(57)【要約】【課題】ＥＣＲイオン源の製造コストを低減させる。【解決手段】ＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置１は、プラズマを生成し閉じ込めるプラズマチャンバー２と、正多角形または円形の複数の永久磁石３２がプラズマチャンバー２の周囲に配置され、該複数の永久磁石３２によりプラズマチャンバー２内のプラズマを閉じ込めるミラー磁場を生成するミラー磁場生成部３と、を備える。汎用性のある永久磁石を用いてプラズマチャンバーにミラー磁場を発生させることができるので、永久磁石の配置や個数を調整することでミラー磁場を簡便に調整することができる。つまり、ＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、新たな仕様に応じたサイズや特性の異なる永久磁石を作成することなく、仕様変更に対応可能となる。この結果、プラズマチャンバーの大型化などＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、製造コストを低減させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＣＲイオン源に適用され、生成されたプラズマを閉じ込めるためのミラー磁場を発生させる装置において、
プラズマを生成し閉じ込めるプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバーの軸方向からみて正多角形または円形の複数の永久磁石が前記プラズマチャンバーの周囲に配置され、該複数の永久磁石により前記プラズマチャンバー内のプラズマを閉じ込めるミラー磁場を生成するミラー磁場生成部と、
を備えることを特徴とするＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置。
【請求項２】
前記プラズマチャンバーの軸線方向において前記複数の永久磁石のいずれかの両側にそれぞれ配置され、該永久磁石を支持する磁性体フォルダを備えることを特徴とする、請求項１に記載のＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＣＲイオン源に用いられるプラズマ閉じ込め用のミラー磁場を発生させるためのミラー磁場発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）イオン源は、例えば重粒子線治療装置に用いる炭素イオンなどの多価イオンを生成するための装置である。ＥＣＲイオン源は、プラズマチャンバーに電子（プラズマ）を閉じ込めた状態で、チャンバー内にマイクロ波を入力しながら電子の運動する周波数とマイクロ波とを共鳴させることにより、多価イオンと電子の高温混合状態であるプラズマの生成効率を高めるよう構成される。
【０００３】
ＥＣＲイオン源では、プラズマチャンバー内にプラズマを好適に閉じ込めるために、プラズマチャンバーにミラー磁場を形成するよう構成されており、ミラー磁場を形成するために、プラズマチャンバーの周囲に円環状のミラー磁石が配置される。すなわち、プラズマチャンバーはミラー磁石の内径を貫通するように配置される。
【０００４】
ミラー磁場を形成するための円環形状のミラー磁石は、従来、特許文献１（特に図３（ａ），（ｄ）、段落００３０など）に記載されるように、扇形の永久磁石を周方向に組み合わせて一体化して製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−４９０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されるような扇型の永久磁石を周方向に組み合わせてなる円環形状のミラー磁石には、次のような問題がある。例えば、閉じ込めることができるプラズマの容積を大きくするためにプラズマチャンバーを大型化したい場合、ミラー磁石の内径などのサイズを変更する必要がある。また、ミラー磁場が生成する磁場の強度を変更したい場合、ミラー磁石の外径や体積、厚みなどの特性を変更する必要がある。このような場合、円環状のミラー磁石全体が永久磁石で構成されるため、ミラー磁石全体を新たに作り直す必要がある。このように、従来のミラー磁石では、ＥＣＲイオン源の仕様変更に伴い、仕様に応じたミラー磁石を新たに作成する必要があったため、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、製造コストを低減させることができるＥＣＲイオン源のミラー磁場発生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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置は、プラズマを生成し閉じ込めるプラズマチャンバーと、プラズマチャンバーの軸方向からみて正多角形または円形の複数の永久磁石がプラズマチャンバーの周囲に配置され、該複数の永久磁石によりプラズマチャンバー内のプラズマを閉じ込めるミラー磁場を生成するミラー磁場生成部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このようなミラー磁場発生装置によれば、汎用性のある正多角形または円形の永久磁石を用いてプラズマチャンバーにミラー磁場を発生させることができるので、永久磁石の配置や個数を調整することでミラー磁場を簡便に調整することができる。例えば、プラズマチャンバーを大型化すべくミラー磁石の内径を変更したい場合や、磁場の強度を変更したい場合にも、永久磁石の配置や個数を調整さえすれば所望の磁場を簡便に実現することが可能となる。つまり、ＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、新たな仕様に応じたサイズや特性の異なる永久磁石を作成することなく、仕様変更に対応可能となる。この結果、プラズマチャンバーの大型化などＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、製造コストを低減させることができる。
【００１０】
また、プラズマチャンバーの軸線方向において複数の永久磁石のいずれかの両側にそれぞれ配置され、該永久磁石を支持する磁性体フォルダを備えることが好適である。
【００１１】
この構成により、フォルダの大きさや形状を変えることで、永久磁石の配置や個数を変更し、磁場を調整することが可能となり、この結果、より一層簡便に所望のミラー磁場を実現することが可能となる。また、大型のプラズマチャンバーにも、既存の永久磁石とフォルダの組み合わせで所望のミラー磁場を提供できるので、大型のＥＣＲイオン源の試作も容易となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置によれば、製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るミラー磁場発生装置を含むＥＣＲイオン源の要部の断面図である。
【図２】ミラー磁場生成部の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るミラー磁場発生装置１を含むＥＣＲイオン源の要部の断面図である。
【００１６】
ミラー磁場発生装置１は、プラズマチャンバー２の周囲に配置され、ミラー磁場を生成するミラー磁場生成部３と、ミラー磁場生成部３で生成されたミラー磁場を増幅するミラー磁場増幅部４とを備えて構成される。
【００１７】
ミラー磁場生成部３は、イオン源中心軸方向に離間配置された円環状の一対のミラー磁石３ａ，３ｂから構成される。ミラー磁場増幅部４は、ミラー磁場生成部３のミラー磁石３ａ，３ｂの間に配置され、ミラー磁石３ａ，３ｂより内径が大きく設定された円環状の第２ミラー磁石４ａ，４ｂと、この第２ミラー磁石４ａ，４ｂの内径より内側でプラズマチャンバー２の周囲に配置される六極永久磁石４ｃとから構成される。
【００１８】
ミラー磁場生成部３のミラー磁石３ａ，３ｂがミラー磁場生成の役割を行い、ミラー磁場増幅部４の第２ミラー磁石４ａ，４ｂ及び六極永久磁石４ｃが、ミラー磁場を増幅する役割を行う。これにより、プラズマチャンバー２内にミラー磁場を発生させる。
【００１９】
なお、ミラー磁石３ａ，３ｂの着磁方向は、ミラー磁場生成機能を実現できるよう、例えば特許文献１に記載される既存のＥＣＲイオン源のミラー磁場生成部の永久磁石と同様の方向にしたがうものである。同様に、第２ミラー磁石４ａ，４ｂ、及び六極永久磁石４ｃの着磁方向は、ミラー磁場増幅機能を実現できるよう、例えば特許文献１に記載される既存のＥＣＲイオン源のミラー磁場増幅部の永久磁石及び六極永久磁石と同様の方向にしたがうものである。
【００２０】
特に本実施形態において、ミラー磁場生成部３を構成するミラー磁石３ａ，３ｂは、図２に示すように、複数個の扇形部材３１を組み合わせて一体化したものであり、また、扇形部材３１のそれぞれが、プラズマチャンバー２の軸方向からみて円形状または正多角形状の永久磁石３２と、この永久磁石３２を対向する二方向からそれぞれ固定する一対の磁性体フォルダ３３ａ，３３ｂとから構成されるものである。つまり、ミラー磁石３ａ，３ｂは、プラズマチャンバー２の周囲に複数の永久磁石３２をプラズマチャンバー２及びイオン源の中心から等距離に配置し、これらの複数の永久磁石３２を、複数の扇形のフォルダ３３ａ，３３ｂを周方向に組み合わせて構成する円環状の一対のフォルダで挟んで固定する構造となっている。
【００２１】
複数の永久磁石３２は、例えば汎用のネオジウム系永久磁石（ＮｄＦｅＢ）であり、例えば円形状または正多角形状などのように全て共通の形状としており、ミラー磁場の調整を容易にできるよう構成することが好ましい。また、磁性体フォルダ３３ａ，３３ｂの材料は、例えば鉄であるのが好ましい。
【００２２】
このように、永久磁石３２は汎用性のある正多角形または円形の永久磁石であり、プラズマチャンバー２やＥＣＲイオン源の仕様に特化して製造されるものではない。そして、永久磁石３２を固定するフォルダ３３ａ，３３ｂの形状を、例えば内径や外径を変更したり、円環状に配置可能な枚数を変更したり、プラズマチャンバー２からの永久磁石３２の固定位置を変更することによって、同一の汎用の永久磁石３２を用いても、様々なプラズマチャンバー２のサイズや、ＥＣＲイオン源の仕様に対応可能となる。
【００２３】
また、本実施形態では、永久磁石３２は、上述のように円形状または正多角形状などの形状をとることにより、着磁作業を簡便にすることができる。例えば特許文献１に記載の扇形の永久磁石の場合、着磁の方向が形状に依存して一意に決まってしまうため、ミラー磁石の所望の機能を実現するためには、着磁作業において磁石の姿勢を正確に位置決めする必要があった。これに対し、本実施形態では、永久磁石３２は、上述のように円形状または正多角形状であり、ミラー磁石として組み上げる際に適宜方向を調整することができるため、着磁作業においては磁石の姿勢を特に厳密に位置決めする必要がない。なお、このような効果を奏するためには、永久磁石３２の形状が円形状であるのが特に好ましい。
【００２４】
また、ミラー磁場増幅部４の第２ミラー磁石４ａ，４ｂは、内径が異なるものの、複数の扇形部材から構成され、円形状または多角形状の永久磁石を固定するフォルダを含む構成は、ミラー磁場生成部３のミラー磁石３ａ，３ｂと同様である。したがって、第２ミラー磁石４ａ，４ｂもミラー磁石３ａ，３ｂと同様の作用効果を奏することができる。
【００２５】
このようなＥＣＲイオン源のミラー磁場発生装置１によれば、ミラー磁場生成部３が、正多角形または円形の複数の永久磁石３２をプラズマチャンバー２の周囲に配置し、これらの永久磁石３２によりプラズマチャンバー２内のプラズマを閉じ込めるミラー磁場を生成するよう構成される。このため、汎用性のある正多角形または円形の永久磁石３２を用いてプラズマチャンバー２にミラー磁場を発生させることができるので、永久磁石３２の配置や個数を調整することでミラー磁場を簡便に調整することができる。例えば、プラズマチャンバー２を大型化すべくミラー磁石３ａ，３ｂの内径を変更したい場合や、磁場の強度を変更したい場合にも、永久磁石３２の配置や個数を調整さえすれば所望の磁場を簡便に実現することが可能となる。つまり、ＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、新たな仕様に応じたサイズや特性の異なる永久磁石を作成することなく、仕様変更に対応可能となる。この結果、プラズマチャンバー２の大型化などＥＣＲイオン源の仕様変更に対して、製造コストを低減させることができる。
【００２６】
また、プラズマチャンバー２の軸線方向において複数の永久磁石３２のいずれかの両側にそれぞれ配置され、該永久磁石３２を支持する磁性体フォルダ３３ａ，３３ｂを備えるため、フォルダ３３ａ，３３ｂの大きさや形状を変えることで、永久磁石３２の配置や個数を変更し、磁場を調整することが可能となり、この結果、より一層簡便に所望のミラー磁場を実現することが可能となる。また、大型のプラズマチャンバー２にも、既存の永久磁石３２とフォルダ３３ａ，３３ｂの組み合わせで所望のミラー磁場を提供できるので、大型のＥＣＲイオン源の試作も容易となる。
【００２７】
以上、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１…ミラー磁場発生装置、２…プラズマチャンバー、３…ミラー磁場生成部、４ｃ…六極永久磁石、３２…永久磁石、３３ａ，３３ｂ…磁性体フォルダ。
【図１】
2011233355.tif 000003
【図２】
2011233355.tif 000004