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公開番号2024086081
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022200988
出願日2022-12-16
発明の名称加速器用電磁石、加速器、及び粒子線治療システム
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類H05H 7/10 20060101AFI20240620BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】従来に比べて高エネルギー荷電粒子の軌道と低エネルギー荷電粒子の軌道とのずれを小さくすることが可能な、加速器用電磁石とそれを備えた加速器及び粒子線治療システムを提供する。
【解決手段】リターンヨーク42、およびリターンヨーク42に固定された一対の磁極41を有し、リターンヨーク42は、荷電粒子ビームの出射軌道と交差する領域にリターンヨーク孔43が形成されており、リターンヨーク孔43は、通過する荷電粒子ビームのエネルギーに応じて当該リターンヨーク孔43の形状が異なるように構成することで、その内部の磁場分布を調整する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
エネルギーの異なる荷電粒子ビームを生成する加速器用の電磁石であって、
前記電磁石は、リターンヨーク、および前記リターンヨークに固定された一対の磁極を有し、
前記リターンヨークは、前記荷電粒子ビームの出射軌道と交差する領域に孔が形成されており、
前記孔は、通過する前記荷電粒子ビームのエネルギーに応じて当該孔の形状が異なるように構成することで、その内部の磁場分布を調整する
加速器用電磁石。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
請求項１に記載の加速器用電磁石において、
前記孔は、その内部の磁場が、低エネルギー側の前記荷電粒子ビームが通過する領域の磁場が高エネルギー側の前記荷電粒子ビームが通過する領域の磁場に比べて強い
加速器用電磁石。
【請求項３】
請求項２に記載の加速器用電磁石において、
前記孔は、前記低エネルギー側の垂直方向のギャップが前記高エネルギー側の垂直方向のギャップに比べて狭い
加速器用電磁石。
【請求項４】
請求項３に記載の加速器用電磁石において、
前記孔は、その壁面形状が、前記低エネルギー側と前記高エネルギー側とを直線でつなぐ傾斜型をしている
加速器用電磁石。
【請求項５】
請求項３に記載の加速器用電磁石において、
前記孔は、その壁面形状が、前記低エネルギー側と前記高エネルギー側とがステップ状に接続されている
加速器用電磁石。
【請求項６】
請求項３に記載の加速器用電磁石において、
前記孔は、その内側に、１枚以上の鉄板の取り付け及び／又は取り外しが可能である
加速器用電磁石。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の加速器用電磁石を備えた加速器。
【請求項８】
請求項７に記載の加速器を備えた粒子線治療システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器用電磁石、加速器、及び粒子線治療システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、小型で、かつ可変エネルギーのビームの取出しが可能な加速器とそれを備えた粒子線治療システムの一例として、周波数変調が可能であり、ビームを加速する加速高周波を印加する加速高周波印加装置と、加速高周波とは周波数が異なり、ビームを取出すための取出し高周波を印加する高周波キッカと、２極以上の極数の磁場成分を含み、少なくとも四極磁場成分を含む高次磁場よりなる擾乱磁場領域を形成するピーラ磁場領域、リジェネレータ磁場領域と、磁性体のシム、および内周側セプタムコイル導体、外周側セプタムコイル導体、コイル導体接続部、コイル口出し部を有するセプタム電磁石と、を備えている、ことが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、シンクロサイクロトロンにおいて、低エネルギーの荷電粒子を高エネルギー荷電粒子軌道に近づけるような補正コイルを設けて、異なるエネルギー粒子がほぼ同一位置で出射軌道に乗るようにした装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－３８７９７号公報
特開２０２１－１４１０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加速器は、電子、陽子、イオンなどの荷電粒子を高速に加速する装置である。
【０００６】
加速器は原子核・素粒子物理実験、放射性核種製造、粒子線治療等に用いられる。このうち、粒子線治療装置では、円形加速器が使われることが一般的である。
【０００７】
円形加速器は、大きく二種類に分けられる。一つは、磁場と粒子を加速させる電場の周波数とを調整しながら軌道半径を一定に保って荷電粒子を加速するシンクロトロンであり、もう一つは、固定の磁場と電場で軌道半径を大きくしながら荷電粒子を加速するサイクロトロンである。このようなサイクロトロンの一種として、荷電粒子の加速に同期するよう電場の周波数を調整するシンクロサイクロトロンもある。
【０００８】
シンクロトロンでは可変エネルギーの荷電粒子を取り出せるが、サイクロトロンは一般的に単一エネルギーの荷電粒子を取り出す。サイクロトロンはシンクロトロンに比べ装置を小さくすることができるが、単一エネルギーの荷電粒子を取り出したあとに、荷電粒子を衝突させてエネルギーを変更させるデグレータと呼ばれる装置を設置するのが一般的であったため、ビーム利用効率が低下する、との課題があった。
【０００９】
これに対し、サイクロトロンのような固定磁場を生成する加速器で可変のエネルギー粒子を取り出すアイデアが特許文献１－２に記載されている。
【００１０】
サイクロトロン型の円形加速器において、固定磁場中では、高エネルギーの荷電粒子と低エネルギーの荷電粒子の軌道半径が異なるため、荷電粒子軌道の下流側へ進むにつれて水平方向の高エネルギー荷電粒子の軌道と低エネルギー荷電粒子の軌道とのずれが拡大する。加速器を出た全エネルギーの荷電粒子は輸送用電磁石を通ってターゲットまで運ばれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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