(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子加速器実機の真空チェンバと同一形状の計測用チェンバと、実機の真空チェンバに付帯する偏向電磁石と同一形状で且つ該実機の偏向電磁石に直列接続した計測用偏向電磁石と、両偏向電磁石に対して励磁電流を給電する電源装置と、計測用チェンバ内部に配置した測定コイルと、該測定コイルに生じる電流を測定する電流測定器と、該電流測定器からの信号、及び予め設定したデータに基づき電源装置を調整する制御装置とを備えてなることを特徴とする磁場補償機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粒子加速器に用いる磁場補償機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は重粒子線治療装置の一例を示すものであり、この重粒子線治療装置は、原子のイオン化によって重粒子ｅを発生させる重イオン源１と、該重イオン源１で発生した重粒子ｅを加速する線形加速器２と、該線形加速器２から出射される重粒子ｅを周回させて更に加速するシンクロトロン主加速器３と、当該主加速器３により所定の速度にまで加速した重粒子ｅを照射室へ導き且つ照射野形成装置４を介して対象物へ照射するビーム輸送ライン５とを備えている。
【０００３】
主加速器３は、高周波電場で重粒子ｅを加速する高周波加速空洞、並びに図３に示すような筒状の真空チェンバ６を無端状に連結したもので、真空チェンバ６の外部には、重粒子ｅに周回軌道を保持させるための偏向電磁石が複数設置されている。
【０００４】
偏向電磁石は、図３に示すように、真空チェンバ６の内部を進行中の重粒子ｅに対して直交する方向へ磁場Ｂを作用させ、当該重粒子ｅの軌道を曲げるように構成されている。
【０００５】
重粒子線治療装置では、主加速器３の大きさによってその内部に蓄積することができる重粒子ｅの量が定まるため、たとえば、主加速器３での重粒子ｅの蓄積量に対し、微小単位時間あたりに対象物へ照射すべき重粒子ｅの量が少ない場合には、主加速器３を短い周期で繰り返し運転して、対象物への重粒子ｅの照射量が満たされるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主加速器３を短い周期で運転すると、偏向電磁石の急激な励磁、あるいは消磁に起因する渦電流が真空チェンバ６に発生し、偏向電磁石を再励磁する際に、当該偏向電磁石から重粒子ｅへ作用させるべき磁場Ｂが渦電流の影響によって乱れ、重粒子ｅに周回軌道を保持させにくくなる。
【０００７】
そこで、従来は、真空チェンバ６の板厚を減少することによって、渦電流の発生を抑制していたが、このような部材寸法の減少は、真空チェンバ６外部が大気圧であるので、強度確保の点で自ずと限界がある。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、渦電流に起因した磁場の乱れを抑制可能な磁場補償機構を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁場補償機構では、粒子加速器実機の真空チェンバと同一形状の計測用チェンバと、実機の真空チェンバに付帯する偏向電磁石と同一形状で且つ該実機の偏向電磁石に直列接続した計測用偏向電磁石と、両偏向電磁石に対して励磁電流を給電する電源装置と、計測用チェンバ内部に配置した測定コイルと、該測定コイルに生じる電流を測定する電流測定器と、該電流測定器からの信号、及び予め設定したデータに基づき電源装置を調整する制御装置とを備えている。
【００１０】
本発明の磁場補償機構においては、直列接続した実機の偏向電磁石と計測用偏向電磁石に対して、単一の電源装置から励磁電流を給電することにより、実機の真空チェンバ及び計測用チェンバに同等の磁場が作用するようにし、各偏向電磁石の急激な励磁や消磁によって真空チェンバに生じる磁場の変化を、計測用チェンバ内部の測定コイルに生じる電流の変化として電流測定器により求め、制御装置が、電流測定器からの信号、及び予め設定したデータに応じて、電源装置から偏向電磁石へ給電すべき励磁電流を増加させ、実機の真空チェンバに作用する磁場の乱れの抑制を図る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００１２】
図１は本発明の磁場補償機構の実施の形態の一例を示すものであり、図中、図２及び図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１３】
この磁場補償機構は、実機（図２参照）の主加速器３の真空チェンバ６と同一形状の計測用チェンバ７と、真空チェンバ６に付帯する偏向電磁石８と同一形状で実機の偏向電磁石８に直列に接続した計測用偏向電磁石９と、偏向電磁石８，９に対して励磁電流を給電する電源装置１０と、計測用チェンバ７の内部に配置した測定コイル１１と、電流測定器１２、及び制御装置１３を備えている。
【００１４】
なお、図１において、偏向電磁石８，９は、そのコイルだけを図示してヨークを省略している。
【００１５】
実機の偏向電磁石８のコイル巻き始め端、並びに計測用偏向電磁石９のコイル巻き終り端は、それぞれ電源装置１０に接続され、また、偏向電磁石８のコイル巻き終り端は、計測用偏向電磁石９のコイル巻き始め端に接続されている。
【００１６】
電流測定器１２には、測定コイル１１が接続されており、電流測定器１２は、計測用偏向電磁石９を励磁したときに測定コイル１１に生じる電流を測定して、電流値信号１２ｓを出力するように構成されている。
【００１７】
制御装置１３には、短い周期で偏向電磁石８の励磁、及び消磁を繰り返した際に生じる磁場Ｂの乱れを解消するために偏向電磁石８へ給電すべき励磁電流の値のデータが、繰り返し周期、並びに磁場の乱れの大きさに応じて予め設定されており、制御装置１３は、当該データと電流測定器１２からの電流値信号１２ｓとに基づき、各偏向電磁石８，９への励磁電流を増加させる指令信号１３ｓを電源装置１０に対して出力するように構成されている。
【００１８】
図１に示す磁場補償装置では、主加速器３の運転にあたり、電源装置１０から実機の偏向電磁石８に対して励磁電流を給電すると、それと同一値の励磁電流が計測用偏向電磁石９にも給電され、これら偏向電磁石８，９によって、チェンバ６，７に磁場Ｂが作用する。
【００１９】
また、短い周期で偏向電磁石８，９の励磁、及び消磁を繰り返すと、チェンバ６，７に発生する渦電流の影響によって、偏向電磁石８，９を再励磁する際に、磁場Ｂが乱される傾向を呈する。
【００２０】
このとき、電流測定器１２で測定される測定コイル１１の電流値が、磁場Ｂに応じて変化する。
【００２１】
更に、電流測定器１２からの電流値信号１２ｓ、及び予め設定されたデータに基づき、制御装置１３が電源装置１０に対して、偏向電磁石８，９へ給電すべき励磁電流を増加させる指令信号１３ｓを出力し、偏向電磁石８，９からチェンバ６，７に対して作用させるべき磁場Ｂを補償する。
【００２２】
これにより、渦電流の影響による磁場Ｂの乱れが抑制され、真空チェンバ６の板厚を減少させずに、重粒子ｅの周回軌道を保持することができる。
【００２３】
なお、本発明の磁場補償機構は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明を医療用以外の種々のリング加速器に用いること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の磁場補償機構によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００２５】
（１）直列接続した実機の偏向電磁石と計測用偏向電磁石に対して、単一の電源装置から励磁電流を給電することにより、実機の真空チェンバ及び計測用チェンバに同等の磁場が作用するようにし、各偏向電磁石の急激な励磁や消磁によって真空チェンバに生じる磁場の変化を、計測用チェンバ内部の測定コイルに生じる電流の変化として電流測定器により求め、制御装置が、電流測定器からの信号、及び予め設定したデータに応じて、電源装置から偏向電磁石へ給電すべき励磁電流を増加させるので、実機の真空チェンバに作用する磁場の乱れを、効果的に抑制することができる。
【００２６】
（２）これにより、真空チェンバの板厚を減少させずに、真空チェンバの内部を進行する粒子の軌道を所定位置に保持させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁場補償機構の実施の形態の一例を示す概念図である。
【図２】重粒子線治療装置の一例を示す概念図である。
【図３】図２における主加速器と重粒子の関係を示す概念図である。
【符号の説明】
３            主加速器（粒子加速器実機）
６            真空チェンバ
７            計測用チェンバ
８            偏向電磁石
９            計測用偏向電磁石
１０          電源装置
１１          測定コイル
１２          電流測定器
１２ｓ        電流値信号
１３          制御装置
【図１】
0004341147.tif 000002
【図２】
0004341147.tif 000003
【図３】
0004341147.tif 000004