバ１０８外（本実施形態では真空ボックス１０４側）に引き出すことが可能な引出孔１１６ａを有している。なお、本実施形態に係るプラズマ電極１１６は、平板形状であるが、特に形状は限定されず、テーパー状等に構成されていてもよい。
【００３２】
真空ボックス１０４は、チャンバ１０８のうち負イオンビームが引き出される下流側（チャンバ１０８の一端側）に位置している。真空ボックス１０４は、チャンバ１０８と同様に、内部を真空状態に保持可能である。真空ボックス１０４内には、引出電極等の電極１２４、負イオンビームのビーム量を計測するファラデーカップ（図示せず）、負イオンビームの軌道を変化させるステアリングコイル（図示せず）等が配置されている。
【００３３】
セシウム供給部１３０は、負イオン生成部１０２へセシウムを供給する。セシウム供給部１３０は、貯留部１３１と、導入部１３２，１３３と、バルブ１３４と、加熱部１３６と、を備えている。
【００３４】
貯留部１３１は、セシウムを貯留する容器である。セシウムは、液体の状態で貯留部１３１に貯留されている。貯留部１３１は、チャンバ１０８の外部に配置されている。貯留部１３１は、底壁１４１、側壁１４２、及び蓋体１４３を備えている（図３参照）。側壁１４２は、底壁１４１の周縁から上方へ向かって延びる。蓋体１４３は、側壁１４２の上端の開口部を封止するように設けられる。なお貯留部１３１の形状は特に限定されず、円柱状であってもよく、四角柱状等の多角柱状であってもよい。
【００３５】
導入部１３２，１３３は、貯留部１３１からチャンバ１０８へ向かって延びる部材である。導入部１３２，１３３は、加熱によって気化し、貯留部１３１から流出したセシウムをチャンバ１０８へ導入する。導入部１３２と導入部１３３との間にはバルブ１３４が設けられている。バルブ１３４は、貯留部１３１からチャンバ１０８へ導入されるセシウムの量を調整することができる。
【００３６】
加熱部１３６は、貯留部１３１を加熱する部材である。加熱部１３６は、貯留部１３１を収容する壁部と、当該壁部に設けられたヒータによって構成される。なお、加熱部１３６を構成する部材は、導入部１３２，１３３及びバルブ１３４の周囲にも設けられている。加熱部１３６は、制御部（不図示）の制御信号に基づいて、セシウム供給部１３０が負イオン生成部１０２にセシウムを供給するタイミングで、加熱を行う。加熱されたセシウムは、気体となり、当該気体の状態にてチャンバ１０８へ供給される。
【００３７】
次に、図３を参照して、セシウム供給部１３０の更に詳細な構成、及び残量検知部１５０について説明する。図３に示すように、セシウム供給部１３０は、導電部１３７と、電圧付与部１３８と、を更に備えている。なお、貯留部１３１内に貯留されている液体のセシウムを「セシウムＣ」と称する場合がある。
【００３８】
導電部１３７は、貯留部１３１の内部に設けられる。また、導電部１３７は、貯留部１３１の外部へ引き出されている。本実施形態では、導電部１３７は、貯留部１３１内で鉛直方向に延伸している。導電部１３７は、貯留部１３１の外部から下方へ向かって延び、蓋体１４３を貫通して、底壁１４１側へ向かって延びる部材である。導電部１３７は、棒状の部材である。ただし、導電部１３７の形状は特に限定されず、長尺な平板状の部材であってもよい。
【００３９】
導電部１３７の下端部１３７ａは、底壁１４１から上側に離間している。導電部１３７の下端部１３７ａは、セシウムＣの残量が十分である状態（図３及び図４の状態）では、セシウムＣの液面Ｆよりも下方に配置される。一方、セシウムＣを補充する必要が生じるまで残量が少なくなった状態（図５の状態）では、導電部１３７の下端部１３７ａは、セシウムＣの液面Ｆよりも上方に配置される。導電部１３７の上端部１３７ｂは、蓋体１４３よりも上方に配置されている。上端部１３７ｂの位置は、後述の電圧付与部１３８の導線部１６１を引き出し可能であれば、特に限定されない。なお、導電部１３７は、水平方向において、貯留部１３１の中央位置に配置されている。ただし、貯留部１３１の側壁１４２と接触しない範囲で、導電部１３７は水平方向におけるどの位置に設けてもよい。
【００４０】
導電部１３７は、導電性の材料からなる。また、導電部１３７は所定の範囲の電気抵抗値を有する。このように、導電部１３７が電気抵抗値を有することで、セシウムＣの残量に応じて、後述の端子１６２と端子１６４との間の電気抵抗値を変化させることができる。導電部１３７の抵抗の上限値は、測定可能な程度に電流が流れればよく、特に限定されない。また、導電部１３７は導電性を有していればよいので、抵抗の下限値は特に限定されないまた、導電部１３７の電気抵抗値は、セシウムＣの電気抵抗値より十分大きいことが望ましい。導電部１３７の材料として、例えばタングステン、白金、ニクロム等が用いられる。なお、導電部１３７には、電気抵抗値を調整するためのコーティングがなされていてもよい。なお、特に限定されるものではないが、導電部１３７の電気抵抗値の一例について説明する。例えば、導電部１３７として直径１ｍｍのタングステン棒を使用し、セシウムＣの液面Ｆの高さを１ｍｍ刻みで計測する場合、液面Ｆの高さの変化１ｍｍに相当する室温での抵抗値変化は、セシウムＣ、貯留部１３１、電圧付与部１３８を合わせたリード抵抗を無視すると、６７μΩ程度となる。従って、抵抗値の最小分解能は６７μΩ以下であればよく、典型的なマイクロオームメータの最小分解能は０．１μΩ程度であるから、十分計測可能である。
【００４１】
導電部１３７は、貯留部１３１から絶縁されている。貯留部１３１の各壁部は、少なくともセシウムＣが貯留される部分の一部は導電性の材料からなる。導電部１３７は、貯留部１３１のうち、導電性の材料からなる部分と、絶縁されている。なお、貯留部１３１の各壁部を構成する導電性の材料として、例えばステンレス等を採用してよい。なお、ここでの「絶縁」とは、導電部１３７が導電性の液体であるセシウムＣを介して電気的に接続される箇所は許容され、その他の箇所で絶縁されていることを示す。本実施形態では、貯留部１３１の底壁１４１、側壁１４２、及び蓋体１４３は、いずれも導電性の材料によって構成されている（後述の蓋体１４３の絶縁部１４４を除く）。従って、導電部１３７は、貯留部１３１の底壁１４１、側壁１４２、及び蓋体１４３に対して、接触しないように離間している、又は、絶縁部材を介して固定されている。
【００４２】
本実施形態では、導電部１３７は、蓋体１４３を貫通している。従って、蓋体１４３は、導電部１３７が貫通する位置に絶縁部１４４を有している。これにより、導電部１３７は、貯留部１３１のうち絶縁部１４４のみと接触するため、貯留部１３１と絶縁された状態となる。絶縁部１４４の材質は、絶縁材料であれば特に限定されないが、例えばコバールガラス等を採用してよい。
【００４３】
蓋体１４３は、貯留部１３１の内部側に配置される底面１４３ａを有する。底面１４３ａは鉛直方向において高低差を有する。本実施形態では、底面１４３ａのうち、絶縁部１４４に対応する部分が、湾曲面を構成している。当該湾曲面は、上側に凸となるように湾曲しており、中央位置から外周へ向かうに従って徐々に下側に向かうように湾曲する。なお、湾曲面は、全周にわたって湾曲するドーム状の形状であってもよく、所定の方向にのみ湾曲するアーチ状の形状であってもよい。ただし、底面１４３ａは高低差を有することで、付着したセシウムの水滴が下方へ落ちやすくなる限り、どのような形状を採用してもよい。例えば、底面１４３ａは、下側に凸となる湾曲面であってもよく、円錐状、又は多角錐状の面でもよく、平面を傾斜させた傾斜面であってもよい。
【００４４】
電圧付与部１３８は、導電部１３７と貯留部１３１との間に電圧を付与可能な部材である。電圧付与部１３８は、導電部１３７に接続される引出部１３８Ａと、貯留部１３１に接続される引出部１３８Ｂと、を備える。これにより、電圧付与部１３８は、引出部１３８Ａと、引出部１３８Ｂに電源が接続されることによって、導電部１３７と貯留部１３１との間に電圧を付与することができる。
【００４５】
引出部１３８Ａは、導電部１３７から引き出される導線部１６１と、導線部１６１の端部に設けられる端子１６２と、を備える。導線部１６１は、導電部１３７のうち、貯留部１３１から外部に引き出された部分に接続される。ここでは、導線部１６１は、導電部１３７の上端部１３７ｂに接続される。引出部１３８Ｂは、貯留部１３１から引き出される導線部１６３と、導線部１６３の端部に設けられる端子１６４と、を備える。導線部１６３は、貯留部１３１のうち、貯留されたセシウムＣと電気的に接続された部分から、引き出される。本実施形態では、導線部１６３は、貯留部１３１のうち絶縁部１４４以外の位置であればどこに接続されていてもよいが、底壁１４１側の位置に接続されている。
【００４６】
残量検知部１５０は、セシウム供給部１３０のセシウムの残量を検知する。残量検知部１５０は、導電部１３７と貯留部１３１との間の電圧、電流又は抵抗を測定し、測定結果に基づいて貯留部１３１内のセシウムＣの残量を検知する。残量検知部１５０は、電圧付与部１３８の端子１６２と端子１６４とに接続される。残量検知部１５０は、端子１６２，１６４を介して、導電部１３７と貯留部１３１との間に電圧を付与する電源を備えていてよい。従って、図３に示す状態では、引出部１３８Ａと引出部１３８Ｂとの間に、導電部１３７、セシウムＣ、貯留部１３１の壁部を介して電流が流れる。一定の電圧を付与した時の電流の電流値は、引出部１３８Ａと引出部１３８Ｂとの間の抵抗の変化に伴って変化する。そして、当該抵抗は、セシウムＣの残量に従って変化する。従って、残量検知部１５０は、電流値の変化に基づいて、又は電流値と電圧値に基づいて得られる抵抗の変化に基づいて、セシウムＣの残量を検知できる。あるいは、電流値が一定となるように電圧を付与した時の電圧値は、引出部１３８Ａと引出部１３８Ｂとの間の抵抗の変化に伴って変化する。そして、当該抵抗は、セシウムＣの残量に従って変化する。従って、残量検知部１５０は、電圧値の変化に基づいて、又は電流値と電圧値に基づいて得られる抵抗の変化に基づいて、セシウムＣの残量を検知できる。特に、導電部１３７がセシウムＣの液面Ｆよりも上方に位置した時は（図５に示す状態）、抵抗値が無限大となる。この場合、残量検知部１５０は、電流が流れなくなったことに基づいて、又は抵抗が所定の値を超えたことに基づいて、セシウムＣの残量が少なくなったことを検知できる。以上より、残量検知部１５０は、セシウムＣの残量に従って変化する電圧、電流又は抵抗を測定することで、セシウムＣの残量を検知できる。
【００４７】
なお、残量検知部１５０は、端子１６２，１６４に接続した状態で床などの上に設置しておく据え置きタイプであってよい。この場合、負イオン源装置１００を制御する制御装置と共に残量検知部１５０を設置してよい。この場合は、残量検知部１５０はセシウムの残量を常時監視することができる。例えば、負イオン源装置１００の運転後にセシウムの残量を自動で測定し、メンテナンスのタイミングで作業者に自動で通知してよい。また、加熱部１３６の加熱時間とセシウムの減少量の相関性を計測し、自動的にメンテナンスのタイミングを推定してもよい。あるいは、残量を検知するタイミングのみ、端子１６２，１６４に接続するハンディタイプの残量検知部１５０を採用してもよい。なお、導線部１６１，１６３及び端子１６２，１６４としては一般的なものを用いているため、残量検知部１５０の測定時に、加熱部１３６を取り外す必要は無い。
【００４８】
次に、本実施形態に係る負イオン源装置１００の作用・効果について説明する。
【００４９】
本実施形態に係る負イオン源装置１００において、セシウム供給部１３０は、貯留部１３１の内部に設けられた導電部１３７と、導電部１３７と貯留部１３１との間に電圧を付与可能な電圧付与部１３８と、を備えている。導電部１３７は、導電性の材料からなり、貯留部１３１から絶縁される部材である。ここで、貯留部１３１に貯留されているセシウムＣも導電性の物質である。従って、貯留部１３１内において、導電部１３７がセシウムＣと接触している状態（図３参照）であれば、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１によって電流が流れる電流経路が形成される。この状態で電圧付与部１３８が導電部１３７と貯留部１３１の間に電圧を付与すると、上述の電流経路に、当該電流経路の抵抗に応じた電流が流れる。
【００５０】
例えば、図３に示す状態から図４に示す状態となり、貯留部１３１内のセシウムＣの残量が減少すると、液面Ｆが低下することで、導電部１３７とセシウムＣとの接触量が変化する。これにより、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１で形成される電流経路の抵抗が変化する。更に、図４に示す状態からセシウムＣの残量が減少して図５に示す状態となると、セシウムＣの液面Ｆから導電部１３７が露出して離間する。この場合、導電部１３７とセシウムＣとの間の抵抗が無限大となり、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１で形成される電流経路は分断される。
【００５１】
これらのように、セシウムＣの残量が減少することにより、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１で形成される電流経路の抵抗が変化し、又は分断されるため、電圧付与部１３８で電圧を付与した場合の電圧、電流、及び抵抗の関係が変化する。従って、残量検知部１５０が、導電部１３７と貯留部１３１との間の電圧、電流又は抵抗を測定することで、測定結果に基づいて貯留部１３１内のセシウムＣの残量を検知することができる。以上により、セシウム供給部１３０に貯留されているセシウムＣの残量を正確に検知することができる。
【００５２】
負イオン源装置１００において、導電部１３７は、貯留部１３１内で鉛直方向に延伸してよい。この場合、貯留部１３１内のセシウムＣの残量が減少し、液面Ｆが鉛直方向に下がるに従って、導電部１３７とセシウムＣの接触量が徐々に減少してゆく。すなわち、導電部１３７、セシウムＣ、及び貯留部１３１によって形成される電流経路の抵抗が連続的に変化する。従って、残量検知部１５０は、セシウムの残量を連続的に検知することができる。
【００５３】
負イオン源装置１００において、貯留部１３１は、底壁１４１、側壁１４２、及び蓋体１４３を備え、導電部１３７は、蓋体１４３を貫通しており、蓋体１４３は、貯留部１３１の内部側に配置される底面１４３ａを有し、底面１４３ａは鉛直方向において高低差を有してよい。貯留部１３１内では貯留されたセシウムＣが気化することで、蓋体１４３の底面１４３ａにセシウムが付着する。この場合、導電部１３７が蓋体１４３付近でセシウムと接触することで、検知精度に影響を及ぼす可能性がある。例えば、本実施形態では、導電部１３７は、絶縁部１４４によって蓋体１４３と絶縁されているが、蓋体１４３に付着したセシウムを介して、導電部１３７が絶縁部１４４より外側の部分と電気的に接続される可能性がある。従って、蓋体１４３の底面１４３ａが鉛直方向において高低差を有することで、底面１４３ａに付着したセシウムＣを低い位置へ流すことができる。これにより、蓋体１４３付近でセシウムＣと導電部１３７とが接触すること抑制できる。
【００５４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、上述の実施形態では、導電部は蓋体を貫通していたが、貯留部のどの壁部を貫通してもよい。例えば、側壁を貫通してもよい。ただし、その場合、貫通部に絶縁部を設けることで、貯留部と導電部を絶縁する必要がある。また、上述の実施形態では、導電部が鉛直方向に延伸していたが、導電部の延びる方法は特に限定されない。例えば、導電部は鉛直方向に対して斜め方向に延びてもよく、水平方向に延びてもよい。あるいは、導電部が屈曲、湾曲することで、異なる方向に延びる複数の部分を有していてもよい。また、導電部は、貯留部内に複数本設けられてもよい。例えば、貯留部の側壁部に、上下方向に所定のピッチで複数本の導電部が設けられていてよい。この場合、各導電部は貯留部内で水平方向に延びていてよい。また、電圧付与部は、各導電部に対する端子を有してよい。このような構成を採用した場合、貯留部内のセシウムの残量が減少するに従って、上側に配置された導電部から順に、セシウムの液面から露出してゆく。従って、セシウムの液面から露出した導電部を把握することで、セシウムの液面の高さを検知することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００…負イオン源装置、１０２…負イオン生成部、１３０…セシウム供給部、１３１…貯留部、１３６…加熱部、１３７…導電部、１３８…電圧付与部、１４１…底壁、１４２…側壁、１４３…蓋体、１５０…残量検知部。
【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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