本發(fā)明的實施方式涉及帶電粒子束照射裝置。

背景技術：

已知有向癌等的患者的患部照射重粒子線等帶電粒子束的帶電粒子束照射裝置。該帶電粒子束照射裝置是利用射束加速裝置對由射束產生裝置生成的帶電粒子束進行加速、并經由射束輸送裝置而通過治療室內的射束照射裝置向患部進行照射的裝置。該射束照射裝置是與作為照射目標的患部的立體形狀相配合地進行照射的裝置。在該射束照射裝置中，通過將兩組掃描電磁體、例如一組水平方向掃描電磁體以及一組垂直方向掃描電磁體以串聯(lián)的方式配置，從而沿正交的兩個方向掃描帶電粒子束。

為了向各種部位以及大小不同的癌部進行照射，期望較寬地確保能夠照射的區(qū)域(照射野)。擴寬照射野的方式大體分為兩種。一種是將串聯(lián)配置的兩組掃描電磁體的位置與帶電粒子束照射的患者的位置較大地分離的方式，另一種是提高兩組掃描電磁體輸出的磁場強度、或者延長軸長的方式。

為了確保較寬的照射野而將串聯(lián)地配置的兩組掃描電磁體與患者的位置較大地分離的情況下，設置帶電粒子束照射裝置所需的空間變大，收納這些裝置的建筑物等變大。

另一方面，在提高掃描電磁體所輸出的磁場強度或者延長軸長的情況下，射束行進方向下游的掃描電磁體的磁場產生效率降低，不能確保足夠的照射野。

現(xiàn)有技術文獻：

專利文獻：

專利文獻1：日本特開2010－125012號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本實施方式提供一種能夠抑制大型化、并且能夠確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

用于解決問題的手段

本實施方式的帶電粒子束照射裝置具備：第一掃描電磁體部，向與帶電粒子束所入射的第一方向實質上正交的第二方向偏轉上述帶電粒子束；以及第二掃描電磁體部，向與上述第一方向以及上述第二方向實質上正交的第三方向偏轉上述帶電粒子束，上述第一掃描電磁體部以及第二掃描電磁體部相對于上述第一方向并列地配置。

附圖說明

圖1是表示第一實施方式的帶電粒子束照射裝置的圖。

圖2是說明第一實施方式所使用的掃描電磁體的圖。

圖3(a)至3(c)是說明第一實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖4(a)至4(c)是說明第一實施方式的水平掃描電磁體的圖。

圖5(a)至5(c)是說明第一實施方式的變形例的掃描電磁體的圖。

圖6是表示第二實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的圖。

圖7是表示第三實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的圖。

圖8是說明第三實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖9是表示第四實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的圖。

圖10是說明第四實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖11是說明第四實施方式的水平掃描電磁體的圖。

圖12是說明第五實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖13是說明第五實施方式的水平掃描電磁體的圖。

圖14是說明第六實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖15是說明第六實施方式的水平掃描電磁體的圖。

圖16是說明第七實施方式的垂直掃描電磁體的圖。

圖17是說明第七實施方式的水平掃描電磁體的圖。

圖18是表示第八實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的圖。

圖19是第八實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的俯視圖。

圖20是第八實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體的剖面圖。

具體實施方式

參照附圖，對實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。

(第一實施方式)

在圖1中示出第一實施方式的帶電粒子束照射裝置。本實施方式的帶電粒子束照射裝置1是以帶電粒子、例如負π介子、質子、氦離子、碳離子、氖離子、硅離子、或者氬離子作為治療照射用的粒子束源的照射裝置1。

如圖1所示，帶電粒子束照射裝置1具備射束產生裝置10、射束加速裝置20、射束輸送裝置30、射束照射裝置40、以及照射控制裝置60，例如向患者的患部90照射帶電粒子束104。

射束產生裝置10產生帶電粒子束。

射束加速裝置20是將帶電粒子束104加速為規(guī)定的能量的裝置。作為該構成的一個例子，有時由前級加速裝置與后級加速裝置構成。例如，存在由直線加速器構成前級加速裝置、由同步加速器構成后級加速裝置的例子。作為構成要素，具有真空容器(配管)、高頻加速腔、射束偏轉裝置(二極電磁體)、射束集束·擴散裝置(四極電磁體)、射束軌道校正裝置(轉向電磁體)、入射裝置、出射裝置、以及控制裝置等。由于射束加速裝置20能夠采用任意的構成，因此這里不詳細敘述。作為加速器，也可以選擇回旋加速器等。

射束輸送裝置30是向被照射物、即照射治療室內的患者的患部90輸送加速后的帶電粒子束104的裝置。作為其構成要素，為真空容器(配管)、射束偏轉裝置(二極電磁體)、射束集束·擴散裝置(四極電磁體)、射束軌道校正裝置(轉向電磁體)、以及控制裝置等。

射束照射裝置40設于射束輸送裝置30的帶電粒子束出口側，對帶電粒子束104c的軌道進行調節(jié)，使得通過了射束輸送裝置30的特定能量的帶電粒子束104c準確地入射到患者的患部90的已設定的照射點902。另外，對患部90中的帶電粒子束104c的照射位置以及照射劑量進行監(jiān)視。該射束照射裝置40具有掃描電磁體401、掃描電磁體電源402、位置監(jiān)視器403、劑量計404以及劑量計電路405。

掃描電磁體401具有接收勵磁電流的控制的、進行帶電粒子束104c的垂直方向的軌道調節(jié)的一對垂直掃描電磁體401a、以及進行帶電粒子束104c的水平方向的軌道調節(jié)的一對水平掃描電磁體401b。掃描電磁體電源402具有電磁體電源402a、402b。電磁體電源402a對掃描電磁體401a供給帶電粒子束104c的掃描所需的勵磁電流。電磁體電源402b對掃描電磁體401b供給帶電粒子束104c的掃描所需的勵磁電流。之后詳細地說明一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b。

位置監(jiān)視器403輸出作為通過其的帶電粒子束104c的位置、即患者的患部90處的帶電粒子束的入射位置的指標的信號，并向照射控制裝置60發(fā)送。此外，作為位置監(jiān)視器403，能夠使用電離室式等。

劑量計404輸出與通過其的帶電粒子束104c的強度或劑量、即照射到患者的患部90的帶電粒子束的強度或劑量相對應的電信號。此外，作為劑量計404，能夠使用電離室式等。

劑量計電路405接收從劑量計404輸出的電信號，在接收的電信號達到預先設定的累積輸出值時，向照射控制裝置60發(fā)送表示患者的患部90中設定的照射點902的劑量完成的劑量完成信號。

照射控制裝置60構成為能夠記錄表示如何進行患者的治療照射的照射模式數(shù)據(jù)，并參照該照射模式數(shù)據(jù)進行帶電粒子束照射裝置1的整體控制。此外，照射模式數(shù)據(jù)是基于治療照射之前進行的治療計劃中制作的最佳照射信息而制作的。

該照射模式數(shù)據(jù)中，包括從基準位置觀察到的水平方向的相對位置以及垂直方向的相對位置、成為照射切片901的位置指標即體內深度的指標的體內射程、成為體內的射束停止寬度的指標的射束停止寬度、應向各照射點902照射的射束強度以及設定劑量，上述基準位置是對虛擬地切分患者的患部90而成的照射切片901的每一個設定的照射點902的位置指標，照射模式數(shù)據(jù)中收容有射束產生裝置10、射束加速裝置20、射束輸送裝置30、以及射束照射裝置40的一部分或全部的動作控制所需的信息。此外，射束停止寬度是由基于帶電粒子束的能量寬度的體內射程之差而產生的。另外，能夠適當?shù)刈兏丈淠Ｊ綌?shù)據(jù)的內容。

照射控制裝置60具有射束集束控制部601、能量選擇控制部602以及掃描控制部603。

掃描控制部603控制掃描電磁體電源402的輸出，調節(jié)向掃描電磁體401施加的勵磁電流，以使帶電粒子束104c入射到規(guī)定的照射點902。

(垂直掃描電磁體以及水平掃描電磁體)

接下來，詳細地說明垂直掃描電磁體以及水平掃描電磁體。如圖2所示，一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b相對于帶電粒子束104c的進行并列地配置。即，一對垂直掃描電磁體401a在垂直方向上配置，一對水平掃描電磁體401b在與一對垂直掃描電磁體401a所配置的位置相同的位置、并且在水平方向上配置。而且，一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b被配置為同時進行正交的兩個方向、即垂直方向以及水平方向的掃描。

參照圖3(a)至3(c)說明一對垂直掃描電磁體401a的詳細情況。圖3(a)表示一對垂直掃描電磁體401a的俯視圖，圖3(b)表示一對垂直掃描電磁體401a的側視圖，圖3(c)表示沿圖3(b)所示的剖切面a－a剖切的剖面圖。

一對垂直掃描電磁體401a具備中空形狀的構造體401a3、設于該構造體401a3的上側的表面的線圈部401a1、以及設于構造體401a3的下側的表面的線圈部401a2。構造體401a3可使用不會產生渦流的材料、例如非磁性金屬、frp(fiber-reinforcedplastic，纖維增強塑料)等。

線圈部401a1設于構造體401a3的上側的表面，具備鞍形的線圈401a11、設于該線圈401a11的外側的線圈401a12、以及設于該線圈401a12的外側的線圈401a13，此外，各線圈401a11、401a12、401a13由絕緣材料覆蓋。

線圈部401a2設于構造體401a3的下側的表面，具備鞍形的線圈401a21、設于該線圈402a11的外側的線圈401a22、以及設于該線圈401a22的外側的線圈401a23，此外，各線圈401a21、401a22、401a23由絕緣材料覆蓋。勵磁電流流經各線圈401a11～401a13、401a21～401a23，從而在垂直方向上產生磁場。此外，在圖3(a)至3(c)中，在上側以及下側分別設有三個線圈，但也可以分別設有一個、兩個、或者四個以上。此外，在圖3(c)中，附圖標記104c表示帶電粒子束。

參照圖4(a)至4(c)說明一對水平掃描電磁體401b的詳細情況。圖4(a)表示一對水平掃描電磁體401b的俯視圖，圖4(b)表示一對水平掃描電磁體401b的側視圖，圖4(c)表示沿圖4(b)所示的剖切面a－a剖切的剖面圖。

一對水平掃描電磁體401b具備設于一對垂直掃描電磁體401a的外側的中空形狀的構造體401b3、設于該構造體401b3的一對側面中的一個側面的線圈部401b1、以及設于構造體401b3的另一個側面的線圈部401b2。構造體401b3與構造體401a3同樣地使用不會產生渦流的材料、例如非磁性金屬，frp(fiber-reinforcedplastic)等。另外，此時，水平掃描電磁體401b也可以設于垂直掃描電磁體401a的內側。

線圈部401b1設于構造體401a3的一個側面，具備鞍形的線圈401b11、設于該線圈401b11的外側的線圈401b12、以及設于該線圈401b12的外側的線圈401b13，此外，各線圈401b11、401b12、401b13由絕緣材料覆蓋。

線圈部401b2設于構造體401a3的另一個側面，具備鞍形的線圈401b21、設于該線圈401b21的外側的線圈401b22、以及設于該線圈401b22的外側的線圈401b23，此外，各線圈401b21、401b22、401b23由絕緣材料覆蓋。勵磁電流流經各線圈401b11～401b13、401b21～401b23，從而在水平方向上產生磁場。此外，在圖4(a)至4(c)中，在一對側面分別設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。此外，在圖4(c)中，附圖標記104c表示帶電粒子束。

此外，在本實施方式中，如圖5(a)至5(c)所示，優(yōu)選的是在水平掃描電磁體401b的外側設置磁軛401c。圖5(a)表示從掃描電磁體401中除去了磁軛401c后的俯視圖，圖5(b)表示從掃描電磁體401中除去了磁軛401c后的側視圖，圖5(c)表示用圖5(b)所示的剖切面a－a剖切的剖面圖。這樣，通過設置磁軛401c，能夠抑制磁場向外部泄漏。此外，在圖5(c)中，附圖標記104c表示帶電粒子束。

(帶電粒子束照射裝置1的動作)

接下來，對帶電粒子束照射裝置1的動作進行說明。

以下的動作用說明基于使用所謂的點掃描照射法進行治療照射的例子。點掃描照射法已在加速器驅動型的粒子線照射技術中建立，是被確認為治療效果較高的照射方法。

該點掃描照射法是將患者的患部虛擬地切分為三維格點、即切分為照射切片以及設定于該照射切片上的的照射點、并在患部的深度方向(帶電粒子束軸的方向)、患部的剖面方向(與帶電粒子束軸交叉的方向)的各方向上掃描帶電粒子束的方法。

在生成劑量完成信號的定時，使帶電粒子束的照射暫時停止，上述劑量完成信號表示照射到一個照射點的劑量達到對該照射點設定的設定劑量。之后，向下個照射點或照射切片掃描帶電粒子束，從而再次開始照射。通過重復該操作，由此進行患部整個區(qū)域的照射。

例如，作為目標，設為在切片面901a～901c的每一個上存在照射光點(在圖中是切片面901a上的照射點902)。首先，先對應于設定照射光點進行各設備的調整。切片面的變更是通過改變射束的能量而完成的。能量越高，射束越會到達較深的一側(圖1的情況下是切片面901a)，能量越低，射束越會向較淺的一側(圖1的情況下是切片面901c)移動。也可以通過使射束加速裝置20加速的射束的能量減少來進行變更的方法、或在射束輸送裝置30或者射束照射裝置40中對射束加速裝置20加速后的射束設置適當?shù)倪^濾器，來進行射束的能量變更。

根據(jù)帶電粒子束的能量選擇，也可調節(jié)構成射束輸送裝置30的電磁體的勵磁量。由此，確保了到達患者的患部90的帶電粒子束所需的強度。

并且，調節(jié)射束照射裝置40中的掃描電磁體401的勵磁電流，設定為使規(guī)定能量的帶電粒子束準確地入射到照射點(例如照射點902a)。

如以上那樣，在調節(jié)各構成裝置之后，接收照射控制裝置60的控制，從射束產生裝置10射出帶電粒子束104。

從射束產生裝置10射出的帶電粒子束104在接受了射束加速裝置20的加速之后，被引導到射束輸送裝置30。在該射束輸送裝置30中，帶電粒子束104入射到例如由射束偏轉裝置(未圖示)形成的磁場，對應于運動量而使軌道偏轉，由此被穩(wěn)定地引導到射束照射裝置40。在射束照射裝置40中，帶電粒子束104c入射到由掃描電磁體401形成的磁場，被調節(jié)水平方向以及垂直方向的軌道，從而朝向各切片面上的照射點(在照射切片901a的例子中是設定的照射點902a)行進，進行照射點902a的治療照射。

此時，利用照射控制裝置60，基于位置監(jiān)視器403的輸出信號對調節(jié)了軌道的帶電粒子束104c是否準確地入射到照射點902a進行監(jiān)視。

帶電粒子束對該照射點902a的照射持續(xù)進行至從劑量計電路405輸出劑量完成信號為止。在劑量完成信號被輸出而被輸入到照射控制裝置60時，移至下個照射點(例如照射點902b)的照射。即，利用照射控制裝置60，參照照射模式數(shù)據(jù)調節(jié)掃描電磁體401的勵磁電流，以使帶電粒子束入射到下個照射點902b，并持續(xù)對照射點902b進行帶電粒子束的照射，直至劑量完成信號再次輸入到照射控制裝置60為止。通過依次重復這樣的操作，對設定于照射切片901a的全部照射點902進行照射。

在照射切片901a的照射結束時，移至下個照射切片901b的照射。即，利用照射控制裝置60，參照照射模式數(shù)據(jù)進行射束加速裝置20的調節(jié)，以使帶電粒子束在照射切片901b的位置停止，并進行射束照射裝置40的調節(jié)，以使帶電粒子束入射到該照射切片901b的各照射點(省略圖示)。依次重復這樣的操作，移至對最淺的照射切片901c的照射。

接下來，對本實施方式的帶電粒子束照射裝置1的作用進行說明。

為了對各種部位以及大小不同的癌部進行照射，期望的是較寬地確保照射野。增大照射野的方式大體分為兩種。一種是將串聯(lián)配置的兩組掃描電磁體的位置與被帶電粒子束照射的患者的位置較大地分離的方式，另一種是提高兩組掃描電磁體的輸出的磁場強度、或者延長軸長的方式。

為了確保寬闊的照射野而將串聯(lián)地配置的兩組掃描電磁體與患者的位置較大地分離的情況下，設置帶電粒子束照射裝置所需的空間變大，收納這些裝置的建筑物等變大。另一方面，在提高掃描電磁體所輸出的磁場強度、或者延長軸長的情況下，射束行進方向下游的掃描電磁體的磁場產生效率降低，不能確保足夠的照射野。

因此，本發(fā)明人通過使用并列配置的一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b作為射束照射裝置40，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第二實施方式)

參照圖6，對第二實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。圖6是表示第二實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體401a的圖。該第二實施方式的帶電粒子束照射裝置具有將圖1所示的第一實施方式的帶電粒子束照射裝置1中的掃描電磁體401替換成圖6所示的掃描電磁體401a而成的構成。

該掃描電磁體401a具有相對于帶電粒子束104c的行進串聯(lián)地配置有三段圖2所示的掃描電磁體401的構成。即，掃描電磁體401a具備相對于帶電粒子束104c的行進并列地配置的一對垂直掃描電磁體401a1以及一對水平掃描電磁體401b1、設于這些掃描電磁體401a1及401b1的后級并且并列地配置的一對垂直掃描電磁體401a2以及一對水平掃描電磁體401b2、以及設于這些掃描電磁體401a2及401b2的后級并且并列地配置的一對垂直掃描電磁體401a3以及一對水平掃描電磁體401b3。

而且，后級的掃描電磁體的口徑比前級的掃描電磁體的口徑大。即，一對垂直掃描電磁體401a2以及一對水平掃描電磁體401b2的口徑比一對垂直掃描電磁體401a1以及一對水平掃描電磁體401b1的口徑大，一對垂直掃描電磁體401a3以及一對水平掃描電磁體401b3的口徑比一對垂直掃描電磁體401a2以及一對水平掃描電磁體401b2的口徑大。

通過串聯(lián)地配置多級圖2所示的掃描電磁體，并且將后級的掃描電磁體的口徑構成為比前級的掃描電磁體的口徑大，由此能夠與第一實施方式相同地抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第三實施方式)

參照圖7，對第三實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。圖7是表示第三實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體401b的圖。該第三實施方式的帶電粒子束照射裝置具有將圖1所示的第一實施方式的帶電粒子束照射裝置1中的掃描電磁體401替換成圖7所示的掃描電磁體401b而成的構成。

該掃描電磁體401b具備并列配置的一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b。一對垂直掃描電磁體401a以及一對水平掃描電磁體401b具有隨著從帶電粒子束104c的入射側朝向出射側而口徑擴大的形狀。此外，在圖7中，口徑擴大的形狀是與射束的偏轉相對應的形狀，與樂器的喇叭的形狀相同，但也可以是隨著從帶電粒子束104c的入射側朝向出射側而口徑呈線形地增加的形狀。

在圖8中示出了該第三實施方式中的垂直掃描電磁體401a的上側的線圈部401a1。該垂直掃描電磁體401a具備構造體401a3，該構造體401a3具有隨著從帶電粒子束104c的入射側朝向出射側而口徑增加的中空形狀。上側的線圈部401a1設于構造體403a3的上側的表面。

上側的線圈部401a1具備設于構造體403a3的上側的表面的線圈401a11、設于該線圈401a11的外側的線圈401a12、以及設于該線圈401a12的外側的線圈401a13。

此外，與圖3(a)至圖3(c)所示的情況相同，垂直掃描電磁體401a具備設于構造體401a3的下側的表面的下側的線圈部(未圖示)。該下側的線圈部也與上側的線圈部401a1相同，具有多個線圈，且這些線圈設于構造體的下側的表面。此外，在圖8中，在一對側面分別設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。

而且，與圖4(a)至4(c)所示的情況相同，在垂直掃描電磁體401a的外側或者內側設置水平掃描電磁體的線圈部。

這樣構成的第三實施方式也與第一實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第四實施方式)

參照圖9，對第四實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。圖9是表示第四實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體401c的圖。該第四實施方式的帶電粒子束照射裝置具有將圖1所示的第一實施方式的帶電粒子束照射裝置1中的掃描電磁體401替換成圖9所示的掃描電磁體401c而成的構成。

該掃描電磁體401c具備第一掃描電磁體部401c1和設于該第一掃描電磁體部401c1的后級的第二掃描電磁體部401c2。第一掃描電磁體部401c1具備相對于向該第一掃描電磁體部401c1入射的帶電粒子束104c并列配置的一對垂直掃描電磁體410a1以及一對水平掃描電磁體410b1，且為口徑從入射側至出射側實質上一定或者線形地增大的構造。即，在第一掃描電磁體部401c1中具有口徑以隨著從入射側朝向出射側而變化率實質上為0或者為正的一定值的方式變化的構造。這里，在從入射側朝向出射側移動了距離δz時口徑增大δd的情況下，口徑的變化率是比δd/δz。

第二掃描電磁體部401c2具備并列配置的一對垂直掃描電磁體410a2以及一對水平掃描電磁體410b2，并構成為隨著從入射側朝向出射側而口徑以與第一掃描電磁體部401c1不同的變化率線形地增大。此外，第一掃描電磁體部401c1的出射側的口徑與第二掃描電磁體部401c2的入射側的口徑實質上相等。

在圖10中示出了該第四實施方式中的垂直掃描電磁體410a1以及垂直掃描電磁體410a2相關的構造體410a3以及設于該構造體410a3的上側的表面的第一線圈部410a1的一個具體例。構造體410a3具備第一部分410a31和連接于該第一部分410a31的第二部分410a32。第一線圈部410a1具有利用一體的線圈形成垂直掃描電磁體410a1以及垂直掃描電磁體410a2的構成。

該第一線圈部410a1具備設于構造體410a3的上側的表面的線圈410a11、設于該線圈410a11的外側的線圈410a12、以及設于該線圈410a12的外側的線圈410a13。此外，與第一實施方式相同，各線圈410a11、410a12、410a13分別由絕緣材料覆蓋。使用圖1所示的電磁體電源402a使勵磁電流流經各線圈410a11、410a12、410a13，從而在垂直方向上產生磁場。此外，在圖10中，在構造體的上側的表面設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。

第一部分410a31與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式中的構造體401a3相同，具有中空形狀。第二部分410a32具有隨著從入射側朝向出射側而口徑線形地增加的管形狀。第一部分410a31的出射側的口徑與第二部分410a32的入射側的口徑實質上相等。線圈410a11、410a12、410a13遍及第一部分410a31以及第二部分410a32地形成。

此外，垂直掃描電磁體410a1以及垂直掃描電磁體410a2各自的成對的第二線圈部(未圖示)與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410a31以及第二部分410a32的下側的表面。該第二線圈部也與圖10所示的第一線圈部410a1相同，由3個線圈構成。與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，第二線圈部的各線圈為與第一線圈部410a1的各線圈410a11、410a12、410a13相同的尺寸，并且相對于第一部分410a31以及第二部分410a32的中心軸而形成于與第一線圈部410a1的各線圈410a11、410a12、410a13對稱的位置。

另外，如圖11所示，第四實施方式中的水平掃描電磁體410b1以及水平掃描電磁體410b2具有構造體410b3、設于該構造體410b3的一個側面的第一線圈部410b1、以及設于另一個側面的第二線圈部(未圖示)。

構造體410b3設于垂直掃描電磁體410a1以及垂直掃描電磁體410a2的外側，具備第一部分410b11和連接于該第一部分410b11的第二部分410b12。第一部分410a31與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式中的構造體401a3相同，具有中空形狀。第二部分410a32具有隨著從入射側朝向出射側而口徑線形地增加的管形狀。第一部分410a31的出射側的口徑與第二部分410a32的入射側的口徑實質相等。此外，水平掃描電磁體410b1、410b2也可以設于垂直掃描電磁體410a1、410a2的內側。

第一線圈部410b1具備設于構造體410b3的一個側面的線圈410b11、設于該線圈410b11的外側的線圈410b12、以及設于該線圈410b12的外側的線圈410b13。線圈410b11、410b12、410b13遍及第一部分410b31以及第二部分410b32地形成。此外，與第一實施方式相同，各線圈410b11、410b12、410b13分別由絕緣材料覆蓋。使用圖1所示的電磁體電源402b使勵磁電流流經各線圈410b11、410b12、410b13，從而在水平方向上產生磁場。此外，在圖11中，在構造體的一個側面分別設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。

水平掃描電磁體410b1以及水平掃描電磁體410b2的成對的第二線圈部(未圖示)與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410b31以及第二部分410b32的另一個側面。該第二線圈部也與圖11所示的第一線圈部410b1相同，由3個線圈構成。與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，第二線圈部的各線圈為與第一線圈部410b1的各線圈410b11、410b12、410b13實質上相同的尺寸，并且相對于第一部分410b31以及第二部分410b32的中心軸而形成于與第一線圈部410b1的各線圈410b11、410b12、410b13對稱的位置。

如圖9所示的第四實施方式那樣，掃描電磁體401c具備相對于帶電粒子束104c并列配置的一對垂直掃描電磁體410a1及一對水平掃描電磁體410b1、以及設于這些掃描電磁體410a1及410b1的后級并且并列地配置的一對垂直掃描電磁體410a2以及一對水平掃描電磁體410b2，這些掃描電磁體410a2以及410b2構成為隨著從入射側朝向出射側而口徑線形地增大，因此與第一實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

此外，在第四實施方式中，掃描電磁體401c具有由第一掃描電磁體部401c1和設于該第一掃描電磁體部401c1的后級的第二掃描電磁體部401c2構成的兩級構造，但也可以是三級以上的構造。例如，具有由第一掃描電磁體部401c1、設于該第一掃描電磁體部401c1的后級的第二掃描電磁體部401c2、以及設于該第二掃描電磁體部401c2的后級的第三掃描電磁體構成的三級構造，且在第三掃描電磁體中，具有隨著從入射側朝向出射側而口徑以與前級的掃描電磁體不同的變化率線形地增大的構造。另外，這種三級以上的構造也能夠應用于后述的第五至第八實施方式中。

(第五實施方式)

參照圖12以及圖13，對第五實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。該第五實施方式的帶電粒子束照射裝置具有如下構成：在第五實施方式的帶電粒子束照射裝置1中，將圖9所示的垂直掃描電磁體410a1、410a2的線圈與各自的垂直掃描電磁體相對應地設置，將水平掃描電磁體410b1、410b2的線圈與各個水平掃描電磁體相對應地設置。

圖12是表示第五實施方式的垂直掃描電磁體410a1、410a2各自的、設于構造體410a3的上側的表面的第一線圈部411a11、411a12的圖。第一線圈部411a11設于第一部分410a31的上側的表面，具備線圈411a111、設于該線圈411a111的外側的線圈411a112、以及設于該線圈411a112的外側的線圈411a113。第一線圈部411a12設于第二部分410a32的上側的表面，具備線圈411a121、設于該線圈411a121的外側的線圈411a122、以及設于該線圈411a122的外側的線圈411a123。即，第五實施方式的第一線圈部411a11、411a12具有將圖10所示的第一線圈部410a1分割為二而成的構成。在圖12中，在構造體的上側的表面分別設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。

此外，與這些第一線圈部411a11、411a12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410a31以及第二部分410a32的下側的表面。該第二線圈部也分別與圖12所示的第一線圈部411a11、411a12相同，由3個線圈構成。與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410a31的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a11的各線圈411a111、411a112、411a113相同的尺寸，并且相對于第一部分410a31的中心軸而形成于與第一線圈部411a11的各線圈411a111、411a112、411a113對稱的位置。另外，形成于第二部分410a32的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a12的各線圈411a121、411a122、411a123相同的尺寸，并且相對于第二部分410a32的中心軸而形成于與第一線圈部411a2的各線圈411a121、411a122、411a123對稱的位置。

圖13是表示第五實施方式的水平掃描電磁體410b1、410b2各自的、設于構造體410b3的一個側面的第一線圈部411b11、411b12的圖。第一線圈部411b11設于第一部分410b31的一個側面，具備線圈411b111、設于該線圈411b111的外側的線圈411b112、以及設于該線圈411b112的外側的線圈411b113。第一線圈部411b12設于第二部分410b2的一個側面，具備線圈411b121、設于該線圈411b121的外側的線圈411b122、以及設于該線圈411b122的外側的線圈411b123。即，第五實施方式的第一線圈部411b11、411b12具有將圖11所示的第一線圈部410b1分割為二的構成。在圖13中，在構造體的一個側面分別設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。

此外，與這些第一線圈部411b11、411b12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410b31以及第二部分410b32的另一個側面。該第二線圈部也分別與圖13所示的第一線圈部411b11、411b12相同，由3個線圈構成。與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410b31的另一個側面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b11的各線圈411b111、411b112、411b113相同的尺寸，并且相對于第一部分410b31的中心軸而形成于與第一線圈部411b11的各線圈411b111、411b112、411b113對稱的位置。另外，形成于第二部分410b32的另一個側面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b12的各線圈411b121、411b122、411b123相同的尺寸，并且相對于第二部分410b32的中心軸而形成于與第一線圈部411b2的各線圈411b121、411b122、411b123對稱的位置。

在這樣構成的第五實施方式中，能夠改變一對垂直掃描電磁體410a1和一對垂直掃描電磁體410a2的勵磁電流的強度，并且能夠改變一對水平掃描電磁體410b1和一對水平掃描電磁體410b2的勵磁電流的強度。由此，與第四實施方式相比，能夠調整從入射側朝向出射側而口徑線形地增大的一對垂直掃描電磁體410a2以及一對水平掃描電磁體410b2所形成的磁場的強度。此外，在該情況下，優(yōu)選的是準備有向一對垂直掃描電磁體410a1供給勵磁電流的第一電磁體電源和向一對垂直掃描電磁體410a2供給勵磁電流的第二電磁體電源，且優(yōu)選的是準備有向一對水平掃描電磁體410b1供給勵磁電流的第三電磁體電源和向一對水平掃描電磁體410b2供給勵磁電流的第四電磁體電源。

該第五實施方式也與第四實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第六實施方式)

參照圖14以及圖15，對第六實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。該第六實施方式的帶電粒子束照射裝置具有如下構造：在第五實施方式的帶電粒子束照射裝置1中，將一對垂直掃描電磁體410a2以及一對水平掃描電磁體410b2所構成的線圈的匝數(shù)設為比一對垂直掃描電磁體410a1以及一對水平掃描電磁體410b1所構成的線圈的匝數(shù)多。

圖14是表示第六實施方式的垂直掃描電磁體410a1、410a2各自的、設于構造體410a3的上側的表面的第一線圈部411a11、411a12的圖。第一線圈部411a11設于第一部分410a31的上側的表面，具備線圈411a111、設于該線圈411a111的外側的線圈411a112、以及設于該線圈411a112的外側的線圈411a113。第一線圈部411a12設于第二部分410a32的上側的表面，具備線圈411a121、設于該線圈411a121的外側的線圈411a122、設于該線圈411a122的外側的線圈411a123、設于該線圈411a123的外側的線圈411a124、以及設于該線圈411a124的外側的線圈411a125。在圖14中，第一線圈部411a11在第一部分410a31的上側的表面設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。另外，第一線圈部411a12在第二部分410a32的上側的表面設有5個線圈，但只要設置比第一線圈部411a11多的線圈即可。

與這些第一線圈部411a11、411a12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410a31以及第二部分410a32的下側的表面。該第二線圈部也分別與圖14所示的第一線圈部411a11以及第一線圈部411a12相同，分別由3個以及5個線圈構成。與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410a31的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a11的各線圈411a111、411a112、411a113相同的尺寸，并且相對于第一部分410a31的中心軸而形成于與第一線圈部411a11的各線圈411a111、411a112、411a113對稱的位置。另外，形成于第二部分410a32的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a12的各線圈411a121、411a122、411a123、411a124、411a125相同的尺寸，并且相對于第二部分410a32的中心軸而形成于與第一線圈部411a2的各線圈411a121、411a122、411a123、411a124、411a125對稱的位置。

圖15是表示第六實施方式的水平掃描電磁體410b1、410b2各自的、設于構造體410b3的一個側面的第一線圈部411b11、411b12的圖。第一線圈部411b11設于第一部分410b31的一個側面，具備線圈411b111、設于該線圈411b111的外側的線圈411b112、以及設于該線圈411b112的外側的線圈411b113。第一線圈部411b12設于第二部分410b32的一個側面，具備線圈411b121、設于該線圈411b121的外側的線圈411b122、設于該線圈411b122的外側的線圈411b123、設于該線圈411b123的外側的線圈411b124、以及設于該線圈411b124的外側的線圈411b124。在圖15中，第一線圈部411b11在第一部分410b31的一個側面設有三個，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。另外，第一線圈部411b12在第二部分410b32的一個側面設有5個線圈，但只要設置比第一線圈部411b11多的線圈即可。

此外，與這些第一線圈部411b11、411b12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410b31以及第二部分410b32的另一個側面。該第二線圈部也分別與圖15所示的第一線圈部411b11以及第一線圈部411b12相同，分別由3個以及5個線圈構成。與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410a31的另一個側面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b11的各線圈411b111、411b112、411b113相同的尺寸，并且相對于第一部分410b31的中心軸而形成于與第一線圈部411b11的各線圈411b111、411b112、411b113對稱的位置。另外，形成于第二部分410b32的另一個側面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b12的各線圈411b121、411b122、411b123、411b124、411b125相同的尺寸，并且相對于第二部分410b32的中心軸而形成于與第一線圈部411b2的各線圈411b121、411b122、411b123、411b124、411b125對稱的位置。

在這樣構成的第六實施方式中，由于在一對垂直掃描電磁體410a1和一對垂直掃描電磁體410a2中改變了線圈的匝數(shù)，因此即使在一對垂直掃描電磁體410a1與一對垂直掃描電磁體410a2中流經相同的勵磁電流，也能夠使由一對垂直掃描電磁體410a2形成的磁場強于由一對垂直掃描電磁體410a1形成的磁場。即，能夠使用相同的電磁體電源對一對垂直掃描電磁體410a1與一對垂直掃描電磁體410a2供給勵磁電流。

另外，由于在一對水平掃描電磁體410b1和一對水平掃描電磁體410b2中改變了線圈的匝數(shù)，因此即使在一對水平掃描電磁體410b1與一對水平掃描電磁體410b2中流經相同的勵磁電流，也能夠使由一對水平掃描電磁體410b2形成的磁場強于由一對水平掃描電磁體410b1形成的磁場。即，能夠使用相同的電磁體電源對一對水平掃描電磁體410b1與一對水平掃描電磁體410b2供給勵磁電流。

該第六實施方式也與第五實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第七實施方式)

參照圖16以及圖17，對第七實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。該第七實施方式的帶電粒子束照射裝置具有如下構造：在第四實施方式的帶電粒子束照射裝置1中，將一對垂直掃描電磁體410a2以及一對水平掃描電磁體410b2所構成的線圈的匝數(shù)設為比一對垂直掃描電磁體410a1以及一對水平掃描電磁體410b1所構成的線圈的匝數(shù)多。

圖16是表示第七實施方式的垂直掃描電磁體410a1、410a2各自的、設于構造體410a3的上側的表面的第一線圈部411a11、411a12的圖。第一線圈部411a12設于第二部分410a32的上側的表面，具備線圈411a11、設于該線圈411a11的外側的線圈411a12、設于該線圈411a12的外側的線圈411a13、設于該線圈411a13的外側的線圈411a14、以及設于該線圈411a14的外側的線圈411a15。此外，線圈411a13、線圈411a14、以及線圈411a15在第一部分410a31的上側的表面延伸，構成第一線圈部411a11。在圖16中，第一線圈部411a11設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。另外，第一線圈部411a12設有5個線圈，但只要設置比第一線圈部411a11多的線圈即可。

與這些第一線圈部411a11、411a12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410a31以及第二部分410a32的下側的表面。該第二線圈部也分別與圖16所示的第一線圈部411a11以及第一線圈部411a12相同，分別由3個以及5個線圈構成。與圖3(a)、3(b)、3(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410a31的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a11的各線圈411a13、411a14、411a15相同的尺寸，并且相對于第一部分410a31的中心軸而形成于與第一線圈部411a11的各線圈411a13、411a14、411a15對稱的位置。另外，形成于第二部分410a32的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411a12的各線圈411a11、411a12、411a13、411a14、411a15相同的尺寸，并且相對于第二部分410a32的中心軸而形成于與第一線圈部411a12的各線圈411a11、411a12、411a13、411a14、411a15對稱的位置。

圖17是表示第六實施方式的水平掃描電磁體410b1、410b2各自的、設于構造體410b3的一個側面的第一線圈部411b11、411b12的圖。第一線圈部411b12設于第二部分410b32的一個側面，具備線圈411b111、設于該線圈411b111的外側的線圈411b112、設于該線圈411b112的外側的線圈411b113、設于該線圈411b113的外側的線圈411b114、以及設于該線圈411b114的外側的線圈411b115。此外，線圈411b113、線圈411b114、以及線圈411a115在第一部分410b31的上側的表面延伸，構成第一線圈部411b11。在圖17中，第一線圈部411b11設有三個線圈，但也可以設有一個、兩個、或者四個以上。另外，第一線圈部411b12設有5個線圈，但只要設置比第一線圈部411b11多的線圈即可。

與這些第一線圈部411b11、411b12分別成對的第二線圈部(未圖示)分別與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，設于第一部分410b31以及第二部分410b32的另一個側面。該第二線圈部也分別與圖16所示的第一線圈部411b11以及第一線圈部411b12相同，分別由3個以及5個線圈構成。與圖4(a)、4(b)、4(c)所示的第一實施方式相同，形成于第一部分410b31的另一個側面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b11的各線圈411b13、411b14、411b15相同的尺寸，并且相對于第一部分410b31的中心軸而形成于與第一線圈部411b11的各線圈411b13、411b14、411b15對稱的位置。另外，形成于第二部分410b32的下側的表面的第二線圈部的各線圈為與第一線圈部411b12的各線圈411b11、411b12、411b13、411b14、411b15相同的尺寸，并且相對于第二部分410a32的中心軸而形成于與第一線圈部411b12的各線圈411b11、411b12、411b13、411b14、411b15對稱的位置。

在這樣構成的第七實施方式中，由于在一對垂直掃描電磁體410a1和一對垂直掃描電磁體410a2中改變了線圈的匝數(shù)，因此即使在一對垂直掃描電磁體410a1與一對垂直掃描電磁體410a2中流經相相同的勵磁電流，也能夠使由一對垂直掃描電磁體410a2形成的磁場強于由一對垂直掃描電磁體410a1形成的磁場。即，能夠使用相同的電磁體電源對一對垂直掃描電磁體410a1與一對垂直掃描電磁體410a2供給勵磁電流。

另外，由于在一對水平掃描電磁體410b1和一對水平掃描電磁體410b2中改變了線圈的匝數(shù)，因此即使在一對水平掃描電磁體410b1與一對水平掃描電磁體410b2中流經相同的勵磁電流，也能夠使由一對水平掃描電磁體410b2形成的磁場強于由一對水平掃描電磁體410b1形成的磁場。即，能夠使用相同的電磁體電源對一對水平掃描電磁體410b1與一對水平掃描電磁體410b2供給勵磁電流。

該第七實施方式也與第四實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。

(第八實施方式)

參照圖18，對第八實施方式的帶電粒子束照射裝置進行說明。圖18是表示第八實施方式的帶電粒子束照射裝置所使用的掃描電磁體401d的圖。該第八實施方式的帶電粒子束照射裝置具有將圖1所示的第一實施方式的帶電粒子束照射裝置1中的掃描電磁體401替換成圖9所示的掃描電磁體401d而成的構成。

該第八實施方式的掃描電磁體401d具有在第四至第七實施方式中的某個實施方式的掃描電磁體中的水平掃描電磁體410b1、410b2的外側設置磁軛401c的構成。此外，在水平掃描電磁體的口徑比垂直掃描電磁體的口徑小的情況下，磁軛401c設于垂直掃描電磁體的外側。圖18是在第四實施方式的水平掃描電磁體410b1、410b2的外側設有磁軛420的情況下的剖面圖。

在本實施方式中，磁軛420具有內部的口徑沿著水平掃描電磁體410b1、410b2的外形延伸的形狀。即，呈水平掃描電磁體410b1所對應的部分的口徑實質上一定或者線形地增大的構造，并且水平掃描電磁體410b2所對應的部分的口徑以與水平掃描電磁體410b1不同的變化率線形地增加。另外，磁軛420的外徑實質上一定。因此，在帶電粒子104c所出射的出射側，與入射側相比，磁軛420的壁厚變薄。

在圖19以及圖20中示出了本實施方式的掃描電磁體401d的俯視圖以及剖面圖。該圖19是切掉磁軛420的一部分后的俯視圖。磁軛420具有與垂直掃描電磁體的線圈部410a1相比長度方向的長度大致相同的長度。此外，在圖20中，附圖標記104c表示帶電粒子束。

磁軛420至少被分割為兩個以上。一般來說，在y方向或者x方向上被分割為兩個。在圖20中，如箭頭所示那樣在y方向上被分割為兩個。形成了磁軛420的內周面的加工以及線圈組裝變得容易的構造。磁軛420的內周面為與線圈部410a1的外周面接觸或者接近的大小，通過由鐵等磁性體構成而增大磁場的強度，并且減少了漏磁場。

由于本實施方式的掃描電磁體401d由交流驅動，因此磁軛420具有在長度方向上層疊多張電磁鋼板等較薄的鐵板并用樹脂粘合而成的構成。由此，能夠減少磁軛420的發(fā)熱或渦流所導致的誤差磁場。

另外，在磁軛420中，如上述那樣，磁軛420的內周面為與線圈部410a1的外周面接觸或接近的大小。但是，磁軛420的外周面設為外徑一定。通過使磁軛420具有這樣的形狀，從而在口徑較小且磁場強度較強的位置，磁軛420成為厚壁，在口徑較大且磁場強度較弱的位置，磁軛420成為薄壁，能夠有效地獲得提高磁軛420的磁場強度的效果，并且能夠獲得制作性較好的磁軛。

第八實施方式也與第四實施方式相同，能夠抑制帶電粒子束照射裝置在帶電粒子束的行進方向上變長的情況，并且能夠將口徑的增加抑制到所需最小限度。由此，能夠提供一種可抑制大型化、并且可確保足夠的照射野的帶電粒子束照射裝置。而且，通過設置磁軛420，能夠抑制磁場向外部泄漏。

雖然說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式只是作為例子而提出的，并非意圖限定發(fā)明的范圍。這些實施方式能夠以其他各種方式來實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施方式和其變形包含在發(fā)明的范圍和主旨中，同樣包含在權利要求書所記載的發(fā)明與其等效的范圍中。