带电粒子的射出控制装置、方法及程序制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种带电粒子的射出控制技术，即使在未实施或者未完成波束调整的状态下，也能够从同步加速器稳定地进行带电粒子束的慢引出。带电粒子的射出控制装置(10)具有：第一接收部(11)，接收对在同步加速器(20)回旋的带电粒子的电流值进行检测而得到的第一检测信号(S1)；运算处理部(16)，对该第一检测信号(S1)进行时间微分并输出波束强度相当值(D)；射出控制部(18)，输出以波束强度相当值(D)与目标值(17)一致的方式使带电粒子束(51)从同步加速器(20)向波束输送系统(30)射出的控制信号(G)。信号(G)。信号(G)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带电粒子的射出控制装置、方法及程序


[0001]本专利技术的实施方式涉及在同步加速器回旋的带电粒子的射出控制技术。

技术介绍

[0002]近年来，在工学和医学等广泛领域中应用将带电粒子(离子)供给至加速器加速使其成为高能状态的带电粒子束的研究得到推进。目前被广泛运用的加速器系统大致由离子源和线性加速器(直线加速器)和圆形加速器(同步加速器)构成，按照该顺序将带电粒子阶段性地加速。并且，在同步加速器回旋的带电粒子达到规定的能量后使射出控制装置进行动作，将从回旋轨道变更了行进方向的带电粒子束引出到波束输送系统。
[0003]从同步加速器引出带电粒子束的射出控制装置按规格分类为快引出(fast extraction)和慢引出(slow extraction)。“快引出”是指将在同步加速器回旋的带电粒子的集团(束)在一圈所需的时间内全部引出的方法。
[0004]与此相对，“慢引出”是指一边使在同步加速器回旋一边一点一点地引出带电粒子的波束的方法。因此，通过“慢引出”照射的带电粒子束与“快引出”的情况相比，能够经过多次回旋一点一点地引出波束。
[0005]在粒子束治疗装置向病灶扫描照射带电粒子束的情况下等，需要以波束强度的变动减少的方式从同步加速器引出带电粒子束。并且，为了监视稳定的强度的带电粒子束供给到波束输送系统，在治疗室的照射端口或者波束输送系统的至少一个设置波束强度监视器，检测带电粒子的波束强度。并且，将该检测值反馈给射出控制装置，以使该检测值成为预先设定的值的方式适当控制从同步加速器引出的带电粒子的波束强度。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2017
‑
112021号公报

技术实现思路

[0009]然而，在现场安装加速器系统及粒子束治疗装置或进行系统维护的情况下，进行各种设备的调整作业。该调整作业有时一边从同步加速器进行带电粒子束的慢引出一边实施。但是，有时在波束输送系统的调整未完成时，不能使带电粒子束到达设置在治疗室的照射端口或者波束输送系统的监视器。在这种情况下，在上述的公知技术中，反馈控制不能发挥功能，所以不能从同步加速器稳定地进行带电粒子束的慢引出。
[0010]可是，波束输送系统的调整内容之一是以使带电粒子束穿过管内的中心而且波束的尺寸达到目标值的方式逐渐调整电磁铁的电流值的波束调整作业。因此，如果将波束强度控制为一定值的带电粒子束的慢引出不能稳定进行，则存在调整作业极其困难且调整时间长的问题。
[0011]本专利技术的实施方式正是考虑到这些情况而提出的，其目的是，提供一种带电粒子的射出控制技术，即使在未实施或者未完成波束调整的状态下，也能够从同步加速器稳定
地进行带电粒子束的慢速引出。
附图说明
[0012]图1是有关本专利技术的第一实施方式的带电粒子的射出控制装置的框图。
[0013]图2的(A)、(B)、(C)、(D)、(E)是说明有关实施方式的带电粒子的射出控制的时序图。
[0014]图3是有关第二实施方式的带电粒子的射出控制装置的框图。
[0015]图4是说明有关第一实施方式的带电粒子的射出控制方法及射出控制程序的流程图。
[0016]图5是说明有关第二实施方式的带电粒子的射出控制方法及射出控制程序的流程图。
具体实施方式
[0017](第一实施方式)
[0018]下面，根据附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是有关本专利技术的第一实施方式的带电粒子的射出控制装置10A(下面，简称为“射出控制装置10A”)的框图。这样的射出控制装置10A(10)具有：第一接收部11，接收对在同步加速器20回旋的带电粒子的电流值进行检测而得到的第一检测信号S1；运算处理部16，对该第一检测信号S1进行至少包含时间微分的运算，并输出波束强度相当值D；射出控制部18，输出控制信号G，该控制信号G以波束强度相当值D与目标值17a一致的方式使带电粒子束51从同步加速器20向波束输送系统30射出。
[0019]并且，射出控制装置10A(10)具有噪声滤波器15，在通过运算处理部16对第一检测信号S1进行时间微分的前级，将第一检测信号S1中所含的噪声成分去除。并且，还设置有放大器(省略图示)，在输入噪声滤波器15之前，将作为模拟信号的第一检测信号S1放大。另外，经过放大的第一检测信号S1此后有时直接以模拟信号在噪声滤波器15及运算处理部16进行处理，也有时转换为数字信号之后在噪声滤波器15及运算处理部16进行处理。
[0020]这样，通过从第一检测信号S1去除噪声成分，运算处理部16的微分处理的正确性提高，如后面所述那样带电粒子束51的波束强度与波束强度相当值D的匹配性提高。另外，该运算处理部16既可以将第一检测信号S1的时间微分值设为波束强度相当值D，也可以进一步向第一检测信号S1的时间微分值乘以换算系数等而设为波束强度相当值D。
[0021]加速器系统由离子源21和直线加速器22和同步加速器20构成，按照该顺序将带电粒子分阶段地加速。并且，在同步加速器20回旋的带电粒子达到规定的能量后，在保持该能量的状态下使射出设备29进行动作，将从回旋轨道改变了行进方向的带电粒子束51引出到波束输送系统30。另外，在本说明中“能量”是指“核子所占的能量”。
[0022]离子源21除ECR(Electron Cyclotron Resonance，电子回旋共振)离子源、PIG(Penning Ionization Gauge，潘宁电离真空计)离子源这样的高频(包含微波)照射型以外，还可以举出激光照射型的离子源等，但不限于此。
[0023]直线加速器22将彼此相邻且具有反向的电场成分的多个加速电场排列成直线状，使电场方向以高频频率反复反转，将穿过加速电场的带电粒子始终仅沿一个方向加速。并
且，该直线加速器22将从离子源21入射的离子加速到规定的能量后射出至同步加速器20。
[0024]同步加速器20由高频加速空腔25、多个偏转电磁铁26、多个四极电磁铁27、电流检测器28、射出设备29构成，高频加速空腔25使从直线加速器22入射的带电粒子通过高频电力而加速；多个偏转电磁铁26产生对回旋的带电粒子赋予向心力的磁场；多个四极电磁铁27产生使回旋的带电粒子发散/收敛并控制在回旋轨道内的磁场；电流检测器28检测进行回旋的带电粒子的波束的电流值；射出设备29使围绕同步加速器20回旋的带电粒子的波束一点一点地射出到波束输送系统30。
[0025]这样构成的同步加速器20能够使从直线加速器22以低能量入射的带电粒子的波束回旋而最终加速到光速的70～80％的上限能量为止。并且，同步加速器20能够以比该上限能量的能量低的任意的能量保持进行回旋的带电粒子的波束的能量。并且，加速器控制部23以上述的带电粒子的波束的加速正确进行的方式联动离子源21、直线加速器22及同步加速器20而进行控制。
[0026]另外，在波束输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种带电粒子的射出控制装置，其具有：第一接收部，接收对在同步加速器回旋的带电粒子的电流值进行检测而得到的第一检测信号；运算处理部，对所述第一检测信号进行至少包含时间微分的运算，并输出波束强度相当值；射出控制部，输出以所述波束强度相当值与目标值一致的方式使带电粒子束从所述同步加速器向波束输送系统射出的控制信号。2.根据权利要求1所述的带电粒子的射出控制装置，其中，所述射出控制装置具有噪声滤波器，在进行所述时间微分之前，将所述第一检测信号中所含的噪声成分去除。3.根据权利要求1或2所述的带电粒子的射出控制装置，其中，所述射出控制装置具有：第二接收部，接收对射出至所述波束输送系统的所述带电粒子束的强度进行检测而得到的第二检测信号；切换部，对于将所述波束强度相当值及所述第二检测信号的哪一个输入所述射出控制部进行切换，所述射出控制部在输入所述第二检测信号的情况下，输出以所述第二检测信号与目标值一致的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小泷幸平，松本宗道，古川卓司，水岛康太，
申请(专利权)人：东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：