(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源と、
前記イオン源から引き出されたイオンビームを加速する加速部と、
前記イオンビームの周回軌道を形成する等時性磁場を発生させる磁極と、
前記周回軌道の中に配置された局所磁場発生部と、
前記イオンビームの軌道を入射軌道調整部内で変更する変更部と、を備え、
前記磁極は、中心が前記イオンビームの取り出し位置側に偏った位置にあり、前記周回軌道の中に軌道集約領域が発生するように前記周回軌道を形成し、
前記イオン源が前記磁極の中心の近傍に配置されている
ことを特徴とする加速器。
【請求項２】
請求項１に記載の加速器において、
前記変更部は、前記イオン源を回転させる角度調整器である
ことを特徴とする加速器。
【請求項３】
請求項２に記載の加速器において、
前記イオン源は、前記磁極内に収容された
ことを特徴とする加速器。
【請求項４】
請求項１項記載の加速器において、
前記変更部は、前記イオン源から引き出された前記イオンビームの軌道変更用の電場を発生させる電極である
ことを特徴とする加速器。
【請求項５】
請求項１項記載の加速器において、
前記変更部は、前記イオン源から引き出された前記イオンビームの軌道変更用の磁場を発生させる電磁石である
ことを特徴とする加速器。
【請求項６】
請求項１項記載の加速器において、
前記入射軌道調整部は、前記イオン源から引き出し後１周以内の範囲である
ことを特徴とする加速器。
【請求項７】
請求項１に記載された加速器と、
前記加速器から出射された前記イオンビームを照射する照射装置と、を備えた
ことを特徴とする粒子線照射装置。
【請求項８】
イオン源と、
前記イオン源から出射されたイオンビームを加速する加速部と、
前記イオンビームの周回軌道を形成する等時性磁場を発生させる磁極と、
前記周回軌道の中に配置された局所磁場発生部と、を備え、
前記磁極は、中心が前記イオンビームの取り出し位置側に偏った位置にあり、前記周回軌道の中に軌道集約領域が発生するように前記周回軌道を形成し、
前記イオン源が前記磁極の中心の近傍に配置されており、
前記イオンビームの取り出しエネルギーに応じて前記イオン源からの引き出し時から後のタイミングで前記イオンビームの軌道を変更する
ことを特徴とする加速器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子や炭素等のイオンを加速する加速器とそれを備えた粒子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円形加速器において任意エネルギーのイオンビームを得る装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、「超伝導体からなるビームガイドを、ディフレクターの後ろに設置し、このビームガイドをディフレクターとともに、粒子の軌道回転半径方向に沿って移動自在とした」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２８９１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
粒子線照射装置は、大きく分けて、加速器としてシンクロトロンを有する粒子線照射装置と、加速器としてサイクロトロンを有する粒子線照射装置が知られている。
【０００５】
このうち、サイクロトロンを有する粒子線照射装置は、例えば、イオン源、サイクロトロン、ビーム輸送系、回転ガントリー及び照射装置を備える。サイクロトロンは、横断面が円形の一対の対向する鉄心で構成される真空容器、高周波加速装置及び取出し用電磁石を有する。ビーム輸送系は、取出し用電磁石が配置された、サイクロトロンの出射口に連絡されている。
【０００６】
サイクロトロンを有する粒子線照射装置では、イオン源から出射されたイオン（例えば、陽イオンまたは炭素等の陽子より質量の重い重粒子イオン）が、サイクロトロンの鉄心の横断面の中心に入射され、高周波加速装置で加速される。加速されたイオンビームは、鉄心の中心からリターンヨークの内側の側面に向かって螺旋状に周回し、鉄心の周辺部に設けられた取出し用電磁石によりビーム輸送系に出射される。この出射されたイオンビームは、ビーム輸送系を通って照射装置から治療台上の患者のがんの患部に照射される。
【０００７】
このような一般的なサイクロトロンでは、加速された粒子を取り出すために取り出し用のディフレクターを加速電極の外周近傍に設置している。そしてこのディフレクターによって最大エネルギーまで加速された粒子を取り出し、円形加速器外に設置されたエネルギー吸収体（ディグレーダー）を用いて任意のエネルギーの粒子を得ている。そのため、任意のエネルギーのビームを取り出すために余分な構成を設ける必要があるとともに、高精度なビームエネルギー制御が難しいことから、所定エネルギーのビームの取り出しが難しいとの問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献１には、このディグレーダーを用いることなく任意エネルギーのイオンビームを得る円形加速器が記載されている。しかし、この特許文献１に記載されたビームの取り出しのための機構では、超電導体からなるビームガイドと、機械的に移動するディフレクターと、ビーム偏向器とが必要である。このため、真空中での大がかりな移動装置が必要になるため、装置が非常に大きくなり、また複雑になるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、大がかりな移動装置を用いることなく、容易にかつ広い範囲に渡った任意のエネルギーのビームを取り出すことが可能な加速器とそれを備えた粒子線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、イオン源と、前記イオン源から引き出されたイオンビームを加速する加速部と、前記イオンビームの周回軌道を形成する等時性磁場を発生させる磁極と、前記周回軌道の中に配置された局所磁場発生部と、前記イオンビームの軌道を入射軌道調整部内で変更する変更部と、を備え、前記磁極は、中心が前記イオンビームの取り出し位置側に偏った位置にあり、前記周回軌道の中に軌道集約領域が発生するように前記周回軌道を形成し、前記イオン源が前記磁極の中心の近傍に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複雑かつ大がかりな装置を用いることなく、容易にかつ広い範囲に渡って任意のエネルギーのビームを取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の粒子線照射装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る円形加速器の概略を示した側面図である。
【図３】図２に示す円形加速器の平面の概略を示した平面図である。
【図４】図３に示す円形加速器の磁極の概略を示した斜視図である。
【図５】図３に示す角度調整器の概略を示す横断面図である。
【図６】図３に示すイオン源を回転させる角度調整器を用いる場合のイオンビームの軌道の例を示す平面図である。
【図７】図６に示すイオン源を回転させた場合の回転角度と取り出しエネルギーの関係を示す図である。
【図８】図３に示す局所磁場発生部の概略を示した横断面図である。
【図９】本発明の実施例２にかかる円形加速器における軌道変更電極の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施例３にかかる円形加速器における軌道変更電磁石の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の加速器および粒子線照射装置の好適な形態である実施例１−３を、図面を用いて説明する。最初に、本発明の加速器として最も適した構成の加速器のコンセプトについて説明する。
【００１４】
本発明者らは、サイクロトロンのようにイオンビームを連続的に取り出すことができ、かつシンクロトロンのようにエネルギーが異なるイオンビームを取り出すことができる加速器を実現するために種々の検討を行った。
【００１５】
本発明者らがまず着目したのは、ビーム取り出しが容易に行えるように、サイクロトロンの真空容器内を周回するイオンビームのビーム周回軌道の相互の間隔（真空容器の半径方向におけるビーム周回軌道相互の間隔）を広くすることであった。このビーム周回軌道の間隔を広くする、すなわち、ビーム周回軌道相互間の間隔（ターンセパレーション）を大きくすることは、真空容器の直径が大きくなり、サイクロトロンが大型化することにつながる。また、一般的なサイクロトロンでは、真空容器内で同心円状のビーム周回軌道を描いており、高エネルギーでのターンセパレーションの確保が困難なため、エネルギーが異なる各イオンビームを効率良く出射することが困難であった。
【００１６】
ここで、サイクロトロンでは、螺旋状に半径が徐々に拡大するビーム通過領域（平面）が存在し、イオン源はこの領域の中心近くに設置してイオンを周回軌道に入射するようにしている。本発明者らは、サイクロトロンにおいてビーム通過領域の中心に存在するビーム入射点を、ビーム通過領域外周に形成されるビーム取り出し口側に移動させること、すなわち、ビーム入射点をビーム通過領域の中心ではなくビーム取り出し口側にずれた位置から周回軌道中に移動させることを考えた。その結果、真空容器内へ入射されるイオンの入射位置とビーム取り出し口の間で真空容器内に形成されるビーム周回軌道相互の間隔が密になり（軌道集約領域が形成される）、ビーム取り出し口と１８０度反対側の位置では、ビーム入射点とビーム取り出し口の間隔とは逆に真空容器内に形成されるビーム周回軌道相互後の間隔を広くできることが分かった。
【００１７】
本発明者らは、このようなビーム周回軌道の考え方を適用することによって、エネルギーが異なる各イオンビームを効率良く取り出すことができる新たな加速器を創成した。
【００１８】
以上に述べた本発明者らが新たに創成した加速器に好適に適用することができる本発明の実施例を、図面を用いて以下に説明する。
【００１９】
＜実施例１＞  
本発明の加速器および粒子線照射装置の実施例１を、図１乃至図８を用いて説明する。最初に、粒子線照射装置の全体構成および関連する装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明が関係する粒子線照射装置の全体構成を示す図である。
【００２０】
図１において、粒子線照射装置１００は、加速器２０、ビーム輸送系６０、照射装置７０、治療台４０、および制御装置５０を備える。
【００２１】
粒子線照射装置１００では、イオン源４で発生させたイオンを加速器２０で加速してイオンビームとする。加速されたイオンビームは加速器２０から出射され、ビーム輸送系６０により照射装置７０まで輸送される。輸送されたイオンビームは照射装置７０で患部形状に合致するように整形され、治療台４０に横になった患者４５の標的に対して所定量照射される。
【００２２】
これら加速器２０をはじめとした粒子線照射装置１００内の各装置，機器の動作は、制御装置５０によって制御される。
【００２３】
次に加速器２０の構造について図２乃至図８を用いて説明する。図２は本発明を適用した円形加速器の概略側面図で、図３は図２の概略平面図である。図４は磁極の概略を示した斜視図である。図５は角度調整器の概略を示す横断面図である。図６はイオン源を回転させる角度調整器を用いる場合のイオンビームの軌道の例を示す平面図である。図７はイオン源を回転させた場合の回転角度と取り出しエネルギーの関係を示す図である。図８は局所磁場発生部の概略を示した横断面図である。
【００２４】
図２および図３に示すように、加速器２０は、イオン源４と、高周波電極（加速部）３と、磁極１と、局所磁場発生部２と、真空容器１０と、円環状コイル５と、取り出しセプタム１１とを備えている。
【００２５】
真空容器１０の内部には、内部が中空となる高周波電極３が磁極凹部１ｃの部分に左右対称に配置されており、高周波電源１５により外部から高周波を加えるようになっている。この高周波により発生した電場を用いて高周波電極３はイオン源４から引き出されたイオンビームを加速する。
【００２６】
真空容器１０は磁極１によって挟まれるように配置されており、全体としてひとつの真空容器を形成するとともに、磁気回路を構成することで磁極ギャップ４３に主磁場４１を発生させる。真空容器１０は非磁性体である。
【００２７】
円環状コイル５は真空容器１０の大気側に設置されており、磁極１によって磁極１間の磁極ギャップ４３に主磁場４１（Ｂ０）を発生させるためのコイルである。円環状コイル５は常電導材料によるコイルでも超電導材料によるコイルでも構わない。
【００２８】
磁極１は、図４に示すように、磁極凸部１ａ，１ｂおよび磁極凹部１ｃを有しており、上面から見たときに左右対称、上下非対称の構造となっている。イオンビームの周回周波数は例えば１９．８２メガヘルツ（ＭＨｚ）などで、磁極１はどのエネルギーでも同一時間で１周する等時性磁場を発生させるように設定されている。例えば、ビームの軌道に沿ってビームに作用する磁場は、磁極凸部１ａ，１ｂにより凹部では低磁場、凸部では高磁場となるように形成されている。磁極凸部１ａ，１ｂの形状および高さは、磁極ギャップ４３方向と周回方向のイオンビームの発散を抑えるような向き、強度に設定される。磁極１は磁性体で、例えば鉄などである。磁極１の磁極ギャップ４３に対向する面は対称形状である。磁極凸部１ａ，１ｂ、磁極凹部１ｃで形成される磁極の中心は磁極１中心からビームの取り出し位置４４に偏った位置にあり、その近傍にイオン源４が配置されている。このような偏った配置構造により、磁極１は周回軌道中に軌道集約領域１８を発生させる。
【００２９】
なお、本実施例では４個の磁極凸部１ａ，１ｂを使用しているが、２極以上であれば制限はない。また、図示していないが磁極凸部１ａ，１ｂには磁場の微調整用のトリムコイルを設け、等時性とベータトロン振動の安定を確保するようにトリムコイル電流を調整することも可能である。
【００３０】
なお、本発明における「等時性磁場」とは、上述のように、加速されるイオンビームのエネルギーが増加してこのイオンビームが周回するビーム周回軌道の半径が大きくなってもイオンビームが一周する時間が変わらない磁場のことを意味する。
【００３１】
また、「周回軌道」とは、イオン源４から出射されたイオンが取り出し位置４４から取り出されるまでの複数の環状の軌道のことを意味する。
【００３２】
イオン源４は、図２に示すように、磁極１内に配置されており、高周波電源１５によって高周波を高周波電極３に与えることで接地電極２１と高周波電極３との間に発生する電場によりイオン源４内で生成したイオンが加速器３０内に引き出される。
【００３３】
イオン源４には、図５に示すように、イオンビームの取り出しエネルギーに応じてイオン源４からの引き出し時から後のタイミングでイオンビームの軌道を変更するために、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、角度調整器３１が取り付けられている。
【００３４】
角度調整器３１はモータ３１ａと取り付け軸３１ｂとからなり、モータ３１ａによって取り付け軸３１ｂに取り付けられたイオン源４を所定の角度だけ回転させることでイオン源４から引き出されるイオンの引き出し角度を調整する。イオン源４の取り付け軸３１ｂは真空封止構造を有しており、真空容器１０内の真空を保つように構成されている。
【００３５】
イオン源４の周囲には、イオンビームの取り出しエネルギーに応じてイオン源４からの引き出し時から後のタイミングでイオンビームの軌道を変更するための領域として出射直後の軌道を制御し、取り出しが容易になるように軌道を変更する入射軌道調整部６が定義されている。この入射軌道調整部６は、イオン源４から引き出し後１周以内の範囲のことを意味する。
【００３６】
図６に入射軌道調整部６にイオン源４の回転によりイオンビームの軌道を変更する様子の一例を示す。
【００３７】
上述のように、接地電極２１と高周波電極３の間に電場を発生させる。発生した電場によってイオン源４からイオンビームが引き出され、高周波電極３によって発生した電場により加速される。その際に、本実施例では、角度調整器３１によってイオン源４を所定の角度に回転・固定することで、高周波電極３とイオン源４の引き出し面との角度によって引き出されるイオンビームの角度を任意の値に変更することができる。例えばイオンビームの引き出し角度が０度の場合は図６に示す変更前軌道７ａとなり、イオン源４を回転させることで変更後軌道７ｂとなる。
【００３８】
高周波電極３による加速条件を一定とし、局所磁場発生部２と併用した場合のビームエネルギーの取り出しエネルギーとイオン源４の回転角について解析した結果の一例を図７に示す。
【００３９】
図７に示すように、例えば引き出し角度を０．１７ラジアンとするようイオン源４を回転させることで、７０メガ・エレクトロン・ボルト（ＭｅＶ）のビームが取り出すことができる。また、引き出し角度を０．２１５ラジアンとするようイオン源４を回転させることで８５ＭｅＶのビームを、引き出し角度を０．２４ラジアンとするようイオン源４を回転させることで９５ＭｅＶのビームを、取り出すことができる。局所磁場発生部２は、図２および図８に示すように、ビーム周回軌道７が集約した軌道集約領域１８が形成された側の１８０度反対側の磁極凹部１ｃの周回軌道の中に配置されている。この局所磁場発生部２は、磁極ギャップ４３方向にイオンビームが通過する空間を開けて対向して配置されており、周回軌道上の一部に、イオンビームを取り出すための取り出し磁場（Ｂｍ）を発生させる。局所磁場発生部２は、例えば環状コイルや独立した２線以上で挟んで形成することも可能で、取り出すエネルギーの数に合わせて位置と個数が決定される。
【００４０】
局所磁場発生部２により発生された磁場により偏向されたイオンビームは取り出し位置４４に輸送される。取り出し位置４４に輸送されたイオンビームは、取り出しセプタム１１によって磁極１外部へと取り出される。取り出しセプタム１１は、磁場を使用しても電場を使用しても同様の動作をする。
【００４１】
上記により構成された加速器２０は以下のように動作する。
【００４２】
イオン源４から引き出され磁極凸部１ａ，１ｂの中心部より入射したイオンビームは、磁極凸部１ａ，１ｂ、磁極凹部１ｃで形成された主磁場４１により螺旋運動を行う。螺旋運動中に高周波電極３を通過するごとに高周波電極３で発生した電場によって加速され、エネルギーが増加し、回転半径を増加させて真空容器１０内を周回運動する。この際、磁極凸部１ａ，１ｂの形状および高さは、磁極ギャップ４３方向と周回方向のビームの発散を抑えるような向き、強度に設定されており、またイオンビームがどのエネルギーでも同一時間で１周するように設定されている。また、ビームの軌道に沿ってビームに作用する磁場は磁極凸部１ａ，１ｂにより凹部では低磁場、凸部では高磁場となっている。このようにビーム軌道に沿って磁場の強弱をつけ、さらに軌道に沿った磁場の平均値をビームの相対論的ガンマ・ファクター（γファクター）に比例させているため、周回ビームの周回時間をエネルギーに依らず一定としつつ、ビームの軌道面内と軌道面に対して垂直な方向で安定にベータトロン振動する。
【００４３】
周回するビームは、取り出しエネルギーに達したところの局所磁場発生部２によって発生した局所磁場４２によって軌道が偏向される。これにより周回ビームは周回軌道から逸脱し、取り出し位置４４へと移動する。局所磁場４２の向きはエネルギーによって主磁場４１と同方向・逆方向が決められる。イオン源４近傍の入射ビーム軌道をイオン源４を回転させることで変更してあるため、局所磁場４２の強度を低減しても所定のビームエネルギーのイオンビームを容易に取り出すことができる。また、周回するイオンビーム軌道が取り出し位置４４で集約していることから、集約していない軌道に比べ少ない局所磁場４２で取り出し位置４４に向けた偏向・取り出しが可能となる。
【００４４】
取り出し位置４４へのビーム移動調整は局所磁場発生部２と入射軌道調整部６の両方を使用する場合について説明したが、それぞれを単独で使用しても構わない。例えば、局所磁場発生部２で発生できる磁場は、常用される線材を使用した場合、０．０２テスラ（Ｔ）となり、不足する変位量を入射軌道調整部６で補うように使用する。
【００４５】
このように磁場を用いてビームの取り出しを行うことにより、摺動部を用いる必要がなく、高速にエネルギーの切り替えができる。また、局所磁場発生部２を取り出すエネルギー分中心から外周方向へ複数配置すれば局所磁場発生部２を移動することなくエネルギーの切り替えが可能となる。なお、イオンビームの取り出しは半周で取り出しも可能であるが、複数回周回したのちに取り出しても問題ない。これにより、より少ない局所磁場強度と入射軌道の調整で取り出しが可能となる。
【００４６】
次に、本実施例の効果について説明する。
【００４７】
上述した本発明の実施例１では、加速器２０と、加速器２０から出射されたイオンビームを照射する照射装置７０と、を備えた粒子線照射装置１００において、加速器２０は、イオン源４と、イオン源４から引き出されたイオンビームを加速する高周波電極３と、イオンビームの周回軌道を発生させるように形成された、等時性磁場を発生させる磁極１と、周回軌道の中に配置された局所磁場発生部２と、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する角度調整器３１と、を備えている。この加速器２０は、角度調整器３１により、イオンビームの取り出しエネルギーに応じてイオン源４からの引き出し時から後のタイミングでイオンビームの軌道を変更するように構成されている。
【００４８】
このため、イオンビームを所定のエネルギーになるようにイオン源４を適宜調整することができ、従来に比べてより高速で、且つ大掛かりな装置を用いることなくイオンビームを取り出すことが可能となっている。また、局所磁場発生部２によってイオンビームを取り出しているため、局所磁場発生部２によって発生させる局所磁場４２の強度を低減しても所定のビームエネルギーのイオンビームを容易に取り出すことができる。
【００４９】
また、磁極１は、周回軌道中に軌道集約領域１８を発生させるように形成されたため、周回するイオンビーム軌道が取り出し位置４４で集約されていることから、集約していない軌道に比べて少ない局所磁場４２でビームの取り出し位置４４まで偏向させることができ、取り出しが非常に容易となる。特に、軌道集約領域１８ではビーム周回軌道相互の間隔は従来に比べて狭くなっているため、イオンビームのエネルギーが広範囲にわたっていても、局所磁場発生部２で発生させる磁場等を用いることにより所定のエネルギーのイオンビームを軌道集約領域１８側のビームの取り出し位置４４に向けて安定、かつ容易に偏向させることができる。
【００５０】
更に、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、イオン源４を回転させる角度調整器３１を用いることで、簡易な構成により、イオンビームの軌道を変更することができ、所定のビームエネルギーのイオンビームを得ることができる。また、軌道中に挿入物がなく、周回を妨げることがないため、高精度なビーム制御が可能となる。
【００５１】
また、イオン源４は、磁極１内に収容されたことにより、角度調整器３１の構造を簡易にすることができる。
【００５２】
更に、イオン源４からのイオンの引き出し時にビームの軌道を変更しているため、軌道の変更を安定かつ確実に行うことができる。
【００５３】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の加速器および粒子線照射装置を図９を用いて説明する。実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。図９に、入射軌道調整部６に軌道変更電極を配置した本実施例の円形加速器の構成の断面の概略図を示す。
【００５４】
図９に示すように、本実施例の加速器では、イオンビームの取り出しエネルギーに応じてイオン源４からの引き出し時から後のタイミングでイオンビームの軌道を変更するために、実施例１の角度調整器３１に替わって、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、イオン源４から引き出された直後のイオンビームに対向して配置された軌道変更電極３２ａ，３２ｂが磁極凹部１ｃに相当する部分に、鉛直方向に平行に対向して配置されている。この軌道変更電極３２ａ，３２ｂによって、イオン源４から引き出され、高周波電極３を１回通過した直後のイオンビームを偏向することで軌道を変更する。軌道変更電極３２ａには例えば正電位、軌道変更電極３２ｂには軌道変更電極３２ａの逆電位となる負電位を与えた場合、正電荷を持つイオンビームは図９に示す変更前軌道７ａから変更後軌道７ｂへ変更することができる。また、極性を変えることで反対方向へ軌道を変更させることができる。
【００５５】
なお、軌道変更電極３２ａ，３２ｂは高周波電極３内に設置しても問題ない。
【００５６】
また、軌道変更電極３２ａ，３２ｂの設置位置は何週目でも構わないが、周回を重ねるごとにエネルギーが増加し、偏向に必要な電圧が増加することから、イオン源４からの引き出し後１周以内の位置が最も適切である。
【００５７】
その他の構成・動作は前述した実施例１の加速器および粒子線照射装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【００５８】
本発明の実施例２の加速器および粒子線照射装置においても、前述した実施例１の加速器および粒子線照射装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００５９】
また、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、イオン源４から引き出されたイオンビームの軌道変更用の電場を発生させる軌道変更電極３２ａ，３２ｂを用いることにより、電場のＯＮ／ＯＦＦや強度の変更により軌道の変更を高速で行うことができ、変更に要する時間を短くすることができる。
【００６０】
更に、入射軌道調整部６は、イオン源４から引き出し後１周以内の範囲であることで、偏向に要する電圧が高くなる前に軌道を偏向することができ、より容易に軌道の変更を行うことができる。
【００６１】
＜実施例３＞  
本発明の実施例３の加速器および粒子線照射装置を図１０を用いて説明する。図１０に、入射軌道調整部６に軌道変更電磁石を配置した本実施例の円形加速器の構成の断面の概略図を示す。
【００６２】
図１０に示すように、本実施例の加速器では、イオンビームの取り出しエネルギーに応じてイオン源４からの引き出し時から後のタイミングでイオンビームの軌道を変更するために、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、実施例１の角度調整器３１に替わって、イオン源４から引き出された直後のイオンビームに対向して配置された環状の軌道変更電磁石３３が磁極凹部１ｃに相当する部分に配置されている。この軌道変更電磁石３３は、磁極ギャップ４３方向に空間を開けて対向して配置されている。この軌道変更電磁石３３によって、イオン源４から引き出され、高周波電極３を１回通過した直後のイオンビームを偏向することで軌道を変更する。軌道変更電磁石３３により発生する磁場は図１０の紙面上に垂直な方向に発生する。発生する磁場の極性は、取り出すイオンビームのエネルギーに合わせて変更する。
【００６３】
なお、軌道変更電磁石３３の設置位置は何週目に設置しても構わないが、周回を重ねるごとにエネルギーが増加し、偏向に必要な磁場が増加することから、イオン源４からの引き出し後１周以内の位置が最も適切である。
【００６４】
その他の構成・動作は前述した実施例１の加速器および粒子線照射装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【００６５】
本発明の実施例３の加速器および粒子線照射装置においても、前述した実施例１の加速器および粒子線照射装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００６６】
また、イオンビームの軌道を入射軌道調整部６内で変更する変更部として、イオン源４から引き出されたイオンビームの軌道変更用の磁場を発生させる軌道変更電磁石３３を用いることにより、磁場のＯＮ／ＯＦＦや強度の変更により軌道の変更を高速で行うことができ、変更に要する時間を短くすることができる。
【００６７】
更に、入射軌道調整部６は、イオン源４から引き出し後１周以内の範囲であることで、偏向に要する磁場が増加する前に軌道を偏向することができ、より容易に軌道の変更を行うことができる。
【００６８】
＜その他＞  
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えことが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…磁極
１ａ，１ｂ…磁極凸部
１ｃ…磁極凹部
２…局所磁場発生部
３…高周波電極（加速部）
４…イオン源
５…円環状コイル
６…入射軌道調整部
７…ビーム周回軌道
７ａ…変更前軌道
７ｂ…変更後軌道
１０…真空容器
１１…セプタム
１５…高周波電源
２０…加速器
２１…接地電極
３１…角度調整器（変更部）
３１ａ…モータ
３１ｂ…取り付け軸
３２ａ，３２ｂ…軌道変更電極（変更部）
３３…軌道変更電磁石（変更部）
４０…治療台
４１…主磁場
４２…局所磁場
４３…磁極ギャップ
４４…取り出し位置
４５…患者
５０…制御装置
６０…ビーム輸送系
７０…照射装置
１００…粒子線照射装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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