(57)【要約】【課題】荷電粒子線の電流値を増大させつつ、稼働効率の低下を抑制する。【解決手段】ターゲット装置１は、負イオンＮを周回させながら加速するサイクロトロン２と、負イオンＮを陽イオンＣに変換することにより、陽イオンＣからなる荷電粒子線Ｂを発生させる粒子線発生部１１と、荷電粒子線Ｂが照射される被照射部４と、被照射部４から出射された荷電粒子線Ｂをターゲット４ａへ輸送するビーム輸送路３と、を備えている。粒子線発生部１１は、第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２を発生させる第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３を有している。ビーム輸送路３は、第１のフォイルストリッパー１２から被照射部４へ第１の荷電粒子線Ｂ１を輸送する第１の輸送部１７ａと、第２のフォイルストリッパー１３から被照射部４へ第２の荷電粒子線Ｂ２を輸送する第２の輸送部１７ｂと、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負イオンを周回させながら加速する粒子加速部と、
加速した前記負イオンから電子を剥ぎ取って前記負イオンを陽イオンに変換することにより、前記陽イオンからなる荷電粒子線を発生させる粒子線発生部と、
前記荷電粒子線が照射されるターゲットと、
前記粒子線発生部から出射された前記荷電粒子線を前記ターゲットへ輸送するビーム輸送路と、
を備え、
前記粒子線発生部は、
前記負イオンの軌道上に配置され、第１の荷電粒子線を発生させる第１のフォイルストリッパーと、
前記負イオンの軌道上において前記第１のフォイルストリッパーとは異なる位置に配置され、第２の荷電粒子線を発生させる第２のフォイルストリッパーと、を有し、
前記ビーム輸送路は、
前記第１のフォイルストリッパーから前記ターゲットへ前記第１の荷電粒子線を輸送する第１の輸送部と、
前記第２のフォイルストリッパーから前記ターゲットへ前記第２の荷電粒子線を輸送する第２の輸送部と、を有する、ことを特徴とするターゲット装置。
【請求項２】
前記ターゲットにおいて前記第１の荷電粒子線が照射される第１の照射範囲と、
前記ターゲットにおいて前記第２の荷電粒子線が照射される第２の照射範囲と、は互いに重複している、ことを特徴とする請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項３】
前記ビーム輸送路は、前記第１の輸送部及び前記第２の輸送部が連結され、前記第１の荷電粒子線と前記第２の荷電粒子線とを互いに合流させた第３の荷電粒子線を発生させるビーム合流部を有し、
前記ビーム合流部は、前記第３の荷電粒子線を前記ターゲットに照射する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のターゲット装置。
【請求項４】
前記ビーム輸送路は、前記第１の輸送部の端部から出射された前記第１の荷電粒子線と、前記第２の輸送部の端部から出射された前記第２の荷電粒子線と、をそれぞれ前記ターゲットに照射する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のターゲット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線が照射されるターゲットを有するターゲット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、荷電粒子線などの加速粒子を生成する粒子加速器を備えた粒子加速システムが記載されている。この粒子加速システムは、粒子加速器において加速粒子を生成し、フォイルストリッパーを用いて加速粒子から電子を剥ぎ取ることにより荷電粒子線を取り出す。この荷電粒子線は、ホウ素中性子捕捉治療のための中性子発生装置や、放射性同位元素を製造するための製造装置に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような粒子加速器では、中性子線や放射性同位元素の生成効率を高めるために、ターゲットに照射する荷電粒子線の電流量を増大させることが望まれている。ここで、荷電粒子線の電流量を増大させるためには、粒子加速器から取り出す荷電粒子線の電流量を増大させる必要があり、その結果、フォイルストリッパーに入射する加速粒子の数が増加する。
【０００５】
しかしながら、フォイルストリッパーに入射する加速粒子の数が増加すると、フォイルストリッパーの劣化が早まるためにフォイルストリッパーの交換頻度が増加する。フォイルストリッパーの交換作業中には粒子加速器を使用することができないため、交換頻度が増加に伴い粒子加速器の稼働効率が低下する。
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明は、荷電粒子線の電流値を増大させつつ、稼働効率の低下を抑制可能なターゲット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】
本発明の一実施形態に係るターゲット装置は、負イオンを周回させながら加速する粒子加速部と、加速した負イオンから電子を剥ぎ取って負イオンを陽イオンに変換することにより、陽イオンからなる荷電粒子線を発生させる粒子線発生部と、荷電粒子線が照射されるターゲットと、粒子線発生部から出射された荷電粒子線をターゲットへ輸送するビーム輸送路と、を備えている。粒子線発生部は、負イオンの軌道上に配置され、第１の荷電粒子線を発生させる第１のフォイルストリッパーと、負イオンの軌道上において第１のフォイルストリッパーとは異なる位置に配置され、第２の荷電粒子線を発生させる第２のフォイルストリッパーと、を有している。ビーム輸送路は、第１のフォイルストリッパーからターゲットへ第１の荷電粒子線を輸送する第１の輸送部と、第２のフォイルストリッパーからターゲットへ第２の荷電粒子線を輸送する第２の輸送部と、を有している。
【０００８】
このターゲット装置によれば、粒子加速部において負イオンが加速され、加速した負イオンが粒子線発生部に入射する。ここで、粒子加速部内では、複数の負イオンがそれぞれ異なる周回軌道上を飛行しているため、負イオンは第１のフォイルストリッパー又は第２のフォイルストリッパーのいずれかに入射する。そして、第１のフォイルストリッパー及び第２のフォイルストリッパーのそれぞれから第１の荷電粒子線及び第２の荷電粒子線が出射される。第１の荷電粒子線及び第２の荷電粒子線は、フォイルストリッパーに入射した負イオンの数に対応した電流量を有し、ビーム輸送路の第１の輸送部及び第２の輸送部を介して同一のターゲットに照射される。そうすると、ターゲットに照射される荷電粒子線の電流量は、第１の荷電粒子線及び第２の荷電粒子線の電流量を足し合わせた量になるので、第１のフォイルストリッパー又は第２のフォイルストリッパーに入射される負イオンの数を増加させることなく荷電粒子線の電流値を増大させることが可能になる。さらに、フォイルストリッパーに入射される負イオンの数の増加が抑制されると、負イオンの入射により発生する熱ダメージが軽減され、第１のフォイルストリッパー及び第２のフォイルストリッパーの劣化を遅らせることが可能になる。従って、交換頻度の増加が抑制されるため、交換頻度の増加に伴うターゲット装置の稼働効率の低下を抑制できる。
【０００９】
また、ターゲットにおいて第１の荷電粒子線が照射される第１の照射範囲と、ターゲットにおいて第２の荷電粒子線が照射される第２の照射範囲と、は互いに重複している。この構成によれば、単位面積あたりに入射される荷電粒子線の電流量を増加させることができる。
【００１０】
また、ビーム輸送路は、第１の輸送部及び第２の輸送部が連結され、第１の荷電粒子線と第２の荷電粒子線とを互いに合流させた第３の荷電粒子線を発生させるビーム合流部を有している。ビーム合流部は、第３の荷電粒子線をターゲットに照射する。この構成によれば、ターゲットに対する第３の荷電粒子線の照射位置を移動させることが可能になる。
【００１１】
また、ビーム輸送路は、第１の輸送部の端部から出射された第１の荷電粒子線と、第２の輸送部の端部から出射された第２の荷電粒子線と、をそれぞれターゲットに照射する。この構成によれば、第１の輸送部と、第２の輸送部とを独立した輸送路とすることができ、一方の輸送部から荷電粒子線が照射されなくなった場合でも、他方の輸送部から荷電粒子線を照射することが可能になる。従って、ターゲット装置を冗長化することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のターゲット装置によれば、荷電粒子線の電流値を増大させつつ、稼働効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るターゲット装置の概略的な全体構成を示す図である。
【図２】図１に示されたサイクロトロンの構成を示す図である。
【図３】図１に示されたサイクロトロンの動作を模式的に示す図である。
【図４】図２に示された第１のフォイルストリッパーの構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示されたビーム輸送路とターゲットの構成を示す拡大図である。
【図６】変形例に係るターゲット装置が備えるビーム輸送路の構成を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当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に示されるように、ターゲット装置１は、サイクロトロン２から出射された第１の荷電粒子線Ｂ１と第２の荷電粒子線Ｂ２とを、ビーム輸送路３において合流させて第３の荷電粒子線Ｂ３を生成し、第３の荷電粒子線Ｂ３を被照射部４に供給するものである。サイクロトロン２、ビーム輸送路３、及び被照射部４は、放射線を遮蔽する遮蔽壁（不図示）内に配置されている。なお、サイクロトロン２の全体が放射線を遮蔽する鉛等のシールドで覆われた自己シールド型のサイクロトロンであってもよい。
【００１６】
図２に示されるように、サイクロトロン（粒子加速部）２は、粒子として水素等の負イオンＮ（図３参照）を加速するものである。サイクロトロン２は、負イオンＮが周回する空間を形成する真空容器６と、前記空間をはさむように互いに対向するように配置された一対の円板状の磁極７と、磁極７と共に電磁石を構成する一対のコイル（図示せず）と、一対の磁極７同士の間に配置された一対の加速電極８と、真空容器６内に負イオンＮを供給するイオン源９と、を有している。
【００１７】
磁極７は、セクターフォーカシングを利用して加速粒子の集束を図るものであり、磁極７の互いに対向する面は、複数の谷領域と複数の山領域とが交互に現れる複数のセクタに分割されている。磁極７の側面の周りには、電磁石を構成するためのコイルがそれぞれ配置されている。
【００１８】
真空容器６は、箱本体６ａと箱蓋（図示せず）とを有している。箱本体６ａの底壁部には、磁極７の外形と略同径の開口部が設けられており、この開口部から、一方の磁極７の谷領域及び山領域を備える面が、真空容器６内に突出されている。また、箱本体６ａには真空排気用の排気口（図示せず）が設けられており、この排気口には真空ポンプ（図示せず）が接続されている。箱蓋は、真空ポンプによって真空容器６内を真空化できるように、箱本体６ａの上部開口を塞いでいる。箱蓋には、箱本体６ａと同様に、他方の磁極７の谷領域及び山領域を備える面を真空容器６に突出させるために、磁極７の外形と略同径の開口部が設けられている。
【００１９】
一対の加速電極８は、それぞれ平面視において三角形状をなし、それぞれの頂角を付き合わせるようにして対向配置されている。各加速電極８は、例えば、銅等の電気導体から構成されており、上下二枚の三角形を底辺で連結して構成されている。そして、加速電極８の板面には、冷却用の冷媒を通すための管が設けられている。また、一対の加速電極８は、一対の磁極７の谷領域に位置する。そして、加速電極８の先端部同士が、蝶の羽のような外形を有する接続部材により、機械的且つ電気的に接続されている。なお、接続部材の形態としては様々な形状がある。
【００２０】
磁極７の中心位置には、イオン源９で生成された負イオンＮを真空容器６内に供給するイオン供給口が設けられている。イオン源９は、水素ガスなどの原材料中でアーク放電を行って負イオンＮを生成する。なお、イオン源９は、真空容器６の外部に配置されても良いし、真空容器６の内部に設けられていても良い。
【００２１】
イオン源９で生成された負イオンＮはイオン供給口を介して真空容器６内に引き込まれるように供給され、高周波の電圧が印加された加速電極８によって周回しながら加速し、次第に運動エネルギーを増加させる。負イオンＮの運動エネルギーが増加すると回転半径は大きくなるため、螺旋運動をしているような軌道Ｋを描く（図３参照）。すなわち、真空容器６内に供給された複数の負イオンＮは、それぞれが有する運動エネルギーに応じた回転半径の周回軌道を描く。従って、軌道Ｋ１で進行する負イオンＮ１もあれば、軌道Ｋ２で進行する負イオンＮ２もあり得る。
【００２２】
サイクロトロン２には、粒子線発生部１１が配置されている。粒子線発生部１１は、加速された負イオンＮといった粒子の電荷状態を変換して、荷電粒子線を発生する。粒子線発生部１１は、磁極７の中心を挟むようにして対向配置された第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３と、第１のフォイルストリッパー１２によって軌道変更された陽イオンを取り出す第１の取り出しポート１４と、第２のフォイルストリッパー１３によって軌道変更された陽イオンを取り出す第２の取り出しポート１６と、を有している。第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３は、互いに同様の構成を有する為、以下、第１のフォイルストリッパー１２を例に詳細に説明し、第２のフォイルストリッパー１３の説明を省略する。
【００２３】
図４に示されるように、第１のフォイルストリッパー１２は、加速された負イオンＮから電子Ｅを剥ぎ取って負イオンＮを陽イオンＣに変換する。第１のフォイルストリッパー１２は、真空容器６の所定の位置において軌道Ｋと交差するように固定されている。また、第１のフォイルストリッパー１２は、負イオンＮが入射されるフォイル１５と、フォイル１５を保持するフォイル保持枠１８とを有している。
【００２４】
フォイル１５は、例えば炭素製のシートからなる。フォイル１５は、周回する負イオンＮの軌道Ｋ上において負イオンＮに干渉すると、その負イオンＮから電子Ｅを剥ぎ取る。電子Ｅを剥奪された陽イオンＣは、軌道Ｋの曲率が反転し、曲率が反転した軌道Ｋ３が外方に飛び出す方向に向けて変更される。反転後の陽イオンＣの軌道上には、陽イオンＣを真空容器６内から取り出すための第１の取り出しポート１４が設けられている（図２参照）。従って、フォイル１５は、負イオンＮから電子を奪うことで、結果的に陽イオンＣを第１の取り出しポート１４まで誘導する。
【００２５】
フォイル保持枠１８は、負イオンＮの軌道Ｋと交差するようにフォイル１５を保持するものである。フォイル保持枠１８は、コ字状の保持部１８ａ，１８ｂを有し、保持部１８ａと保持部１８ｂとの間にフォイル１５が挟み込まれている。また、第１のフォイルストリッパー１２は、フォイル保持枠１８の開口端１８ｃ側が磁極７の中心に向かうように配置されている。このような配置によれば、フォイル保持枠１８への負イオンＮの入射を抑制できる。
【００２６】
ここで、複数の陽イオンＣからなる第１の荷電粒子線Ｂ１の電流量について説明する。第１の取り出しポート１４又は第２の取り出しポート１６から取り出される第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２の電流量は、イオン源９から供給される負イオンＮの供給量、すなわち負イオンＮの数に依存している。第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３は、定位置で保持されているため、イオン源９から供給される負イオンＮの供給量が増えるほど、第１の取り出しポート１４又は第２の取り出しポート１６から取り出される第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２の電流量は増加する。
【００２７】
図１に示されるように、ビーム輸送路３は、管状の第１の輸送部１７ａと、管状の第２の輸送部１７ｂと、ビーム照射部１９とを有している。また、ビーム輸送路３は、電磁石２１，２２等を含む。第１の輸送部１７ａ及び第２の輸送部１７ｂは、ビームの発散を抑制するためのものであり、ビームの進行方向の調整（曲げ）は電磁石により行う。
【００２８】
第１の輸送部１７ａは、第１の取り出しポート１４から出射された第１の荷電粒子線Ｂ１を被照射部４へ輸送するものである。第１の輸送部１７ａは、一端が第１の取り出しポート１４に接続され、他端がビーム照射部１９に接続されている。また、第２の輸送部１７ｂは、第２の取り出しポート１６から出射された第２の荷電粒子線Ｂ２を被照射部４へ輸送するものである。第２の輸送部１７ｂは、一端が第２の取り出しポート１６に接続され、他端がビーム照射部１９に接続されている。第１の輸送部１７ａ及び第２の輸送部１７ｂの内部は、真空状態に保たれている。また、第１の輸送部１７ａ及び第２の輸送部１７ｂの周囲には、第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２の軌道変更及びビーム径の収束のための電磁石２１，２２が配置されている。なお、ビーム輸送路３は、図１に図示された電磁石２１，２２の他に、ビームの軌道を変更するごとに、又はビームを収束させるごとに、別の電磁石（不図示）を備えていていもよい。すなわち、図１に図示された電磁石２１，２２は、ビーム輸送路３が有する電磁石の一部であり、図１では多くの電磁石の図示を省略している。
【００２９】
図５に示されるように、ビーム照射部１９では、第１の荷電粒子線Ｂ１と第２の荷電粒子線Ｂ２とが合流されて第３の荷電粒子線Ｂ３が形成され、当該第３の荷電粒子線Ｂ３が被照射部４の照射範囲４ｂに対して照射される。すなわち、被照射部４に対する第１の荷電粒子線Ｂ１における第１の照射範囲は照射範囲４ｂであり、同様に第２の荷電粒子線Ｂ２における第２の照射範囲は照射範囲４ｂになる。従って、第１の照射範囲と第２の照射範囲とは互いに重複していることになる。
【００３０】
ビーム照射部１９は、第１の輸送部１７ａの他端及び第２の輸送部１７ｂの他端が接続された合流管２３を有している。この合流管２３の周囲には、第３の荷電粒子線Ｂ３を走査してターゲット４ａへの第３の荷電粒子線Ｂ３の照射位置を調整するための電磁石２４が配置されている。ここで、第３の荷電粒子線Ｂ３の照射位置は二次元平面領域内において調整される。従って、合流管２３の周囲には、第３の荷電粒子線Ｂ３をＸ方向へ走査するための一対の電磁石と、Ｙ方向へ走査するための一対の電磁石とが配置されている。なお、図５では、Ｘ方向又はＹ方向の何れか一方への走査用の電磁石２４のみを図示し、他方への走査用の電磁石の図示は省略している。
【００３１】
本実施形態に係る放射線治療は、例えば、ホウ素中性子捕捉治療（以下、「ＢＮＣＴ」）を想定しており、ビーム輸送路３のビーム照射部１９から出射された第３の荷電粒子線Ｂ３は、被照射部４に供給される。
【００３２】
被照射部４は、ＢＮＣＴのための中性子発生装置である。ＢＮＣＴは、患者の腫瘍細胞に取り込まれたホウ素１０Ｂに中性子を照射し、ホウ素１０Ｂと中性子とを核反応させて強力な粒子線（アルファ線、７Ｌｉ粒子）を生じさせ、この粒子線によって正常細胞に与えるダメージを抑制しつつ、腫瘍細胞だけを選択的に破壊する治療法である。
【００３３】
被照射部４は、中性子の発生源となるターゲット４ａを備えており、このターゲット４ａに第３の荷電粒子線Ｂ３が照射されて中性子が発生する。中性子の発生のためには、第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量として１ｍＡ程度が必要である。本実施形態では、第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２の電流量がそれぞれ０．５ｍＡとされる。
【００３４】
また、図２に示されるように、サイクロトロン２には制御装置Ｕが配置されている。この制御装置Ｕは、イオン源９に制御信号を送受信可能に有線又は無線にて接続されている。制御装置Ｕは、中央処理装置を備え、中央処理装置は、ハードウェア構成としてＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどを有し、機能的構成として制御部、演算部及び記憶部を有する。さらに、制御装置Ｕは、第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２における指定電流量などの情報やデータを取り込むための入力装置、電流計（図示せず）により測定された電流量を出力するモニタなどの出力装置等を備えていてもよい。
【００３５】
このターゲット装置１によれば、サイクロトロン２において負イオンＮが加速され、加速した負イオンＮが第１のフォイルストリッパー１２又は第２のフォイルストリッパー１３に入射する。ここで、サイクロトロン２内では、複数の負イオンＮがそれぞれ異なる周回軌道、例えば軌道Ｋ１，Ｋ２を飛行しているため、負イオンＮは第１のフォイルストリッパー１２又は第２のフォイルストリッパー１３のいずれかに入射する。そして、第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３のそれぞれから第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２が出射される。第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２は、第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３に入射した負イオンＮの数に対応した電流量を有し、ビーム輸送路３の第１の輸送部１７ａ及び第２の輸送部１７ｂを介して同一のターゲット４ａに照射される。そうすると、ターゲット４ａに照射される第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量は、第１の荷電粒子線Ｂ１及び第２の荷電粒子線Ｂ２の電流量を足し合わせた量になるので、第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３のそれぞれに入射される負イオンＮの数の増加を抑制しつつ、第３の荷電粒子線Ｂ３の電流値を増大させることが可能になる。すなわち、ターゲット装置１では、ターゲット４ａに照射される荷電粒子線を、１個のフォイルストリッパーから取り出す構成ではなく、複数のフォイルストリッパーを利用して分割して取り出している。
【００３６】
さらに、第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３に入射される負イオンＮの数の増加が抑制されると、負イオンＮの入射により発生するフォイル１５への熱ダメージが軽減され、フォイル１５の劣化を遅らせることが可能になる。換言すると、負イオン加速型のサイクロトロン２において、取り出し用のフォイル１５の寿命を長くすることができる。
【００３７】
すなわち、ビーム取り出しにフォイル１５といった薄膜を利用する構成では、このフォイル１５に入射される電流値が１ｍＡを下まわる場合には問題になりにくい。しかし、フォイル１５に入射される電流値が１ｍＡ以上の場合にはフォイル１５への熱流入が増加して、フォイル１５の消耗が激しくなり、使用可能な時間が短くなる。一方、ターゲット装置１によれば、フォイル１５への電流量の増加が抑制されるため、フォイル１５の寿命を延長することが可能になる。従って、フォイル１５の交換頻度の増加が低減されるため、交換頻度の増加に伴うターゲット装置の稼働効率の低下を抑制できる。
【００３８】
一例として、１個のフォイルストリッパーに１ｍＡに相当するイオンが照射された場合のフォイル寿命が１００時間であるとすると、２ｍＡの場合にはフォイル寿命が１／１００である１時間となることが予想される。一方、ターゲット装置１によれば、１個のフォイルストリッパーを備える構成と比較して、例えばフォイル寿命を１００倍に延長できる。
【００３９】
また、第１の荷電粒子線Ｂ１が照射される第１の照射範囲と、第２の荷電粒子線Ｂ２が照射される第２の照射範囲と、は互いに重複している。この構成によれば、単位面積あたりに入射される第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量を増加させることができる。
【００４０】
また、ビーム輸送路３は、第３の荷電粒子線Ｂ３を発生させる合流管（ビーム合流部）２３を有している。この構成によれば、１つのビーム走査部によりターゲット４ａに対する第３の荷電粒子線Ｂ３の照射位置を移動させることが可能になる。なお、ここでいう１つのビーム走査部とは、Ｘ方向へビームを走査するための一対の電磁石（例えば電磁石２４）と、Ｙ方向へビームを走査するための一対の電磁石とを含む。換言すると、合流管２３が無くてもビームの走査自体は可能であるが、合流管２３を有することで、ビーム走査部を１つにすることができる。ひいては、電磁石２４等により第３の荷電粒子線Ｂ３の軌道を制御して、被照射部４の所定位置へ第３の荷電粒子線Ｂ３を照射することが可能になる。従って、１つのビーム走査部としての電磁石２４等を利用して被照射部４への第３の荷電粒子線Ｂ３の照射位置を時間的に変化させることにより、熱の集中が抑制される。従って、被照射部４における中性子の発生効率の低下を抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態に係るターゲット装置１をＢＮＣＴに利用した場合には、単位時間あたりにターゲット４ａに照射される第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量を増加させ得るため、所定量の中性子線を短時間で発生させて、１回の治療に要する照射時間を短縮することが可能になる。従って、ターゲット装置１を利用したＢＮＣＴの治療効率を向上させることができる。
【００４２】
また、本実施形態に係るターゲット装置１によれば、サイクロトロン２を安定的に運転することが可能になる。
【００４３】
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。
【００４４】
上述したビーム輸送路３は、第１の荷電粒子線Ｂ１と第２の荷電粒子線Ｂ２とを合流管２３において合流させた後にターゲット４ａに照射したが、この構成に限定されない。図６に示されるように、変形例に係るビーム輸送路３Ａでは、第１の荷電粒子線Ｂ１と第２の荷電粒子線Ｂ２とは、ターゲット４ａに照射される前に合流することなく、それぞれが独立してターゲット４ａに対して照射されてもよい。すなわち、ビーム輸送路３Ａは、第１の輸送部１７ａの端部から出射された第１の荷電粒子線Ｂ１と、第２の輸送部１７ｂの端部から出射された第２の荷電粒子線Ｂ２と、をそれぞれターゲット４ａに照射する。
【００４５】
図６に示されるように、ビーム輸送路３Ａのビーム照射部１９Ａは、第１の輸送部１７ａの他端から第１の荷電粒子線Ｂ１が照射範囲４ｂに向かって照射されると共に、第２の輸送部１７ｂの他端から第２の荷電粒子線Ｂ２が照射範囲４ｂに向かって照射されるように構成されている。第１の輸送部１７ａ及び第２の輸送部１７ｂの内部は、真空状態である。
【００４６】
この構成によれば、第１の輸送部１７ａと、第２の輸送部１７ｂとを独立した輸送路とすることができるため、例えば、第１の輸送部１７ａの真空状態が保たれなくなり第１の輸送部１７ａを介した第１の荷電粒子線Ｂ１の照射ができなくなった場合でも、第２の輸送部１７ｂから第２の荷電粒子線Ｂ２を照射することが可能になる。従って、ターゲット装置１を冗長化することができる。
【００４７】
また、第１のフォイルストリッパー１２及び第２のフォイルストリッパー１３は、磁極７の径方向、すなわち負イオンＮの周回軌道において進行する方向と交差する方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。また、フォイル１５を磁極７の径方向を回転軸として回転可能に構成されていてもよい。このような構成によれば、第１のフォイルストリッパー１２により取り出される第１の荷電粒子線Ｂ１の電流量と、第２のフォイルストリッパー１３により取り出される第２の荷電粒子線Ｂ２の電流量と、をそれぞれ制御することができる。
【００４８】
また、ターゲット装置１は、ＳＰＥＣＴ（シングルフォトン・エミッションＣＴ）に利用されるものや、ＰＥＴ（ポジトロン放出断層撮影）に利用される放射性同位元素の製造するために用いられてもよい。この場合には、第３の荷電粒子線Ｂ３は、放射性同位元素（以下「ＲＩ」と称する）を製造するＲＩ製造装置（ターゲット）に供給される。ＲＩ製造装置は、第３の荷電粒子線Ｂ３を導入してターゲットに第３の荷電粒子線Ｂ３を照射することでＲＩを製造する。ＲＩ製造装置で製造されたＲＩはホットラボ内の合成装置に供給され、合成装置によって合成されて放射性同位元素標識化合物（以下、「ＲＩ化合物」という）となる。
【００４９】
なお、ＳＰＥＣＴでは、γ（ガンマ）線を放出するＲＩ化合物を利用し、ＰＥＴではポジトロン（陽電子）を放出するＲＩ化合物を利用する。また、ＳＰＥＣＴに利用されるＲＩ化合物を合成する場合には、固体状またはガス状のターゲットが用いられ、ＰＥＴに利用されるＲＩ化合物を合成する場合には、液体状またはガス状のターゲットが用いられる。
【００５０】
ＳＰＥＣＴに利用されるＲＩ化合物を合成するためには、サイクロトロン２から取り出される第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量として０．５ｍＡ程度が必要であり、ＰＥＴに利用されるＲＩ化合物を合成するためには、サイクロトロン２から取り出される第３の荷電粒子線Ｂ３の電流量として０．１ｍＡ程度が必要である。
【００５１】
本実施形態に係るターゲット装置１をＲＩの製造に利用した場合には、短時間で効率よくＲＩを製造することが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１…ターゲット装置、２…サイクロトロン、３，３Ａ…ビーム輸送路、４…被照射部、４ａ…ターゲット、４ｂ…照射範囲、６…真空容器、７…磁極、８…加速電極、９…イオン源、１１…粒子線発生部、１２…第１のフォイルストリッパー、１３…第２のフォイルストリッパー、１４…第１の取り出しポート、１５…フォイル、１６…第２の取り出しポート、１７ａ…第１の輸送部、１７ｂ…第２の輸送部、１８…フォイル保持枠、１９，１９Ａ…ビーム照射部、２１，２２，２４…電磁石、２３…合流管、Ｂ１…第１の荷電粒子線、Ｂ２…第２の荷電粒子線、Ｂ３…第３の荷電粒子線、Ｃ…陽イオン、Ｋ，Ｋ１，Ｋ２…軌道、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２…負イオン、Ｕ…制御装置。
【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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