本发明专利技术提供了超导电磁铁装置以及带电粒子束照射装置，其能够向等中心以连续的照射角θ照射带电粒子束，并且与以往的使用单一的超导电磁铁的超导电磁铁装置相比降低了蓄积能量。本发明专利技术涉及超导电磁铁装置具备超导电磁铁组，该超导电磁铁组包括第1超导电磁铁、和与所述第1超导电磁铁相邻地配置的第2超导电磁铁。所述第1超导电磁铁以及所述第2超导电磁铁分别生成的有效磁场区域被形成为满足规定的关系式。系式。系式。
【技术实现步骤摘要】
超导电磁铁装置以及带电粒子束照射装置
[0001]本专利技术涉及超导电磁铁装置以及带电粒子束照射装置。
技术介绍
[0002]以往，不断进行将被加速成高能量的带电粒子束对癌等恶性肿瘤进行照射来治疗恶性肿瘤的粒子射线治疗。
[0003]在专利文献1记载的粒子射线照射装置中，能够针对照射目标连续地选择照射角度，然而需要用于使巨大的照射装置旋转的旋转机架(gantry)(专利文献1)。专利文献2中公开了一种不使用旋转机架而从任意角度将带电粒子束向目标照射的带电粒子束照射装置。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]【专利文献1】日本特表2013－505757号公报
[0007]【专利文献2】日本特许第6387476号
[0008]在通过超导电磁铁将带电粒子束偏转并使其以连续的照射角θ收敛于等中心的情况下，需要在带电粒子束所经过的范围中产生一样的磁场，与通常的超导电磁铁装置相比蓄积能量(＝LI2/2：L是电感，I是电流)变大。关于蓄积能量大的超导电磁铁，由于产生磁场时的电压变高，因此一般需要进行提高电流而将电压降低到能够容许的范围的设计。然而，由于超导冷却热负荷的关系，提高电流存在界限，降低电压也存在界限。
[0009]若导致具有比较大的蓄积能量的超导电磁铁使淬火(quench)(超导特性的消失)发生，则在超导电磁铁的超导线圈产生电阻。若在那里流过线圈电流，则会发生局部的温度上升，其结果，超导线圈可能会破损。这样，在超导电磁铁中需要淬火对策。作为淬火对策，例如使用与超导线圈并联连接的保护电阻。该情况下，在淬火时产生的淬火电压(＝保护电阻
×
蓄积的淬火前的电流)由超导线圈的转储(dump)时间常数L/R(R是保护电阻。转储时间常数是消耗电流的时间。)与蓄积能量(LI2/2)而决定。
[0010]在产生一样的高磁场的超导电磁铁中，需要将与高磁场相当的磁通限制在该空间中，因此，蓄积能量变大。若蓄积能量变大，则超导线圈端子间的电压或淬火时产生的淬火电压也变大，因此，需要使蓄积能量尽可能地小。此外，在蓄积能量大的超导电磁铁中，从超导线圈发生的漏磁场也变大。
技术实现思路
[0011]因此，本专利技术的目的在于提供能够对等中心(isocenter)以连续的照射角θ进行带电粒子束的照射，并且与以往相比降低了超导电磁铁的蓄积能量的超导电磁铁装置以及具备其的带电粒子束照射装置。
[0012]本专利技术中包括以下的方式〔1〕～〔9〕。
[0013]〔方式1〕
[0014]一种超导电磁铁装置，具备超导电磁铁组，该超导电磁铁组包括第1超导电磁铁、以及与所述第1超导电磁铁相邻配置的第2超导电磁铁，其中，
[0015]所述第1超导电磁铁的被配置成隔着带电粒子束的路径的超导线圈对被构成为生成磁场朝向与带电粒子束的行进方向(X轴)正交的方向(Z轴)的第1有效磁场区域，其中，将与X轴和Z轴这二者正交的轴设为Y轴，
[0016]所述第2超导电磁铁的被配置成隔着带电粒子束的路径的超导线圈对被构成为生成磁场朝向与带电粒子束的行进方向(X轴)正交的方向(Z轴)的第2有效磁场区域，
[0017]所述第1超导电磁铁的磁场的方向与所述第2超导电磁铁的磁场的方向相同，
[0018]所述第1有效磁场区域与所述第2有效磁场区域被相邻配置，所述第2有效磁场区域的Y轴位置的绝对值大于所述第1有效磁场区域的Y轴位置的绝对值，
[0019](i)关于所述第1有效磁场区域，在XY面中，
[0020]在偏转起点Q以相对于X轴的偏转角偏转并入射到所述第1有效磁场区域的带电粒子束通过所述第1有效磁场区域被偏转，以相对于X轴的照射角θ向等中心照射，
[0021]所述第1有效磁场区域的带电粒子束的出射侧的边界上的任意的点P2位于相距所述等中心等距离r1的位置，
[0022]所述第1有效磁场区域的带电粒子束的入射侧的边界上的点P1和所述点P2位于半径r2以及中心角的圆弧上，
[0023]若将所述偏转起点Q与所述等中心之间的距离设为L，则所述偏转起点Q与所述点P1之间的距离R满足关系式(4)：
[0024]【式1】
[0025][0026](ii)关于所述第2有效磁场区域，在XY面中，
[0027]在偏转起点Q以相对于X轴的偏转角偏转并入射到所述第2有效磁场区域的带电粒子束通过所述第2有效磁场区域被偏转，以相对于X轴的照射角θ向所述等中心照射，
[0028]所述第2有效磁场区域的带电粒子束的出射侧的边界上的任意的点P4位于相距所述等中心等距离r1的位置，
[0029]所述第2有效磁场区域的带电粒子束的入射侧的边界上的点P3和所述点P4位于半径r3以及中心角的圆弧上，
[0030]所述偏转起点Q与所述点P3之间的距离R满足关系式(4a)：
[0031]【式2】
[0032][0033]〔方式2〕
[0034]根据方式1中所述的超导电磁铁装置，若将所述第1有效磁场区域中位于最靠近所述第2有效磁场区域侧的所述点P1与所述偏转起点Q的偏转角设为并将以偏转角入射到所述第1有效磁场区域的带电粒子束的相对于所述等中心的照射角θ设为θ
max
，
[0035]则所述第2有效磁场区域在XY面中针对所述第1有效磁场区域以相对于X轴的角度
倾斜，与所述第1有效磁场区域相邻配置。
[0036]〔方式3〕
[0037]根据方式1或2中所述的超导电磁铁装置，所述第1超导电磁铁的电感与所述第2超导电磁铁的电感相等。
[0038]〔方式4〕
[0039]根据方式1～3中任一方面所述的超导电磁铁装置，在所述第1超导电磁铁的超导线圈内部或者所述第2超导电磁铁的超导线圈内部装入磁极。
[0040]〔方式5〕
[0041]根据方式1～4中任一项所述的超导电磁铁装置，所述第2有效磁场区域与所述第1有效磁场区域一部分重叠。
[0042]〔方式6〕
[0043]根据方式1～4中任一项所述的超导电磁铁装置，所述超导电磁铁组还具备第3超导电磁铁，该第3超导电磁铁与所述第2超导电磁铁相邻配置，
[0044]所述第3超导电磁铁的被配置成隔着带电粒子束的路径的超导线圈对被构成为生成磁场朝向与带电粒子束的行进方向即X轴正交的方向即Z轴的第3有效磁场区域，
[0045]所述第2超导电磁铁的磁场的方向与所述第3超导电磁铁的磁场的方向相同，
[0046]所述第2有效磁场区域与所述第3有效磁场区域被相邻配置，所述第3有效磁场区域的Y轴位置的绝对值大于所述第2有效磁场区域的Y轴位置的绝对值，
[0047](iii)关于所述第3有效磁场区域，在XY面中，
[0048]在偏转起点Q以相对于X轴的偏转角偏转并入射到所述第3有效磁场区域的带电粒子束通过所述第3有效磁场区域被偏转，以相对于X轴的照射角θ向本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导电磁铁装置，具备超导电磁铁组，该超导电磁铁组包括第1超导电磁铁、以及与所述第1超导电磁铁相邻配置的第2超导电磁铁，其中，所述第1超导电磁铁的被配置成隔着带电粒子束的路径的超导线圈对被构成为生成磁场朝向与带电粒子束的行进方向即X轴正交的方向即Z轴的第1有效磁场区域，其中，将与X轴和Z轴这二者正交的轴设为Y轴，所述第2超导电磁铁的被配置成隔着带电粒子束的路径的超导线圈对被构成为生成磁场朝向与带电粒子束的行进方向即X轴正交的方向即Z轴的第2有效磁场区域，所述第1超导电磁铁的磁场的方向与所述第2超导电磁铁的磁场的方向相同，所述第1有效磁场区域与所述第2有效磁场区域被相邻配置，所述第2有效磁场区域的Y轴位置的绝对值大于所述第1有效磁场区域的Y轴位置的绝对值，(i)关于所述第1有效磁场区域，在XY面中，在偏转起点Q以相对于X轴的偏转角偏转并入射到所述第1有效磁场区域的带电粒子束，通过所述第1有效磁场区域被偏转，以相对于X轴的照射角θ向等中心照射，所述第1有效磁场区域的带电粒子束的出射侧的边界上的任意的点P2位于相距所述等中心等距离r1的位置，所述第1有效磁场区域的带电粒子束的入射侧的边界上的点P1和所述点P2位于半径r2以及中心角的圆弧上，若将所述偏转起点Q与所述等中心之间的距离设为L，则所述偏转起点Q与所述点P1之间的距离R满足关系式(4)：【式1】(ii)关于所述第2有效磁场区域，在XY面中，在偏转起点Q以相对于X轴的偏转角偏转并入射到所述第2有效磁场区域的带电粒子束通过所述第2有效磁场区域被偏转，以相对于X轴的照射角θ向所述等中心照射，所述第2有效磁场区域的带电粒子束的出射侧的边界上的任意的点P4位于相距所述等中心等距离r1的位置，所述第2有效磁场区域的带电粒子束的入射侧的边界上的点P3和所述点P4位于半径r3以及中心角的圆弧上，所述偏转起点Q与所述点P3之间的距离R满足关系式(4a)：【式2】2.根据权利要求1所述的超导电磁铁装置，其中，若将所述第1有效磁场区域中位于最靠近所述第2有效磁场区域侧的所述点P1与所述偏转起点Q的偏转角设为并将以偏转角入射到所述第1有效磁场区域的带电粒子束的相对于所述等中心的照射角θ设为θ
max
，则所述第2有效磁场区域在XY面中针对所述第1有效磁场...
【专利技术属性】
技术研发人员：古川卓司，竹下英里，原洋介，
申请(专利权)人：株式会社B点医疗，
类型：发明
国别省市：
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