JPH0922800A - 線形加速器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電子線照射用のビーム取出窓がＸ
線照射用の電子線により破壊されるのを防止するととも
に、Ｘ線照射用の電子線がターゲットを通過せずに照射
されるのを防止することを目的とするものである。 【解決手段】 １本の定在波加速管１１の両側に、Ｘ線
照射用偏向マグネット部１５と電子線照射用偏向マグネ
ット部１４とを別々に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば放射線治
療等に用いられ、電子線及びＸ線の照射を行う線形加速
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は従来の放射線治療用の線形加速
器の一例を示す構成図である。図において、１は加速
管、２は加速管１の一端部に設けられている電子銃、３
は加速管１の他端部に設けられ、電子線を偏向（ここで
はほぼ２７０゜）する偏向マグネット部、４は偏向マグ
ネット部３から電子線を取り出すためのビーム取出窓で
あり、このビーム取出窓４は、電子線の減衰が微弱な金
属製薄膜により構成されており、偏向マグネット部３内
に対して外部の大気圧を支えている。

【０００３】５は偏向マグネット部３の外部にビーム取
出窓４に対向して設けられ、電子線の照射によりＸ線を
発生する金属製のターゲット、６はターゲット５と相互
にその位置を入れ替え可能に設けられているスキャッタ
ラ、７はＸ線の照射野（照射する領域）を規定するコリ
メータ、８は電子線の照射野を規定する付属品である。

【０００４】次に、動作について説明する。加速管１の
一端にある電子銃２から発射された電子は、マイクロ波
の流れる真空の加速管１を通過することにより、そのマ
イクロ波電界によって加速される。加速された電子線
は、加速管１の他端の偏向マグネット部３により使用可
能な方向にその進路を曲げられ、ビーム取出窓４から取
り出される。

【０００５】Ｘ線照射時には、取り出された電子線をタ
ーゲット５と呼ばれる金属にぶつけて制動Ｘ線に変換
し、コリメータ７と呼ばれる絞りによって照射野を規定
して照射する。一方、電子線照射時には、ターゲット５
とスキャッタラ６とを入れ替え、そこを通過させること
によって電子線を適当に散乱させ、専用の付属品８によ
って照射野を規定して照射する。ここで、Ｘ線照射時に
は、電子線照射時より遥かに大きいビーム電流が電子銃
２より発射され、ビーム取出窓４から取り出される必要
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の線形加速器においては、偏向マグネット部３内
の真空空間と大気圧の外部とを遮る金属性の薄膜、即ち
ビーム取出窓４をＸ線用の多大なビーム電流が通過する
ため、ビーム取出窓４が破損し易く、これにより真空が
破れ、場合によってはその他の主要部品も交換が必要と
なることがあるという問題点があった。また、ＣＰＵの
不具合によって、Ｘ線用のビーム電流が流れているにも
かかわらずビーム線束上にターゲット５が置かれていな
ければ、必要以上の電子線が照射される恐れがあるとい
う問題点もあった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、ビーム取出窓
の破損を防止することができるとともに、ターゲットの
配置ミスをなくすことができる線形加速器を得ることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る線
形加速器は、加速管、この加速管の一端部に設けられて
いる電子線照射用電子銃、加速管の他端部に設けられて
いるＸ線照射用電子銃、加速管の他端部に設けられ、電
子線照射用電子銃から発射され加速管で加速された電子
線を偏向する電子線照射用偏向マグネット部、加速管の
一端部に設けられ、Ｘ線照射用電子銃から発射され加速
管で加速された電子線を偏向するＸ線照射用偏向マグネ
ット部、このＸ線照射用偏向マグネット部に設けられて
いるターゲット、電子線照射用偏向マグネット部に設け
られている金属薄膜製のビーム取出窓、及びこのビーム
取出窓に対向しているスキャッタラを有する加速器本体
を備えたものである。

【０００９】請求項２の発明に係る線形加速器は、ガン
トリ回転軸を中心として回転可能なガントリ部と、この
ガントリ部に設けられているとともに加速器本体が搭載
さてれおりガントリ回転軸に直交する回転軸を中心に回
動可能なＣアーム部とを備えたものである。

【００１０】請求項３の発明に係る線形加速器は、Ｘ線
照射用偏向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット
及び低エネルギー用ターゲットが並べて取り付けられて
いるものである。

【００１１】請求項４の発明に係る線形加速器は、高エ
ネルギー用及び低エネルギー用ターゲットに対向して設
けられ、高エネルギー用ターゲットからのＸ線照射時と
低エネルギー用ターゲットからのＸ線照射時とで照射野
のずれを合わせるように移動可能なコリメータを備えた
ものである。

【００１２】請求項５の発明に係る線形加速器は、Ｘ線
照射用偏向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット
及び低エネルギー用ターゲットが並べて取り付けられて
おり、ガントリ部には、Ｃアーム部に対して独立して移
動可能なコリメータが取り付けられているものである。

【００１３】請求項６の発明に係る線形加速器は、加速
管の一節の長さが、電子線の向きに応じて調整可能に構
成されているものである。

【００１４】請求項７の発明に係る線形加速器は、加速
管の電子の通る通路と空洞との間の出入口の大きさが一
節の長さに応じて調整可能になっているものである。

【００１５】

【作用】請求項１の発明においては、１本の加速管の両
側に、Ｘ線照射用偏向マグネット部と電子線照射用偏向
マグネット部とを別々に設けたので、電子線照射用のビ
ーム取出窓がＸ線照射用の電子線により破壊されるのが
防止され、またＸ線照射用の電子線がターゲットを通過
せずに照射されるのも防止される。

【００１６】請求項２の発明においては、ガントリ部の
駆動とＣアーム部の駆動との組み合わせにより、電子線
及びＸ線の照射部をそれぞれ所定の位置にスムーズに移
動させることができる。

【００１７】請求項３の発明においては、Ｘ線照射用偏
向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット及び低エ
ネルギー用ターゲットを並べて取り付けることにより、
Ｘ線のエネルギーを多段に切り替えることができる。

【００１８】請求項４の発明においては、コリメータを
移動させることにより、高エネルギー用ターゲットから
のＸ線照射時と低エネルギー用ターゲットからのＸ線照
射時とで照射野のずれを合わせることができるととも
に、幾何学的半影を小さくすることができる。

【００１９】請求項５の発明においては、Ｘ線照射用偏
向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット及び低エ
ネルギー用ターゲットを並べて取り付け、ガントリ部に
は、Ｃアーム部に対して独立して移動可能なコリメータ
を取り付けることにより、高エネルギー用ターゲットか
らのＸ線照射時と低エネルギー用ターゲットからのＸ線
照射時とで照射野のずれを合わせることができるととも
に、幾何学的半影を小さくすることができる。

【００２０】請求項６の発明においては、加速管の一節
の長さを、電子線の向きに応じて調整することにより、
電子線の向きが変わっても、効率的に電子線を加速する
ことができる。

【００２１】請求項７の発明においては、加速管の電子
の通る通路と空洞との間の出入口の大きさを、一節の長
さに応じて調整することにより、空洞の容積が変化して
も容易に共振を保つことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施例１．図１はこの発明の実施例１による線形加速器
の加速器本体を示す構成図である。図において、１１は
ガントリ部（図示せず）に搭載されている定在波加速
管、１２は加速管１１の一端部に設けられている電子線
照射用電子銃、１３は加速管１１の他端部に設けられて
いるＸ線照射用電子銃、１４は加速管１１の他端部に設
けられている電子線照射用偏向マグネット部、１５は加
速管１１の一端部に設けられているＸ線照射用偏向マグ
ネット部、１６はＸ線照射用偏向マグネット部１５に設
けられているターゲット、１７は電子線照射用偏向マグ
ネット部１４に設けられている金属薄膜製のビーム取出
窓、１８はビーム取出窓１７に対向しているスキャッタ
ラ、Ｃはアイソセンタである。

【００２３】また、加速管１１は、ガントリ回転軸に対
して垂直であり、かつその中央部がガントリ回転軸に最
も近くなるように配置されている。さらに、各偏向マグ
ネット部１４，１５は２７０°より小さい角度だけ電子
線を偏向し、これによってガントリ回転軸上の一点にビ
ームを向かわせることができる。

【００２４】このような線形加速器では、Ｘ線照射用の
ターゲット１６と電子線照射用のビーム取出窓１７とを
加速管１１の両端部に離して別々に設けたので、Ｘ線照
射用の大きいビーム電流がビーム取出窓１７の金属薄膜
を通過することはなく、従ってビーム取出窓１７の破損
が防止される。また、Ｘ線照射用の電子線がターゲット
１６を通らずに照射されることも防止される。

【００２５】実施例２．図２はこの発明の実施例２によ
る線形加速器を示す構成図、図３は図２の斜視図であ
る。図において、２１は内側に円弧状の案内部２１ａが
形成されているガントリ部、２２は案内部２１ａに沿っ
て回動可能なＣアーム部であり、このＣアーム部２２に
は、上記実施例１と同様の加速器本体が搭載されてい
る。また、図３において、２１Ａはガントリ部の回転中
心であるガントリ回転軸、２２Ａは図の位置におけるＣ
アーム部の回転軸である。

【００２６】このような構成により、電子線照射部及び
Ｘ線照射部を所定の位置にスムーズに移動させ、電子線
及びＸ線をそれぞれ所定の方向から被照射体に照射する
ことができる。また、Ｃアームライナックの機械的技術
の一部を援用することができる。

【００２７】実施例３．次に、この発明の実施例３につ
いて説明する。従来、Ｘ線のエネルギーを多段とする場
合には、高エネルギー用のターゲットと低エネルギー用
のターゲットとを用意し、照射モードが高エネルギーＸ
線、低エネルギーＸ線及び電子線のいずれであるかによ
って、２種のターゲット及びスキャッタラの入れ替えを
行っていたが、上記実施例１のように加速管１１に対し
てターゲット１６を固定すると、その入れ替えが困難に
なる。

【００２８】そこで、この実施例３では、図４に示すよ
うに、Ｘ線を多段とするために、高エネルギー用ターゲ
ット１６ａと低エネルギー用ターゲット１６ｂとを、ガ
ントリ回転軸に垂直な同一平面内のガントリ回転軸から
等距離の点に並べて取り付けている。この場合、Ｘ線照
射用偏向マグネット部１５の磁界の制御によって、電子
線がそれぞれ所定のターゲット１６ａ，１６ｂに当た
り、しかもそれぞれの延長線がガントリ回転軸上の同じ
点を通るようにすることもできる。

【００２９】また、これによる照射野のずれは、図５な
いし図７に示すようなコリメータリーフ２４の駆動によ
って合わせることとする。さらに詳しく説明すると、コ
リメータ２３は、照射野限定手段であり、その内部に図
５のような鉛のピース、即ちコリメータリーフ２４の集
合体を有している。これらのコリメータリーフ２４は、
被照射部の形状等に応じて図５（ａ），（ｂ）のように
開閉（駆動）され、照射野を形作るものである。

【００３０】通常、被照射部２５は図３のアイソセンタ
Ｃの位置に固定されるのに対して、この実施例３のよう
にＸ線の発射位置が変化すれば、照射野にずれが生じて
しまう。従って、この実施例３では、図６及び図７のよ
うに、コリメータリーフ２４による開口位置を２３Ａ，
２３Ｂのように変化させている。このとき、厳密には、
ターゲット１６ａ，１６ｂ側から見た被照射部２５の見
え方が異なることから、コリメータリーフ２４の開き方
を少し変えている。

【００３１】実施例４．なお、上記実施例３ではコリメ
ータリーフ２４の駆動により照射野のずれを合わせた
が、例えば図８及び図９に示すように、コリメータ２３
全体を移動させて照射野を合わせてもよく、コリメータ
リーフ２４による幾何学的半影を小さくすることができ
る。

【００３２】ここで、幾何学的半影には、図１０に示す
ように、ターゲット１６ａ，１６ｂ上のある点から発し
たＸ線がコリメータリーフ２４により遮られてしまうこ
とにより起こるものと、図１１に示すように、コリメー
タリーフ２４の照射野を決める面が、コリメータリーフ
２４の位置に拘わらず常に、ターゲット１６ａ，１６ｂ
の中心を通る直線内の線分の集合体となってはいないも
のについて起こるものとがある。即ち、図１１に示すよ
うに、駆動や断面のとり方によって、コリメータリーフ
２４の端面が一点鎖線の状態となり、ターゲット１６
ａ，１６ｂの中心から発射されたＸ線が、遮蔽されるに
十分でない距離の鉛内部を通過し減衰して到達するアイ
ソセンタ平面上の点が存在する。幾何学的半影の要素の
うち、図１０のような要素は避けるのは困難である。

【００３３】通常、図５に示すようなマルチリーフタイ
プのコリメータ２３では、図１２に示すように、リーフ
相互の接触面２４ａが中央を除いて円錐面となっている
テーパ方式のコリメータリーフ２４を使用し、幾何学的
半影の要素を無くしている。なお、図１２において、２
３Ａは各リーフ共通のリーフ駆動回転軸である。しか
し、図１２のような装置では、上記実施例３のようにＸ
線の発射位置が変更されると、コリメータリーフ２４の
開き方を変えて対応しようとしても、幾何学的半影が現
れてしまう。

【００３４】これに対して、この実施例４のように、コ
リメータ２３全体を移動させることにより、どちらのタ
ーゲット１６ａ，１６ｂの場合でも、幾何学的半影を小
さくすることができる。

【００３５】実施例５．次に、図１３はこの発明の実施
例５による線形加速器を示す構成図である。この実施例
５では、Ｘ線を多段とするために、高エネルギー用ター
ゲット１６ａと低エネルギー用ターゲット１６ｂとが、
Ｃアーム部２２の回転面内のアイソセンタＣから等距離
の点に並べて配置されている。そして、コリメータ２３
は、ガントリ部２１に直接取り付けられており、かつＣ
アーム部２２とは独立して移動可能になっている。

【００３６】このような構成では、まず低エネルギーＸ
線照射時には、図１３のように、コリメータ２３に低エ
ネルギー用ターゲット１６ｂが対向するように、Ｃアー
ム部２２及びコリメータ２３が配置される。また、高エ
ネルギーＸ線照射時には、図１４に示すようにＣアーム
部２２及びコリメータ２３が配置される。さらに、電子
線照射時には、図１５に示すようにＣアーム部２２及び
コリメータ２３が配置されるとともに、コリメータ２３
が全開状態にされ、コリメータ２３の下部に付属品８
（図１７）が取り付けられる。

【００３７】このような線形加速器によっても、上記実
施例４と同様に、コリメータリーフ２４による幾何学的
半影を小さくすることができる。

【００３８】実施例６．次に、図１６はこの発明の実施
例６による線形加速器の加速管の縦断面図である。図に
おいて、３１は内部の真空を保持する外筒、３２は外筒
３１内に複数設けられ、電界を形成する壁部であり、こ
れら壁部３３は、互いの間隔が調整可能、即ち一節の長
くが調整可能になっている。３３は電子線の通る通路、
３４は通路３２の周囲に設けられている空洞、３５は通
路３２と空洞３４との間の出入口を開閉する開閉手段、
３６は隣接する壁部３３間に設けられている駆動の接点
である。

【００３９】通常、加速管内の一節が電子の速さに比例
した所定の長さになっているとき、電子線が効率的に加
速される。従って、加速管内の一節の長さは、電子銃に
近い側で短く、照射部に近い側では長くなっている。こ
れに対し、この実施例６では、加速管内の電子線の向き
の変化に対応して、一節の長さを変化させ、空洞３４の
容積を変化させる。また、空洞３４の容積が変化しても
共振を保つように、通路３２と空洞３４との間の出入口
の大きさを開閉手段により調整する。従って、電子線の
向きが変わっても効率的に電子線を加速することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
線形加速器は、１本の加速管の両側に、Ｘ線照射用偏向
マグネット部と電子線照射用偏向マグネット部とを別々
に設けたので、電子線照射用のビーム取出窓がＸ線照射
用の電子線により破壊されるのを防止することができ、
またＸ線照射用の電子線がターゲットを通過せずに照射
されるのを防止することができ、信頼性を向上させるこ
とができるなどの効果を奏する。

【００４１】請求項２の発明の線形加速器は、ガントリ
回転軸を中心として回転可能なガントリ部に、ガントリ
回転軸に直交する回転軸を中心に回動可能なＣアーム部
を設け、このＣアーム部に加速器本体を搭載したので、
上記請求項１の発明と同様の効果に加えて、ガントリ部
の駆動とＣアーム部の駆動との組み合わせにより、電子
線及びＸ線の照射部をそれぞれ所定の位置にスムーズに
移動させることができるという効果を奏する。

【００４２】請求項３の発明の線形加速器は、Ｘ線照射
用偏向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット及び
低エネルギー用ターゲットを並べて取り付けたので、上
記請求項１と同様の効果に加えて、Ｘ線のエネルギーを
多段に切り替えることができるという効果を奏する。

【００４３】請求項４の発明の線形加速器は、コリメー
タを移動可能としたので、上記請求項３の発明と同様の
効果に加えて、高エネルギー用ターゲットからのＸ線照
射時と低エネルギー用ターゲットからのＸ線照射時とで
照射野のずれを合わせることができるとともに、幾何学
的半影を小さくすることができるという効果を奏する。

【００４４】請求項５の発明の線形加速器は、Ｘ線照射
用偏向マグネット部に、高エネルギー用ターゲット及び
低エネルギー用ターゲットを並べて取り付け、ガントリ
部には、Ｃアーム部に対して独立して移動可能なコリメ
ータを取り付けたので、上記請求項２の発明と同様の効
果に加えて、高エネルギー用ターゲットからのＸ線照射
時と低エネルギー用ターゲットからのＸ線照射時とで照
射野のずれを合わせることができるとともに、幾何学的
半影を小さくすることができるという効果を奏する。

【００４５】請求項６の発明の線形加速器は、加速管の
一節の長さを、電子線の向きに応じて調整可能としたの
で、上記請求項１の発明と同様の効果に加えて、電子線
の向きが変わっても、効率的に電子線を加速することが
できるという効果を奏する。

【００４６】請求項７の発明の線形加速器は、加速管の
電子の通る通路と空洞との間の出入口の大きさを、一節
の長さに応じて調整可能としたので、上記請求項６の発
明と同様の効果に加えて、空洞の容積が変化しても容易
に共振を保つことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による線形加速器の加速
器本体を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施例２による線形加速器を示す
構成図である。

【図３】 図２の斜視図である。

【図４】 この発明の実施例３による線形加速器の要部
を拡大して示す構成図である。

【図５】 実施例３で使用されるコリメータリーフの開
閉動作を説明するための説明図である。

【図６】 実施例３における照射野のずれの防止方法を
説明するための説明図である。

【図７】 図６のコリメータリーフの状態を示す説明図
である。

【図８】 この発明の実施例４による線形加速器の加速
器本体を示す構成図である。

【図９】 図８の要部を拡大して示す説明図である。

【図１０】 一般的な幾何学的半影の発生を示す説明図
である。

【図１１】 図５のようなコリメータにおける幾何学的
半影の発生を示す説明図である。

【図１２】 一般的なマルチリーフタイプのコリメータ
による幾何学的半影の防止方法を説明するための説明図
である。

【図１３】 この発明の実施例５による線形加速器の低
エネルギーＸ線照射時の状態を示す構成図である。

【図１４】 図５の高エネルギーＸ線照射時の状態を示
す構成図である。

【図１５】 図５の電子線照射時の状態を示す構成図で
ある。

【図１６】 この発明の実施例６による線形加速器の加
速管の縦断面図である。

【図１７】 従来の線形加速器の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１１ 定在波加速管、１２ 電子線照射用電子銃、１３
Ｘ線照射用電子銃、１４ 電子線照射用偏向マグネッ
ト部、１５ Ｘ線照射用偏向マグネット部、１６ ター
ゲット、１６ａ 高エネルギー用ターゲット、１６ｂ
低エネルギー用ターゲット、１７ ビーム取出窓、１８
スキャッタラ、２１ ガントリ部、２２ Ｃアーム
部、２３ コリメータ、３３ 通路、３４ 空洞。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速管、この加速管の一端部に設けられ
   ている電子線照射用電子銃、上記加速管の他端部に設け
   られているＸ線照射用電子銃、上記加速管の他端部に設
   けられ、上記電子線照射用電子銃から発射され上記加速
   管で加速された電子線を偏向する電子線照射用偏向マグ
   ネット部、上記加速管の一端部に設けられ、上記Ｘ線照
   射用電子銃から発射され上記加速管で加速された電子線
   を偏向するＸ線照射用偏向マグネット部、このＸ線照射
   用偏向マグネット部に設けられているターゲット、上記
   電子線照射用偏向マグネット部に設けられている金属薄
   膜製のビーム取出窓、及びこのビーム取出窓に対向して
   いるスキャッタラを有する加速器本体を備えていること
   を特徴とする線形加速器。
2. 【請求項２】 ガントリ回転軸を中心として回転可能な
   ガントリ部と、このガントリ部に設けられているととも
   に加速器本体が搭載さてれおり上記ガントリ回転軸に直
   交する回転軸を中心に回動可能なＣアーム部とを備えて
   いることを特徴とする請求項１記載の線形加速器。
3. 【請求項３】 Ｘ線照射用偏向マグネット部には、高エ
   ネルギー用ターゲット及び低エネルギー用ターゲットが
   並べて取り付けられていることを特徴とする請求項１又
   は請求項２記載の線形加速器。
4. 【請求項４】 高エネルギー用及び低エネルギー用ター
   ゲットに対向して設けられ、上記高エネルギー用ターゲ
   ットからのＸ線照射時と上記低エネルギー用ターゲット
   からのＸ線照射時とで照射野のずれを合わせるように移
   動可能なコリメータを備えていることを特徴とする請求
   項３記載の線形加速器。
5. 【請求項５】 Ｘ線照射用偏向マグネット部には、高エ
   ネルギー用ターゲット及び低エネルギー用ターゲットが
   並べて取り付けられており、ガントリ部には、Ｃアーム
   部に対して独立して移動可能なコリメータが取り付けら
   れていることを特徴とする請求項２記載の線形加速器。
6. 【請求項６】 加速管は、電子線の向きに応じて一節の
   長さを調整可能に構成されていることを特徴とする請求
   項１ないし請求項５のいずれかに記載の線形加速器。
7. 【請求項７】 加速管は、電子の通る通路と空洞との間
   の出入口の大きさが一節の長さに応じて調整可能になっ
   ていることを特徴とする請求項６記載の線形加速器。