JPH10294200A - 加速器の制御装置 - Google Patents

加速器の制御装置

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JPH10294200A
JPH10294200A JP11510197A JP11510197A JPH10294200A JP H10294200 A JPH10294200 A JP H10294200A JP 11510197 A JP11510197 A JP 11510197A JP 11510197 A JP11510197 A JP 11510197A JP H10294200 A JPH10294200 A JP H10294200A
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JP
Japan
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electromagnet
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JP11510197A
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Yasuji Morii
保次 森井
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビームのエネルギーに完全に同期をとれた入
出射トリガ信号が供給できる加速器の制御装置を提供す
ることである。 【解決手段】 周波数パターンメモリ14は、磁場クロ
ック発生器13で検出したシンクロトロン2の偏向電磁
石5における磁場の値に対応した磁場クロックに基づい
て、シンクロトロン2の加速周波数の基準値パターンを
高周波電源15に出力して加速周波数を制御する。ま
た、タイマ16は、磁場クロック発生器13で検出した
磁場クロックに基づいて、シンクロトロン2の加速周波
数と同期をとった入出射用トリガ信号を入出射電磁石電
源17に出力しビームの入出射を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子やイオン等の
荷電粒子を加速するための加速器の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、加速器は、電子やイオンあるい
は陽子等の荷電粒子(ビーム)を加速するものであり、
入射器からシンクロトロンにビームを入射して加速し、
ビーム輸送系を介して出射する。
【0003】図5は、そのような加速器の制御装置のブ
ロック構成図である。まず、加速器は、ビームを入射す
るための入射器1と、入射器1から入射されたビームを
加速するためのシンクロトロン2と、シンクロトロン2
で加速された高エネルギーのビームを輸送するためのビ
ーム輸送系3とから構成される。すなわち、入射器1か
らのビームは、入射電磁石4によりシンクロトロン2に
入射されシンクロトロン2内を回転する。その際には偏
向電磁石5でビームが曲げられ、四極電磁石6でビーム
を収束させる。また、高周波加速空洞7でビームを加速
する。このようにして、シンクロトロン2で加速された
ビームは、出射電磁石8によりビーム輸送系3に出射さ
れ各々の輸送系電磁石9を介して出力される。
【0004】このような加速器は制御装置10で制御さ
れる。偏向電磁石5には偏向電磁石電源11から電流電
源が供給され、この電流電源によりビームの曲りが制御
される。すなわち、偏向電磁石電源11は電磁石電源用
パターンメモリ12からの基準値により制御され、その
基準値に従ってビームの曲りは制御される。
【0005】また、磁場クロック発生器13は偏向電磁
石5の磁場の値に対応する磁場クロックを検出するもの
であり、周波数用パターンメモリ14はこの磁場クロッ
クに基づいて加速周波数の基準値パターンを出力する。
周波数用パターンメモリ14からの加速周波数の基準値
パターンは高周波電源15に入力され、高周波加速空洞
7にその基準値パターンに従った高周波を供給する。
【0006】一方、タイマ16は、入射電磁石4へのビ
ームの入射タイミングを決める入射トリガ信号及び出射
電磁石8からのビームの出射タイミングを決める出射ト
リガ信号をそれぞれ入出射電磁石電源17に出力する。
【0007】ここで、ビームのエネルギーと周波数と
は、次の(1)式の関係がある。fは周波数、hはハー
モニック数、cは光の速度、Cは周長、Tは粒子の運動
エネルギー、m0は粒子の静止質量である。
【0008】
【数1】
【0009】また、ビームのエネルギーT(運動量に換
算)と偏向電磁石の磁場Bとは偏向半径ρを用いて、次
の(2)式で表される。 T=0.3Bρ …(2)
【0010】このように、磁場BとエネルギーT、周波
数fとエネルギーTは、他のパラメータが装置固有の定
数なので、一方が決まれば他方が決まる。このため、偏
向電磁石5の磁場を読み取り磁場クロック発生器13か
ら磁場クロックを取り出して、周波数用パターンメモリ
14のクロックとして用いることで、磁場と加速周波数
との同期をとっている。
【0011】一方、入射電磁石4及び出射電磁石8はパ
ルス運転するので、点呼のタイミング信号が必要である
ので、タイマ16にてそのタイミングで入出射トリガ信
号を出力するようにしている。この場合、タイマ16は
偏向電磁石電源11の実時間のクロックによるか、偏向
電磁石電源11の電流パターンとの同期をとるかにより
入出射トリガ信号を出力するようにしている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来におい
ては、偏向電磁石電源11の実時間のクロックまたは偏
向電磁石電源11の電流パターンとの同期により入出射
トリガ信号を出力しているので、実際のエネルギーTと
の同期は完全にはとれていない。このため、特に早い繰
り返しのシンクロトロン2では、入射出射のタイミング
信号(入出射トリガ信号)はビームのエネルギーとの同
期がとれず、ショットごとにビームのエネルギーがずれ
ることになる。
【0013】ビームのエネルギーがずれたままビーム輸
送系3で送ると、ビームの位置のずれになる。これは、
特にガン治療用の加速器では患部への照射に際して、位
置ずれをおこし、正常部位の誤照射にもつながる。この
ように、従来の加速器の制御装置10ではビームのエネ
ルギーに完全に同期をとれたタイミング信号が供給でき
なかった。
【0014】本発明は、ビームのエネルギーに完全に同
期をとれた入出射トリガ信号が供給できる加速器の制御
装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
加速器の制御装置は、ビームを入射するための入射電磁
石及びビームを出射するための出射電磁石に電流を供給
する入出射電磁石電源と、ビームを加速するための高周
波加速空洞に電力を供給するための高周波電源と、シン
クロトロンの偏向電磁石における磁場の値に対応した磁
場クロックを検出する磁場クロック発生器と、磁場クロ
ック発生器で検出した磁場クロックに基づいてシンクロ
トロンの加速周波数の基準値パターンを高周波電源に出
力する周波数パターンメモリと、磁場クロック発生器で
検出した磁場クロックに基づいてシンクロトロンの加速
周波数と同期をとった入出射用トリガ信号を入出射電磁
石電源に出力するタイマとを備えたものである。
【0016】請求項1の発明に係わる加速器の制御装置
では、周波数パターンメモリは、磁場クロック発生器で
検出したシンクロトロンの偏向電磁石における磁場の値
に対応した磁場クロックに基づいて、シンクロトロンの
加速周波数の基準値パターンを高周波電源に出力して加
速周波数を制御する。また、タイマは、磁場クロック発
生器で検出した磁場クロックに基づいて、シンクロトロ
ンの加速周波数と同期をとった入出射用トリガ信号を入
出射電磁石電源に出力しビームの入出射を制御する。
【0017】請求項2の発明に係わる加速器の制御装置
は、請求項1の発明において、タイマは、磁場クロック
に代えて高周波電源から高周波加速空洞に出力される加
速周波数に基づいて、シンクロトロンの加速周波数と同
期をとった入出射用トリガ信号を出力するようにしたも
のである。
【0018】請求項2の発明に係わる加速器の制御装置
では、請求項1の発明のタイマの作用に代えて、タイマ
は、高周波電源から高周波加速空洞に出力される加速周
波数に基づいて、シンクロトロンの加速周波数と同期を
とった入出射用トリガ信号を出力する。
【0019】請求項3の発明に係わる加速器の制御装置
は、請求項1または請求項2の発明において、入出射電
磁石電源の基準値として複数個の基準値を設け、基準値
を切り替えられるようにしたものである。
【0020】請求項3の発明に係わる加速器の制御装置
では、請求項1または請求項2の発明の作用に加え、入
出射電磁石電源の基準値を切り替えてビームの出射エネ
ルギーを制御する。
【0021】請求項4の発明に係わる加速器の制御装置
は、請求項3の発明において、ビーム輸送系の電磁石電
源の基準値として複数個の基準値を設け、基準値を切り
替えられるようにしたものである。
【0022】請求項4の発明に係わる加速器の制御装置
では、請求項3の発明の作用に加え、ビーム輸送系の電
磁石電源の基準値を切り替えてビームの出射エネルギー
を制御する。
【0023】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示すブロック構成図
である。この第1の実施の形態は、図5に示した従来例
に対し、タイマ16は、磁場クロック発生器13で検出
した磁場クロックに基づいてシンクロトロン2の加速周
波数と同期をとった入出射用トリガ信号を入出射電磁石
電源17に出力するようにしたものである。その他の構
成は、図5に示した従来例と同一であるので、同一要素
には同一符号を付しその説明は省略する。
【0024】図1において、タイマ16には、磁場クロ
ック発生器13で検出された磁場クロックが入力され、
その磁場クロックに基づいて入出射用トリガ信号を入出
射電磁石電源17に出力する。一方、周波数パターンメ
モリ14にも磁場クロック発生器13で検出された磁場
クロックが入力され、その磁場クロックに基づいて加速
周波数の基準値パターンが高周波電源15に出力され
る。従って、タイマ16から出力される入出射用トリガ
信号は、シンクロトロン2の加速周波数と同期をとった
入出射用トリガ信号となる。
【0025】すなわち、磁場クロック発生器13は偏向
電磁石5の磁場Bをモニターしている。いま、図2に示
すように磁場Bが変化したとすると、その変化に対応し
て磁場クロックを出力する。一方、周波数パターンメモ
リ14は、後述するように磁場Bに対応する周波数デー
タが記憶されており、磁場クロックの変化に応じて、図
2に示すような周波数の基準値パターンを発生する。高
周波電源15は、この周波数の基準値パターンに基づい
て高周波加速空洞7に大電力高周波を供給することにな
る。
【0026】また、タイマ4には、後述するように入射
トリガ信号及び出射トリガ信号を出力する周波数が予め
定められており、周波数パターンメモリ14から出力さ
れる周波数の基準値パターンがその予め定められた周波
数になったときに入射トリガ信号または出射トリガ信号
を出力する。これに応じて、ビーム入射時に入射電磁石
4が通電し、ビーム出射時に出射電磁石8が通電する。
【0027】図3は、周波数パターンメモリ14の周波
数データ及びタイマ16のタイミング用メモリの説明図
である。図3(a)に示すように、周波数パターンメモ
リ14には、磁場Bに対応する周波数データが格納さ
れ、磁場クロックに応じてデータを出力する。一方、図
3(b)に示すように、タイミング用メモリには入出射
トリガ信号を出力したい周波数に対応するアドレスのビ
ットを予め設定しておく。これにより、周波数の基準値
パターンがその値となった時刻に入出射トリガ信号を出
力することになる。
【0028】図3では入射時のデータn1の周波数の時
に、入出射電磁石電源17のチャンネルch1から入射
トリガ信号が出力されるようにビットを立てている。こ
れにより入射トリガ信号を出力し、入射電磁石4を決め
られた周波数、すなわちエネルギーと同期をとって通電
する。また、出射時のデータn2の周波数の時に、入出
射電磁石電源17のチャンネルch2から出射トリガ信
号が出力されるようにビットを立てている。これにより
出射トリガ信号を出力し出射電磁石8を決められた周波
数、すなわちエネルギーと同期をとって通電する。
【0029】このように、第1の実施の形態では、磁場
クロック発生器13からの偏向電磁石5の磁場Bの値に
対応した磁場クロックに基づいて、周波数パターンメモ
リ14から加速周波数の基準値パターンを発生し、同じ
磁場クロックでタイマ16を動作させて、タイマ16の
入出射トリガ信号と加速周波数の同期を完全にとり、ビ
ームのエネルギーTと入出射トリガ信号との同期を完全
にとる。従って、エネルギーと入出射のタイミングの同
期がとれ、ショットごとのエネルギーのバラツキを防ぐ
ことができる。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。図4は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック
構成図である。この第2の実施の形態は、図1に示した
第1の実施の形態に対し、タイマ16は、磁場クロック
に代えて前記高周波電源から前記高周波加速空洞に出力
される加速周波数に基づいて、シンクロトロンの加速周
波数と同期をとった入出射用トリガ信号を出力するよう
にしたものである。その他の構成は、図1に示した第1
の実施の形態と同一であるので、同一要素には、同一符
号を付しその説明は省略する。
【0031】図4に示すように、磁場クロックでタイマ
16を動かす代わりに、高周波電源15からの加速周波
数fそのものを分岐してクロックとしてタイマ16を動
作させる。この場合もタイミングの同期がとれ、ショッ
トごとのエネルギーのバラツキを防ぐことができる。
【0032】ここで、第1の実施の形態及び第2の実施
の形態では、入出射電磁石電源17は、タイマ16から
の入出射トリガ信号により入射電磁石4または出射電磁
石8に対し一定の基準電源を供給するようにしている
が、入出射電磁石電源17の基準値として複数の基準値
を記憶するメモリを設け、基準値を切り替えができるよ
うに構成する。これによりショットごとの基準値を切り
換えて、ビーム出射エネルギーを容易に可変できる。
【0033】また、同様に、第1の実施の形態及び第2
の実施の形態において、ビーム輸送系3の輸送系電磁石
9の電磁石電源(図示は省略している)の基準値として
複数の基準値を記憶するメモリを設け、それらの基準値
を切換えるように構成することも可能である。これによ
り、ビーム輸送系3まで含めて、ショットごとの基準値
を切り換えて、ビーム出射エネルギーを容易に可変でき
る。
【0034】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ビ
ームのエネルギーと入出射トリガ信号(タイミング信
号)との同期がとれ、ショットごとのビームのエネルギ
ーのバラツキを防ぐことができる。これにより、ビーム
輸送系下流でのビームの位置ずれを防ぐことができ、安
定したビームを供給できる。これはとくに患者の患部に
ビームを照射する粒子線がん治療装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の動作を説明するた
めの特性図。
【図3】本発明の第1の実施の形態における周波数パタ
ーンメモリの周波数データ及びタイマのタイミング用メ
モリの説明図。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示すブロック構成
図。
【図5】従来における加速器の制御装置のブロック構成
図。
【符号の説明】
1 入射器 2 シンクロトロン 3 ビーム輸送系 4 入射電磁石 5 偏向電磁石 6 四極電磁石 7 高周波加速空洞 8 出射電磁石 9 輸送系電磁石 10 制御装置 11 偏向電磁石電源 12 電磁石電源用パターンメモリ 13 磁場クロック発生器 14 周波数用パターンメモリ 15 高周波電源 16 タイマ 17 入出射電磁石電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射器からシンクロトロンにビームを入
    射して加速しビーム輸送系を介して出射するようにした
    加速器の制御装置において、前記ビームを入射するため
    の入射電磁石及び前記ビームを出射するための出射電磁
    石に電源を供給する入出射電磁石電源と、前記ビームを
    加速するための高周波加速空洞に電源を供給するための
    高周波電源と、前記シンクロトロンの偏向電磁石におけ
    る磁場の値に対応した磁場クロックを検出する磁場クロ
    ック発生器と、前記磁場クロック発生器で検出した磁場
    クロックに基づいて前記シンクロトロンの加速周波数の
    基準値パターンを前記高周波電源に出力する周波数パタ
    ーンメモリと、前記磁場クロック発生器で検出した磁場
    クロックに基づいて前記シンクロトロンの加速周波数と
    同期をとった入出射用トリガ信号を前記入出射電磁石電
    源に出力するタイマとを備えたことを特徴とする加速器
    の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記タイマは、前記磁場クロックに代え
    て前記高周波電源から前記高周波加速空洞に出力される
    加速周波数に基づいて、前記シンクロトロンの加速周波
    数と同期をとった入出射用トリガ信号を出力するように
    したことを特徴とする請求項1に記載の加速器の制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記入出射電磁石電源の基準値として複
    数個の基準値を設け、前記基準値を切り替えられるよう
    にしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載
    の加速器の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記ビーム輸送系の電磁石電源の基準値
    として複数個の基準値を設け、前記基準値を切り替えら
    れるようにしたことを特徴とする請求項3に記載の加速
    器の制御装置。
JP11510197A 1997-04-18 1997-04-18 加速器の制御装置 Pending JPH10294200A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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