圆形加速器以及粒子线治疗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及圆形加速器(circular accelerator)以及使用其的粒子线治疗装置(1n therapy system)。
【背景技术】
[0002]通常,在照射将带电粒子加速而得到的高能(high energy)的线束(beam)来进行治疗的粒子线治疗装置中，需要根据照射部位和深度来调整照射线束的体内射程。
[0003]在这样的粒子线治疗装置中，主要使用圆形加速器。该圆形加速器中，可以考虑通过改变出射的线束能量(beam energy)而对照射线束(irradiat1n beam)的体内射程进行调整的可变能量(variable energy)照射方法。
[0004]例如，在用出射用设备实现与回旋线束(circulating beam)的分离(separat1n)后,用偏转角更大的例如切割电磁铁(septum magnet)那样的其他出射用设备使得向反方向偏转。
[0005]此外，可以考虑通过控制向圆形加速器的高频加速空洞施加的高频电压的参数(parameter),使从回旋轨道取出的带电粒子的出射电流变更,生成照射线束的方法。作为粒子线治疗装置的现有技术，有JP2012 - 22776A。此外，作为圆形加速器的现有技术，有JP2011 — 198748A。
[0006]然而，在上述圆形加速器和粒子线治疗装置中，根据线束的能量，回旋的线束的尺寸(纵横宽度)变化。特别是，在想要以线束的尺寸大的低能量出射线束的情况下，无法充分确保圆形加速器内的构成设备与线束之间的空间上的宽绰(以下称作余隙(clearance))，无法将线束稳定出射。因此，为了减少由于构成设备而消失的线束(即，为了稳定出射)，可以考虑增大余隙，但会新产生圆形加速器自身变大的问题。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的实施方式是为了解决上述课题而做出的，目的在于提供能够在维持圆形加速器自身的紧凑性的同时，以范围广的能量将线束稳定出射的圆形加速器以及粒子线治疗装置。
[0008]为了达成上述目的，本实施方式的圆形加速器的特征在于，具备:使线束入射的入射用偏转器；使从上述入射用偏转器入射的上述线束回旋而形成回旋轨道的偏转电磁铁；每当上述线束入射就改变上述线束相对于上述回旋轨道中心的位置的入射轨道调整用电磁铁；当线束出射时调整励磁量并将从上述线束的稳定区域偏离的共振区域的上述线束取出的取出用电磁铁；以及将从上述共振区域取出的上述线束取出到外部的出射用偏转器；使上述线束从上述回旋轨道的内侧入射，并且使上述线束向上述回旋轨道的外侧出射。
[0009]此外，本实施方式的圆形加速器的特征在于，具备:使线束入射的入射用偏转器；使从上述入射用偏转器入射的上述线束回旋而形成回旋轨道的偏转电磁铁；每当上述线束入射则改变上述线束相对于上述回旋轨道中心的位置的入射轨道调整用电磁铁；当线束出射时调整励磁量并将从上述线束的稳定区域偏离的共振区域的上述线束取出的取出用电磁铁；以及将从上述共振区域取出的上述线束取出到外部的出射用偏转器；使上述线束从上述回旋轨道的外侧入射，并且使上述线束向上述回旋轨道的内侧出射。
[0010]本实施方式的粒子线治疗装置的特征在于，具备圆形加速器、前级加速器以及照射装置，该圆形加速器具有:使线束入射的入射用偏转器；使从上述入射用偏转器入射的上述线束回旋而形成回旋轨道的偏转电磁铁；每当上述线束入射则改变上述线束相对于上述回旋轨道中心的位置的入射轨道调整用电磁铁；当线束出射时调整励磁量并将从上述线束的稳定区域偏离的共振区域的上述线束取出的取出用电磁铁；以及将从上述共振区域取出的上述线束取出到外部的出射用偏转器；该前级加速器配置在上述圆形加速器的内侧，对上述入射用偏转器入射加速了的上述线束；该照射装置配置在上述圆形加速器的外侧，将由上述出射用偏转器取出的上述线束向照射对象照射。
[0011]此外，本实施方式的粒子线治疗装置的特征在于，具备:圆形加速器、前级加速器以及照射装置，该圆形加速器具有:使线束入射的入射用偏转器；使从上述入射用偏转器入射的上述线束回旋而形成回旋轨道的偏转电磁铁；每当上述线束入射则改变上述线束相对于上述回旋轨道中心的位置的入射轨道调整用电磁铁；当线束出射时调整励磁量并将从上述线束的稳定区域偏离的共振区域的上述线束取出的取出用电磁铁；以及将从上述共振区域取出的上述线束取出到外部的出射用偏转器；该前级加速器配置在上述圆形加速器的外侧，对上述入射用偏转器入射加速了的上述线束；该照射装置配置在上述圆形加速器的内侧，将由上述出射用偏转器取出的上述线束向照射对象照射。
[0012]根据本实施方式，能够在不损害圆形加速器自身的线束的稳定性且维持紧凑性的同时，将范围广的能量下的线束稳定出射。
【附图说明】
[0013]图1是表示第I实施方式的重粒子线治疗装置的概略平面图。
[0014]图2是表示图1的圆形加速器中从内周侧入射带来的多旋转入射的说明图。
[0015]图3是对于图1的圆形加速器中线束发射度(beam emittance)为250 π mm *mrad和370.mrad,分别表示各线束能量的各线束尺寸的说明图。
[0016]图4是表示图1的圆形加速器中利用三次共振的线束振幅的增大的说明图。
[0017]图5是表示图1的圆形加速器中能量为400MeV/u和140MeV/u的内侧入射的出射轨道的图。
[0018]图6是表示第I实施方式的比较例中能量为400MeV/u和140MeV/u的外侧入射的出射轨道的图。
[0019]图7是表示粒子线治疗装置的第2实施方式的概略平面图。
【具体实施方式】
[0020]以下，参照附图对圆形加速器以及粒子线治疗装置的实施方式进行说明。
[0021](第I实施方式)
[0022]图1是表示重粒子、质子等的粒子线治疗装置中的一例即重粒子治疗装置(heavy1n therapy system)的第I实施方式的概略平面图。
[0023]如图1所示，本实施方式的重粒子线治疗装置大致具有圆形加速器1、线束入射系统20和线束输送系统30。本实施方式的圆形加速器I设置在水平面内。
[0024]圆形加速器I具备6个偏转电磁铁2、6个四极电磁铁3、2个六极电磁铁4、作为入射轨道调整用电磁铁的2个调整用电磁铁5、入射用偏转器7、出射用偏转器8、高频加速装置9和控制装置14。
[0025]6个偏转电磁铁2将入射的带电粒子束偏转，形成带电粒子束的回旋轨道。6个四极电磁铁3配置在各偏转电磁铁2之间，使带电粒子束收敛或发散以使带电粒子束稳定回旋。2个六极电磁铁4分别配置在入射用偏转器7与出射用偏转器8的中间位置，激励带电粒子束的电子回旋加速振动(betatron vibrat1n)的三次共振,在相位空间(以带电粒子束的轨道的位置和角度为坐标的空间)上分割形成稳定区域和共振区域。此外，各四极电磁铁3以及各六极电磁铁4由用于在带电粒子束出射时调整它们的励磁量、将从带电粒子束的稳定区域偏离的共振区域的带电粒子束缓慢取出的取出用电磁铁构成。
[0026]2个调整用电磁铁5在带电粒子束的入射期间，按入射的每个定时使带电粒子束向相对于回旋轨道的中心不同的位置入射。入射用偏转器7配置在2个调整用电磁铁5之间，使由后述的前级加速器21加速了的带电粒子束入射。出射用偏转器8使带电粒子束偏转以用于出射。高频加速装置9是产生用于将带电粒子束加速或减速的高频电场的装置。
[0027]控制装置14由未图示的计算机、存储装置、各种电源电路等电路构成。控制装置14对全部的四极电磁铁3以及全部的六极电磁铁4的励磁量进行控制，在带电粒子束出射时调整励磁量。
[0028]另外，图1中，从控制装置14向全部的四极电磁铁3和六极电磁铁4表示箭头是繁琐的，因此为了避免该情况，将从控制装置14向四极电磁铁3和六极电磁铁4的箭头各表示I个，省略其他的线。