[发明专利]同步加速器及使用了该同步加速器的粒子线治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及适于同步加速器的小型化的设备的配置和使用了该配置的同步加速器、及使用了该同步加速器的粒子线治疗装置。

背景技术

反映近年来的高龄化社会，作为癌症治疗法之一，关注对身体负担小，且能够较高地维持治疗后的生活的质量的放射线治疗。其中，使用了利用同步加速器加速的质子和碳等带电粒子束的粒子线治疗系统由于对患部的优异的剂量集中性而特别被期待。粒子线治疗系统具备向同步加速器供给粒子束的入射器、将带电粒子束加速到近似光速的同步加速器、使从同步加速器取出的带电粒子束与患部的位置及形状一致地照射到患者上的照射装置。期望促进粒子线治疗系统的普及且实现这些装置的小型化、低成本化。

作为从上述同步加速器取出粒子束的方法之一具有被称为缓慢取出法(共鸣取出法)的取出方法。若使用缓慢取出方法，则与带电粒子束在环绕同步加速器一周期间取出全部的粒子束的快速取出法不同，能够在多周中慢慢地取出带电粒子束。取出的粒子束主要用于粒子线治疗或物理学实验。

图4表示现有的同步加速器的第一例子。同步加速器200具备：用于入射利用前级加速器101事先加速的粒子束的入射用偏转装置201(SM，ESI)；用于使入射的粒子束偏转而旋转的偏转电磁铁202(BM)；为了使粒子束稳定地旋转，并且防止粒子束尺寸的增大，在水平方向上使粒子束聚束的聚束用四极电磁铁203(QF)；在水平方向上使粒子束发散的发散用四极电磁铁204(QD)；使粒子束加速、减速的高频加速空腔205(RF-Cavity)；用于在进行缓慢取出时形成粒子束振动(电子加速器振动)的稳定界限的共鸣激励用多极电磁铁206(SXFr，SXDr；在图2中只记载一块)；用于增大粒子束振动振幅而超过稳定界限的出射用高频装置207(RF-KO)；为了将加速、减速了的粒子束导向照射装置303而使粒子束轨道偏转，进而从同步加速器取出粒子束的第一出射用偏转器208(ESD)、第二出射用偏转器209(SM1)。

在利用缓慢取出方法从该同步加速器取出粒子束时，通过共鸣激励用多极电磁铁206引起共鸣，形成稳定旋转界限(分界线)，利用出射用高频装置207增大粒子束的振幅而将粒子束导向上述稳定旋转界限的外侧。被导向稳定旋转界限外侧的粒子束进一步增大振幅，进入第一出射用偏转器208。进入第一出射用偏转器208的出射粒子束向远离旋转粒子束的方向偏转。利用第一出射用偏转器208偏转的带电粒子束利用下游的发散用四极电磁铁204进一步向水平方向外侧偏转。利用发散用四极电磁铁204向水平方向外侧偏转的带电粒子束通过偏转电磁铁202，利用下游的聚束用四极电磁铁203暂时向水平方向内侧偏转，利用第二出射用偏转器209进一步向水平方向外侧偏转，之后出射。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平10-162999号公报

非专利文献1：“DESIGN OF SYNCHROTRON AT NIRS FOR CARBON THERAPY FACILITY”，Proceedings of APAC 2004，p420-422，Gyeongju，Korea

非专利文献2：“A NOVEL PROTON AND LIGHT ION SYNCHROTRON FOR PARTICLETHERAPY“，Proceedings of EPAC 2006，p2305-2307 Edinburgh，Scot land

非专利文献3：“LATTICE DESIGN OF A CARBON-ION SYNCHROTRON FOR CANCERTHERAPY”，Proceedings of EPAC 2008，p1803-1805，Genoa，Italy

发明内容