(57)【要約】【課題】プラズマ生成部の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能な負イオン源装置を提供する。【解決手段】負イオン源装置１００は、貫通孔１０８ｅが設けられたチャンバ１０８と、チャンバ１０８内に原料ガス及び不活性ガスを供給するガス供給源１２２と、貫通孔１０８ｅに取り付けられると共に、ガス供給源１２２により供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部１１２と、負イオンの生成を促進すると共に大気との反応性を有するセシウムをチャンバ１０８内に供給するセシウム供給源１１８と、プラズマ生成部１１２が貫通孔１０８ｅから取り外されている場合に、ガス供給源１２２からチャンバ１０８内に供給されている不活性ガスの圧力が、チャンバ１０８外の圧力よりも高くなるように調整する安全弁１２６とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部と外部とを連通する貫通孔が設けられた第１のチャンバと、
前記第１のチャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記貫通孔に取り付けられると共に、前記原料ガス供給部により供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
負イオンの生成を促進すると共に大気との反応性を有する促進物質を前記チャンバ内に供給する促進物質供給部と、
前記プラズマ生成部が前記第１のチャンバから取り外されている場合に、前記チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記プラズマ生成部が前記貫通孔から取り外されている場合に、前記不活性ガス供給部から前記第１のチャンバ内に供給されている不活性ガスの圧力が、前記第１のチャンバ外の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整部とを備える、負イオン源装置。
【請求項２】
前記圧力調整部は、前記第１のチャンバ内の圧力が所定の大きさ未満であるときに閉塞すると共に、前記第１のチャンバ内の圧力が所定の大きさ以上であるときに開放する安全弁である、請求項１に記載の負イオン源装置。
【請求項３】
前記第１のチャンバにおいて生成された負イオンが引き出される下流側において前記第１のチャンバと接続された第２のチャンバを更に備え、
前記安全弁は、前記第２のチャンバに設けられている、請求項２に記載の負イオン源装置。
【請求項４】
前記安全弁は、前記第１のチャンバに設けられている、請求項２に記載の負イオン源装置。
【請求項５】
前記第１のチャンバは、筒状を呈する本体部と、前記本体部の開放端側を閉塞すると共に前記貫通孔が設けられた蓋部とを有し、
前記プラズマ生成部は、前記蓋部に着脱自在に取り付けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の負イオン源装置。
【請求項６】
前記不活性ガス供給部は、前記第１のチャンバにおいて前記貫通孔とは反対側から不活性ガスを前記第１のチャンバ内に供給する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の負イオン源装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の負イオン源装置における前記プラズマ生成部を交換する方法であって、
（Ａ）前記原料ガス供給部及び前記プラズマ生成部の動作を停止させる工程と、
（Ｂ）前記不活性ガス供給部により前記第１のチャンバ内に不活性ガスを供給する工程と、
（Ｃ）前記不活性ガス供給部による前記第１のチャンバ内への不活性ガスの供給を継続しつつ、前記貫通孔に取り付けられている前記プラズマ生成部を取り外して、新たなプラズマ生成部を前記貫通孔に取り付ける工程と
を含む、方法。
【請求項８】
（Ｄ）前記工程Ｃの前に、前記プラズマ生成部を加熱する工程を更に含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負イオン源装置及び負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速器等に用いられるイオン源装置として、例えば、固体を原料とするプラズマスパッタ型の負イオン源装置（特許文献１参照）や、気体（例えば、水素ガス）を原料として負イオンビームを生成する負イオン源装置が知られている。後者の負イオン源装置は、例えば、チャンバと、チャンバ内にプラズマを生成するためのフィラメントと、チャンバ内に水素ガスを供給する水素ガス供給部と、チャンバ内にセシウム蒸気を供給するためのセシウム供給源とを備える。フィラメントには電流が流されているので、加熱されたフィラメントからは熱電子が放出され、チャンバ内の水素ガスと衝突してプラズマが生成される。そして、プラズマ中の低速電子又はプラズマ電極表面の電子と、水素分子、水素原子、又は水素イオンと、が反応することにより、負イオンが生成される。
【０００３】
セシウムが付着した物質の表面においては仕事関数が低下するので、セシウムは、負イオンの生成を促進する機能を有する。そのため、セシウムがセシウム供給源によってチャンバ内に供給されると、負イオン源から引き出される負イオン量の増大が図られる。こうしてチャンバ内に蒸気の状態で供給されたセシウムは、負イオン源装置の稼働に伴い、徐々にチャンバの壁面に固体又は液体の状態で堆積していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０３０９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、負イオン源装置の稼働に伴い、プラズマ生成部であるフィラメントが消耗されるので、フィラメントの交換のためにチャンバを大気開放する必要が生ずる。しかしながら、反応性の高いアルカリ金属であるセシウムの単体が大気と接触すると、激しい反応と共に酸化反応が進行して、発火する虞がある。そのため、チャンバの大気解放前に予め空気をチャンバ内に導入し、チャンバの壁面に付着したセシウムの酸化反応を完了させ、さらに反応済の酸化セシウムをチャンバ内から除去した後に、フィラメントの交換が行われる。
【０００６】
このように、負イオン源装置においては、酸化セシウムをチャンバから除去するためのメンテナンス作業に手間と時間を要していた。加えて、反応済の酸化セシウムを再利用することができず、セシウムの使用量の増大をもたらしていた。
【０００７】
そのため、本発明の目的は、プラズマ生成部の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能な負イオン源装置及び負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの観点に係る負イオン源装置は、内部と外部とを連通する貫通孔が設けられた第１のチャンバと、第１のチャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供給部と、貫通孔に取り付けられると共に、原料ガス供給部により供給された原料ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成部と、負イオンの生成を促進すると共に大気との反応性を有する促進物質をチャンバ内に供給する促進物質供給部と、プラズマ生成部が貫通孔から取り外されている場合に、チャンバ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、プラズマ生成部が第１のチャンバから取り外されている場合に、不活性ガス供給部から第１のチャンバ内に供給されている不活性ガスの圧力が、第１のチャンバ外の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整部とを備える。
【０００９】
本発明の一つの観点に係る負イオン源装置では、圧力調整部により、不活性ガス供給部から第１のチャンバ内に供給されている不活性ガスの圧力が、第１のチャンバ外の圧力よりも高くなるように調整される。そのため、プラズマ生成部の交換のために、プラズマ生成部が貫通孔から取り外されている場合であっても、貫通孔を通じて第１のチャンバの内側から外側に向けて不活性ガスが排出される。そのため、大気が貫通孔を通じて第１のチャンバ内に流入する虞がほとんどなく、第１のチャンバ内に存在する促進物質と大気とが反応することが抑制される。従って、大気と反応済の促進物質を第１のチャンバ内から除去するための作業や時間が必要なくなるので、プラズマ生成部の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能となる。加えて、大気と促進物質との反応が抑制されるので、促進物質の消費量を大きく低減することが可能となる。
【００１０】
圧力調整部は、第１のチャンバ内の圧力が所定の大きさ未満であるときに閉塞すると共に、第１のチャンバ内の圧力が所定の大きさ以上であるときに開放する安全弁であってもよい。この場合、不活性ガス供給部から第１のチャンバ内に不活性ガスが供給される際に、第１のチャンバ内の圧力を簡便に調整することが可能となる。
【００１１】
本発明の一つの観点に係る負イオン源装置は、第１のチャンバにおいて生成された負イオンが引き出される下流側において第１のチャンバと接続された第２のチャンバを更に備え、安全弁は、第２のチャンバに設けられていてもよい。この場合、第２のチャンバは、一般に、第１のチャンバよりも設置スペースに余裕があるので、安全弁の設置に際して設計の自由度を高めることができる。
【００１２】
安全弁は、第１のチャンバに設けられていてもよい。この場合、安全弁の作動圧力の直接の対象は第１のチャンバの圧力であるので、より正確に第１のチャンバの圧力を安全弁によって調整することが可能となる。
【００１３】
第１のチャンバは、筒状を呈する本体部と、本体部の開放端側を閉塞すると共に貫通孔が設けられた蓋部とを有し、プラズマ生成部は、蓋部に着脱自在に取り付けられていてもよい。この場合、プラズマ生成部を蓋部から取り外したときに第１のチャンバが開放される面積が小さくなるので、大気が貫通孔を通じて第１のチャンバ内に流入する虞がさらに低くなる。
【００１４】
不活性ガス供給部は、第１のチャンバにおいて貫通孔とは反対側から不活性ガスを第１のチャンバ内に供給してもよい。この場合、第１のチャンバ内において、不活性ガスが貫通孔に向けてほぼ一方向に流れるので、大気が貫通孔を通じて第１のチャンバ内に流入する虞がより一層低くなる。
【００１５】
本発明の他の観点に係る負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法は、上記の負イオン源装置におけるプラズマ生成部を交換する方法であって、（Ａ）原料ガス供給部及びプラズマ生成部の動作を停止させる工程と、（Ｂ）不活性ガス供給部により第１のチャンバ内に不活性ガスを供給する工程と、（Ｃ）不活性ガス供給部による第１のチャンバ内への不活性ガスの供給を継続しつつ、貫通孔に取り付けられているプラズマ生成部を取り外して、新たなプラズマ生成部を貫通孔に取り付ける工程とを含む。
【００１６】
本発明の他の観点に係る負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法では、本発明の一つの観点に係る負イオン源装置と同様に、プラズマ生成部の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能となると共に、促進物質の消費量を大きく低減することが可能となる。
【００１７】
本発明の他の観点に係る負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法は、（Ｄ）工程Ｃの前に、プラズマ生成部を加熱する工程を更に含でもよい。この場合、プラズマ生成部の交換前にプラズマ生成部が予め加熱される。そのため、プラズマ生成部の表面に付着している促進物質が蒸発して、その交換前に当該表面から除去される。従って、交換によってプラズマ生成部が第１のチャンバ外に取り出される際に、プラズマ生成部に付着している促進物質が大気に接触するということが生ずる虞もほとんどない。その結果、プラズマ生成部をより簡易且つ迅速に交換することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プラズマ生成部の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能な負イオン源装置及び負イオン源装置におけるプラズマ生成部の交換方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、中性子捕捉療法装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る負イオン源装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
まず、本発明の一つの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。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）を用いたがん治療などを行うために用いられる装置であり、ホウ素（１０Ｂ）が投与された患者５０の腫瘍へ中性子線Ｎを照射する。
【００２２】
中性子捕捉療法装置１は、サイクロトロン２を備える。サイクロトロン２は、負イオン源装置１００で生成された負イオン（陰イオンともいう）を加速して、荷電粒子線Ｒを作り出す加速器である。このサイクロトロン２は、例えば、ビーム半径４０ｍｍ、６０ｋＷ（＝３０ＭｅＶ×２ｍＡ）の荷電粒子線Ｒを生成する能力を有している。中性子捕捉療法装置１は、加速器として、サイクロトロン２に限られず、シンクロトロン、シンクロサイクロトロン、ライナックなどを用いてもよい。
【００２３】
サイクロトロン２から出射された荷電粒子線Ｒは、ビームダクト３を通り、ターゲット６へ向かって進行する。このビームダクト３に沿って複数の四極電磁石４及び走査電磁石５が設けられている。走査電磁石５は、荷電粒子線Ｒを走査し、ターゲット６に対する荷電粒子線Ｒの照射位置を制御する。
【００２４】
中性子捕捉療法装置１は、制御部（算出手段）Ｓを備える。制御部Ｓは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する電子制御ユニットであり、中性子捕捉療法装置１を総合的に制御する。
【００２５】
制御部Ｓは、ターゲット６に照射される荷電粒子線Ｒの電流値（すなわち、電荷、照射線量率）をリアルタイムで測定する電流モニタＭに接続されており、その測定結果に応じて中性子捕捉療法装置１の各部の制御を行う。電流モニタＭとしては、例えば、荷電粒子線Ｒに影響を与えずに測定可能な非破壊型のＤＣＣＴ（Direct Current Current Transformer）を用いることができる。
【００２６】
ターゲット６は、荷電粒子線Ｒの照射を受けて中性子線Ｎを生成する。ターゲット６は、例えば、直径１６０ｍｍの円板状を呈する。ターゲット６は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）、又はタングステン（Ｗ）で形成してもよい。ターゲット６は、板状（固体）に限られず、液状であってもよい。
【００２７】
遮蔽体７は、発生した中性子線Ｎや、当該中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等が、中性子捕捉療法装置１の外部へ放出されないように遮蔽する。減速材８は、中性子線Ｎを減速（中性子線Ｎのエネルギーを減衰）させる機能を有する。減速材８は、第１及び第２の減速材８Ａ，８Ｂが積層されて構成されている。第１の減速材８Ａは、中性子線Ｎに含まれる速中性子を主に減速させる。第２の減速材８Ｂは、中性子線Ｎに含まれる熱外中性子を主に減速させる。
【００２８】
コリメータ９は、中性子線Ｎの照射野（中性子線Ｎの進行方向に直交する平面における照射範囲）を成形するものであり、中性子線Ｎが通過する開口９ａを有している。ターゲット６で発生した中性子線Ｎは、減速材８を通り抜けた後、一部がコリメータ９の開口９ａを通過する一方で、残部がコリメータ９の開口９ａを確定する周辺部により遮蔽される。その結果、コリメータ９を通過した中性子線Ｎは、開口９ａの形状に対応した形状に成形される。
【００２９】
中性子線量測定装置１０は、治療台５１上の患者５０に照射される中性子線Ｎの線量及び線量分布を測定する装置である。
【００３０】
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、負イオン源１０２と、真空ボックス１０４とを備える。負イオン源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。
【００３１】
負イオン源１０２は、チャンバ１０８と、磁石１１０と、プラズマ生成部１１２と、セシウム導入部１１４と、プラズマ電極１１６とを有する。
【００３２】
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の一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。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。
【００３３】
蓋部１０８ｂは、本体部１０８ａの一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の一端（開放端）を開放又は閉塞する。蓋部１０８ｂの略中央部には、円形状を呈する貫通孔１０８ｅが形成されている。貫通孔１０８ｅは、蓋部１０８ｂが本体部１０８ａの一端を閉塞しているときに、チャンバ１０８の内外を連通する。
【００３４】
磁石１１０は、チャンバ１０８内で生成されたプラズマをチャンバ１０８に閉じ込める機能を有する。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の外周面とは離間した状態でチャンバ１０８の外周側に位置する。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。
【００３５】
プラズマ生成部１１２は、円柱形状を呈する本体部１１２ａと、本体部１１２ａの端面から外方（チャンバ１０８の他端側、プラズマ電極１１６側）に延びる一対のフィラメント１１２ｂとを有する。本体部１１２ａは、蓋部１０８ｂの貫通孔１０８ｅに対応する外形を有し、蓋部１０８ｂ（貫通孔１０８ｅ）に対して着脱可能である。本体部１１２ａが蓋部１０８ｂ（貫通孔１０８ｅ）に取り付けられている場合、本体部１１２ａと貫通孔１０８ｅとの間にＯリング等を介在させることにより、チャンバ１０８内の気密が保たれる。本体部１１２ａには、図示しない直流電源が接続されている。当該直流電源は、フィラメント１１２ｂに電圧及び電流を印加し、フィラメント１１２ｂを発熱させると共に、フィラメント１１２ｂとチャンバ１０８（本体部１０８ａ）との間に電位差を生じさせる。
【００３６】
セシウム導入部１１４は、蓋部１０８ｂを貫通するように蓋部１０８ｂに設けられている。セシウム導入部１１４の先端は、チャンバ１０８内に位置している。セシウム導入部１１４には、セシウム供給源１１８が接続されており、本実施形態では、セシウムが気体（蒸気）の状態でチャンバ１０８に供給される。
【００３７】
プラズマ電極１１６は、本体部１０８ａの他端側に位置する鍔部１０８ｄに設けられた絶縁フランジ１２０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貫通孔１１６ａを有している。
【００３８】
プラズマ電極１１６の近傍には、ガス供給源１２２に接続された配管１１６ｂが設けられている。すなわち、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。
【００３９】
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の他端側）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。真空ボックス１０４の側壁には、安全弁１２６が設けられている。安全弁１２６は、チャンバ１０８内（真空ボックス１０４内）の圧力が所定のしきい値未満である場合に閉塞し、チャンバ１０８内（真空ボックス１０４内）の圧力が所定のしきい値以上である場合に開放する。当該所定のしきい値は、チャンバ１０８外の圧力よりも高く設定されている。
【００４０】
上記の負イオン源装置１００において、負イオンを生成する際には、まずチャンバ１０８及び真空ボックス１０４内を真空ポンプにより真空引きする。次に、ガス供給源１２２により原料ガス（水素ガス）をチャンバ１０８内に供給すると共に、セシウム供給源１１８によりセシウムガスをチャンバ１０８内に供給する。セシウム供給源１１８によるセシウムの供給量は、引き出したい負イオンビームのビーム量に応じて調整してもよい。セシウムが付着した物質の表面においては仕事関数が低下するので、セシウムは、負イオンの生成を促進する機能を有する。図２には、チャンバ１０８の内壁面やプラズマ電極１１６の表面に付着したセシウムの堆積層Ｃを示している。
【００４１】
次に、プラズマ生成部１１２に電流を流し、プラズマ生成部１１２とチャンバ１０８との間に電圧が印加される。電流が流れることにより加熱されたフィラメント１１２ｂとチャンバ１０８との間に電圧が印加されることにより、フィラメント１１２ｂからチャンバ１０８へ熱電子が放出され、アーク放電が起きる。当該熱電子は、チャンバ１０８内に充満している水素ガスと衝突して電子を弾き出し、当該水素ガスをプラズマ化させる。
【００４２】
プラズマ中に存在する電子のうち高速電子と低速電子とが、磁石によって弁別される。低速電子又はプラズマ電極１１６表面の電子と、プラズマ中の水素分子、水素原子、又は水素イオンと、が反応することにより、負イオンが生成される。こうして生成された負イオンは、プラズマ電極１１６の開口部を通じてチャンバ１０８の外に引き出され、真空ボックス１０４を介してサイクロトロン２に導入される。
【００４３】
ところで、負イオン源装置１００の稼働に伴い、フィラメント１１２ｂが消耗（劣化）するので、所定の期間の経過に応じてプラズマ生成部１１２を交換する必要がある。そこで、上記の負イオン源装置１００におけるプラズマ生成部１１２を説明する。
【００４４】
まず、ガス供給源１２２による水素ガスの供給と、セシウム供給源１１８によるセシウムガスの供給を停止する。次に、ガス供給源１２２により、不活性ガスをチャンバ１０８内に供給する。このとき、安全弁１２６の存在により、チャンバ１０８内の不活性ガスの圧力は、チャンバ１０８外の圧力よりも高くなる。
【００４５】
次に、フィラメント１１２ｂに電流を流し、フィラメント１１２ｂを発熱させる。これにより、フィラメント１１２ｂの表面に付着しているセシウムが蒸発して、フィラメント１１２ｂの表面からセシウムが取り除かれる。次に、ガス供給源１２２による不活性ガスのチャンバ１０８内への供給を継続しつつ、プラズマ生成部１１２を蓋部１０８ｂから取り外す。このとき、チャンバ１０８内の圧力はチャンバ１０８外の圧力よりも高いため、蓋部１０８ｂの貫通孔１０８ｅを介してチャンバ１０８外の大気がチャンバ１０８内に流入することが防がれている。次に、予め用意した新しいプラズマ生成部１１２を蓋部１０８ｂに取り付ける。以上により、プラズマ生成部１１２の交換が完了する。
【００４６】
プラズマ生成部１１２の交換後は、再びチャンバ１０８及び真空ボックス１０４内を真空引きし、ガス供給源１２２及びセシウム供給源１１８によりそれぞれ水素ガス及びセシウムガスをチャンバ１０８内に供給する。こうして、負イオンビームの再度の生成が可能となる。この場合、チャンバ１０８内に生成されるプラズマの熱などにより、チャンバ１０８の内壁面に付着していたセシウムの堆積層Ｃが再び蒸発して気体となり、セシウムの再利用が可能となる。そのため、セシウム供給源１１８から供給されるセシウムガスの供給量が少なくて済む。
【００４７】
以上のような本実施形態では、安全弁１２６により、ガス供給源１２２からチャンバ１０８内に供給されている不活性ガスの圧力が、チャンバ１０８外の圧力よりも高くなるように調整される。そのため、プラズマ生成部１１２の交換のために、プラズマ生成部１１２が貫通孔１０８ｅから取り外されている場合であっても、貫通孔１０８ｅを通じてチャンバ１０８の内側から外側に向けて不活性ガスが排出される。そのため、大気が貫通孔１０８ｅを通じてチャンバ１０８内に流入する虞がほとんどなく、チャンバ１０８内に存在するセシウムと大気とが反応することが抑制される。従って、大気と反応済のセシウムをチャンバ１０８内から除去するための作業や時間が必要なくなるので、プラズマ生成部１１２の交換を簡易且つ迅速に行うことが可能となる。加えて、大気とセシウムとの反応が抑制されるので、セシウムの消費量を大きく低減することが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、安全弁１２６は、チャンバ１０８内の圧力が所定の大きさ未満であるときに閉塞すると共に、チャンバ１０８内の圧力が所定の大きさ以上であるときに開放する。この場合、ガス供給源１２２からチャンバ１０８内に不活性ガスが供給される際に、チャンバ１０８内の圧力を簡便に調整することが可能となる。
【００４９】
本実施形態では、安全弁１２６が真空ボックス１０４に設けられている。真空ボックス１０４は、一般に、チャンバ１０８よりも設置スペースに余裕があるので、安全弁１２６の設置に際して設計の自由度を高めることができる。
【００５０】
本実施形態では、プラズマ生成部１１２が、蓋部１０８ｂの貫通孔１０８ｅに着脱自在に取り付けられている。そのため、プラズマ生成部１１２を蓋部１０８ｂから取り外したときにチャンバ１０８が開放される面積が小さくなるので、大気が貫通孔１０８ｅを通じてチャンバ１０８内に流入する虞がさらに低くなる。
【００５１】
本実施形態では、貫通孔１０８ｅが形成された蓋部１０８ｂがチャンバ１０８の一端側に位置している一方で、ガス供給源１２２に接続された配管１１６ｂがチャンバ１０８の他端側に位置している。そのため、チャンバ１０８に関して貫通孔１０８ｅとは反対側から、不活性ガスがチャンバ１０８内に供給される。そのため、チャンバ１０８内において、不活性ガスが貫通孔１０８ｅに向けてほぼ一方向に流れるので、大気が貫通孔１０８ｅを通じてチャンバ１０８内に流入する虞がより一層低くなる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、負イオンの生成を促進すると共に大気との反応性を有する促進物質であれば、セシウム以外の物質を用いてもよい。チャンバ１０８内に供給される促進物質の状態は、固体、液体、気体のいずれでもよい。
【００５３】
ガス供給源１２２によりチャンバ１０８内に供給される不活性ガスは、アルゴン以外であってもよい。
【００５４】
安全弁１２６は、チャンバ１０８（本体部１０８ａや蓋部１０８ｂ）に設けられていてもよい。この場合、チャンバ１０８内の圧力に応じて安全弁１２６が作動するので、チャンバ１０８内の圧力を安全弁１２６によってより正確に調整することが可能となる。
【００５５】
安全弁１２６の他にも、チャンバ１０８内の圧力をチャンバ１０８外の圧力よりも高くなるように調整可能な手段を用いてもよい。ガス供給源１２２による不活性ガスの流量等の調整により、チャンバ１０８内の圧力がチャンバ１０８外の圧力よりも高い状態を形成できれば、負イオン源装置１００が安全弁１２６を備えていなくてもよい。
【００５６】
プラズマ生成部１１２は、フィラメント１１２ｂではなく、内部アンテナ型でもよい。この場合、アンテナに高周波を印加することにより、チャンバ１０８内にプラズマが生成される。
【００５７】
ガス供給源１２２に接続された配管１１６ｂがチャンバ１０８の他端側に位置するのではなく、他の箇所に設けられていてもよい。例えば、配管１１６ｂは、チャンバ１０８の一端側に設けられていてもよいし、チャンバ１０８の一端と他端との間に設けられていてもよい。
【００５８】
プラズマ生成部１１２の交換前に、フィラメント１１２ｂを必ずしも加熱しなくてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…中性子捕捉療法装置、１００…負イオン源装置、１０８…チャンバ、１０８ａ…本体部、１０８ｂ…蓋部、１０８ｅ…貫通孔、１１０…磁石、１１２…プラズマ生成部、１１２ｂ…フィラメント、１１６…プラズマ電極、１１８…セシウム供給源、１２２…ガス供給源、１２６…安全弁。
【図１】
2015138639.tif 000003
【図２】
2015138639.tif 000004