超导磁铁及带电粒子束治疗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2014年5月20日申请的日本专利申请第2014-104485号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种超导磁铁及带电粒子束治疗装置。
【背景技术】
[0003]例如，以往传输带电粒子束的射束传输线路中，在有带电粒子束通过的射束导管内通过偏转电磁铁产生磁场，由此使带电粒子束偏转。此时，为了使带电粒子束高精度偏转，需要将偏转电磁铁内射束导管内的磁通密度均匀化。其中，为了实现磁通密度的均匀化及电磁铁的小型化，专利文献I中公开有将超导磁铁用作射束传输线路的电磁铁的内容。
[0004]专利文献1:日本特开2011-72717号公报
[0005]然而，由于超导磁铁的磁动势较大，有时使配置于电磁铁内的磁极引起磁饱和。此时，磁极之间的磁通密度在电磁铁的中央位置附近尤为变大，且使均匀性下降。对此，能够考虑到例如通过在磁极的对置面设置凹凸形状来实现磁通密度的均匀化，但以该方法只能获得相对于特定大小的磁通密度的效果，一旦磁通密度的大小发生变化就无法维持均匀性。
【发明内容】
[0006]本发明是为了解决这种课题而做出的，其目的在于提供一种能够提高磁极之间的磁通密度的均匀性的超导磁铁及带电粒子束治疗装置。
[0007]为解决上述课题，本发明所涉及的超导磁铁具备:环状的主线圈；一对磁极，分别具有沿主线圈的轴线方向隔开对置的平面即对置面，且配置于主线圈的内周侧；及校正线圈，配置于一对磁极之间O
[0008]本发明所涉及的超导磁铁中，校正线圈配置于环状主线圈的内周侧的一对磁极之间。由此，基于主线圈的磁通密度通过基于校正线圈的磁通密度得到校正，且能够提高磁极之间的磁通密度的均匀性。即，通过将各磁极的对置面分别作为平面，在能够对应广泛的磁通密度的变化的状态下，能够提高磁极之间的磁通密度的均匀性。
[0009]并且，本发明所涉及的超导磁铁可以具备至少一对校正线圈。由此，能够进一步提高磁极之间的磁通密度的均匀性。
[0010]并且，本发明所涉及的超导磁铁中，在与电流的流动方向垂直的剖面，校正线圈的轴线方向的宽度可以比与校正线圈的轴线方向正交方向的宽度更窄。由此，能够将基于校正线圈的磁通密度集中在较窄的区域，因此能够有效地提高磁极之间的磁通密度的均匀性。
[0011]并且，本发明所涉及的超导磁铁中，还可以具备支承主线圈且支承校正线圈的支承部。由此，支承部能够支承校正线圈且加固主线圈，因此针对以将主线圈向外侧扩张的方式作用的扩张力，能够抑制主线圈的变形。
[0012]并且，本发明所涉及的带电粒子束治疗装置具有上述超导磁铁。由此，基于主线圈的磁通密度通过基于校正线圈的磁通密度得到校正，且能够提高磁极之间的磁通密度的均匀性。
[0013]并且，本发明所涉及的带电粒子束治疗装置具备使带电粒子束偏转的偏转电磁铁及扫描带电粒子束的扫描电磁铁，作为相比扫描电磁铁设置于带电粒子束的下游侧的偏转电磁铁可以使用上述超导磁铁。由此，即便将超导磁铁用作设置于扫描电磁铁的下游侧的偏转电磁铁，也能够提高偏转电磁铁的磁极之间的磁通密度的均匀性。
[0014]发明效果
[0015]根据本发明能够提高磁极之间的磁通密度的均匀性。
【附图说明】
[0016]图1为表示本发明所涉及的带电粒子束治疗装置的一实施方式的概要图。
[0017]图2为表示本发明所涉及的超导磁铁的一实施方式的概要图。
[0018]图3为表示射束导管内的磁通密度的概要图。
[0019]图4为表示支承部的平面形状的概要图。
[0020]图5为图4中V-V线剖面图。
[0021]图6为表示比较例所涉及的超导磁铁的概要图。
[0022]图7为表示比较例所涉及的超导磁铁引起磁饱和的状态的概要图。
[0023]符号说明
[0024]图中:1_超导磁铁，2-主线圈，3-磁极，3a_对置面，4-校正线圈，4a_剖面，5-支承部，20-偏转电磁铁，21-扫描电磁铁，100-带电粒子束治疗装置，C3-主线圈的轴线，C4-校正线圈的轴线。
【具体实施方式】
[0025]以下，参考附图对本发明的实施形态进行详细说明。另外，所谓“上游”、“下游”分别表示，所射出的带电粒子束的上游(加速器侧)及下游(患者侧)。
[0026]如图1所示，带电粒子束治疗装置100为用于通过放射线疗法进行癌症治疗等的装置，其具备:加速器11，加速带电粒子以射出带电粒子束；照射喷嘴12，将带电粒子束照射到被照射体；射束传输线路13，将从加速器11射出的带电粒子束传输至照射喷嘴12 ;降能器18，设置于射束传输线路13，且通过降低带电粒子束的能量来调整带电粒子束的射程；及多个电磁铁25，设置于照射喷嘴12及射束传输线路13。本实施方式中，作为加速器11采用回旋加速器，但并不限于此，也可以是产生带电粒子束的其他产生源，例如同步加速器、同步回旋加速器、直线加速器等。
[0027]带电粒子束治疗装置100中，对治疗台22上的患者P的肿瘤(被照射体)照射从加速器11射出的带电粒子束。带电粒子束通过将带有电荷的粒子高速加速而成，例如有质子束、重粒子(重离子)束等。本实施方式所涉及的带电粒子束治疗装置100通过所谓的扫描法照射带电粒子束，沿深度方向将被照射体虚拟分割(切分)，对于每个切分平面(层)层上的照射范围照射带电粒子束。
[0028]另外，作为基于扫描法的照射方式例如有点式扫描照射及光栅式扫描照射。点式扫描照射为，若对照射范围即一个点结束照射，则停止一次射束(带电粒子束)的照射，待做好对于下一点的照射准备之后再对下一个点进行照射的方式。而光栅式扫描照射为对于同一层的照射范围中途不中断照射而连续照射射束的方式。如此，光栅式扫描照射对同一层的照射范围连续地照射射束，因此不同于点式扫描照射，照射范围不是由多个点构成。
[0029]照射喷嘴12安装于能够绕治疗台22旋转360度的旋转机架23的内侧，通过旋转机架23能够移动到任意的旋转位置。照射喷嘴12中包含聚焦电磁铁19和射束导管28。
[0030]射束传输线路13具有供带电粒子束通过的射束导管14。射束导管14的内部保持真空状态，抑制构成传输中的带电粒子束的带电粒子因空气等散射。
[0031]并且，射束传输线路13具有:ESS (Energy Select1n System) 15，从自加速器11射出的具有规定能量宽度的带电粒子束中选择性地取出比规定的能量宽度窄的能量宽度的带电粒子束；BTS(Beam Transport System) 16，将具有通过ESS15选取的能量宽度的带电粒子束以保持能量的状态进行传输；及GTS (Gantry Transport System) 17，从BTS16朝向旋转机架23传输带电粒子束。
[0032]降能器18通过降低通过带电粒子束的能量来调整该带电粒子束的射程。患者P的身体表面到被照射体即肿瘤为止的深度，根据患者P有所不同，因此向患者P照射带电粒子束时，需要调整带电粒子束的到达深度即射程。降能器18通过调整以恒定能量从加速器11射出的带电粒子束的能量来调整带电粒子束适当到达位于患者P体内的规定深度的被照射体。对于每个被照射体切分的层，进行基于这种降能器18的带电粒子束的能量调整。
[0033]电磁铁25在射束传输线路13设有多个，将该带电粒子束调整为，能够通过磁场在射束传输