荷電粒子線の線量分布測定装置
【課題】基板間のケーブルおよびコネクタをなくすることのできる荷電粒子線の線量分布測定装置を提案する。
【解決手段】プリント基板１０の一表面Ｓ１には、複数の第１電極２１（アノード）が形成され、また、この複数の各第１電極２１と電離空間２６を介して対向する第２電極２３（カソード）を有する第２電極基板２２が配置され、プリント基板１０の一表面Ｓ１と対向する他の表面Ｓ２には、信号処理回路が配置される。この信号処理回路は、複数の信号処理ブロック４０と配線ブロックを含む。信号処理ブロック４０は、前記各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対してそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含む。プリント基板は、多層プリント基板で構成することもできる。
【解決手段】プリント基板１０の一表面Ｓ１には、複数の第１電極２１（アノード）が形成され、また、この複数の各第１電極２１と電離空間２６を介して対向する第２電極２３（カソード）を有する第２電極基板２２が配置され、プリント基板１０の一表面Ｓ１と対向する他の表面Ｓ２には、信号処理回路が配置される。この信号処理回路は、複数の信号処理ブロック４０と配線ブロックを含む。信号処理ブロック４０は、前記各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対してそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含む。プリント基板は、多層プリント基板で構成することもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷電粒子線の線量分布を測定する線量分布測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の荷電粒子線の線量分布測定装置が、例えば下記の技術文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】２００４年に発行された「ニュークリア インスツルメント アンド メソッド イン フィジックス リサーチ エー ５１９（Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 519）」の６７４−６８６ページに掲載された「ア ピクセル チャンバー ツー モニター ザ ビーム パフォーマンス イン ハードロンセラフィー（A pixel chamber to monitor the beam performances in hadrontherapy）」と題する論文
【０００４】
この技術文献１に開示された荷電粒子線の線量分布測定装置は、高電圧電極（カソード電極）と、間隔フレームと、複数のアノード電極がマトリクス状の配置されたフレームとで構成された電離箱、および各アノード電極からの信号を処理する信号処理回路を備えている。高電圧電極（カソード電極）と各アノード電極との間には、電離空間が形成され、高電圧電極（カソード電極）と各アノード電極との間には、電離空間を隔てて、高電圧が印加される。電離空間に荷電粒子が入射すると、電離空間内の空気が励起されてイオンが発生し、このイオンが対応するアノード電極に引き寄せられ、そのアノード電極に電荷が発生する。各アノード電極の電荷を信号処理回路で読取ることにより、電離空間における荷電粒子の線量分布を測定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
技術文献１に開示された荷電粒子線の線量分布測定装置では、各アノード電極が配置されたフレームと別の基板上に、信号処理回路が搭載される。このため、各アノード電極が配置されたフレームと、信号処理回路が搭載された基板との間を、ケーブルおよびコネクタで接続する必要があり、コネクタサイズおよび実用的なケーブルの本数を考慮すると、アノード電極の数を大きくすることができず、線量分布の解像度を上げることができない。また各アノード電極が配置されたフレームと、信号処理回路が搭載された基板とを合計した基板の枚数が増加するため、高コストとなる。
【０００６】
この発明は、このようなケーブルおよびコネクタをなくすることができ、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置は、プリント基板を用いて構成された荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記プリント基板の一表面には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、前記プリント基板の一表面と対向する他の表面には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１との増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の第２の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置は、多層プリント基板を用いて構成される荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記多層プリント基板は、互いに対向する複数の配線層を有し、前記複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、また前記多層プリント基板の他の配線層には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置では、プリント基板の一表面に、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、前記プリント基板の一表面と対向する他の表面に、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むので、複数の各第１電極と信号処理回路との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【００１０】
また、この発明の第２の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置では、多層プリント基板が、互いに対向する複数の配線層を有し、この複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層に、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、また前記多層プリント基板の他の配線層に、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むので、複数の各第１電極と信号処理回路との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態１を示す構成図、図２は、実施の形態１におけるプリント基板の背面図、図３は、実施の形態１における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【００１３】
まず図１を参照する。実施の形態１の荷電粒子線の線量分布測定装置は、図１に示すように、単一のプリント基板（ＰＣＢ）１０を用いて構成される。このプリント基板１０は、相対向する一対の主表面Ｓ１、Ｓ２を有する。主表面Ｓ１は、例えばプリント基板１０の表面であり、主表面Ｓ２は、その背面である。プリント基板１０は、両面プリント基板であり、主表面Ｓ１、Ｓ２の両方に回路素子が形成される。
【００１４】
プリント基板１０の主表面Ｓ１には、電離ユニット２０が配置され、主表面Ｓ２には、信号処理回路３０が配置される。電離ユニット２０は、複数の第１電極２１と、第２電極基板２２と、間隔フレーム２５を含む。複数の第１電極２１は、例えばアノード電極であり、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａ上に、マトリクス状に配置される。間隔フレーム２５は、中央領域Ｓ１Ａを取り囲むようにして、主表面Ｓ１Ａ上に固着される。この間隔フレーム２５は絶縁材を用いて四角形状の枠体として構成され、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａを取り囲み、複数の第１電極２１を取り囲む。この間隔フレーム２５は、主表面Ｓ１に垂直な方向に、所定の厚さを持つ。
【００１５】
第２電極基板２２は、間隔フレーム２５の上に固着される。この第２電極基板２２は、間隔フレーム２５の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有し、その周辺部分が間隔フレーム２５の上に固着され、内部に密閉された電離空間２６を形成する。この電離空間２６は、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと第２電極基板２２との間に形成され、その外周は間隔フレーム２５で密閉される。第２電極基板２２には、第２電極２３が貼り付けられる。この第２電極２３は、例えばカソードであり、複数の第１電極２１と電離空間２６を介して対向する。
【００１６】
電離ユニット２０では、第２電極２３と複数の各第１電極２１との間に電離空間２６が形成され、第２電極２３と各第１電極２１との間には、電離空間２６を隔てて、高電圧が印加される。測定しようとする荷電粒子線は、第２電極基板２２を通じて電離空間２６に照射される。電離空間２６に荷電粒子が入射すると、電離空間２６内の空気が励起されてイオンが発生し、このイオンが対応する第１電極２１に引き寄せられ、その第１電極２１に電荷が発生する。各第１電極２１の電荷を信号処理回路３０で読取ることにより、電離空間２６における荷電粒子の線量分布を測定することができる。
【００１７】
信号処理回路３０は、図２に示すように、配線ブロック３１と、複数の外部端子３５と、複数の信号処理ブロック４０を含む。配線ブロック３１は、プリント基板１０の主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａに配置される。この主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａは、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと重なる第１部分Ｓ２Ａ１と、この第１部分Ｓ２Ａ１の両側で、中央領域Ｓ１Ａと重ならずに、その外側に位置する一対の第２部分Ｓ２Ａ２を含む。配線ブロック３１は、第１部分Ｓ２Ａ１と第２部分Ｓ２Ａ２に跨って形成されている。この配線ブロック３１の両側に複数の信号処理ブロック４０が配置される。複数の外部端子３５は、例えばプリント基板１０の上端部の両側に配置され、配線３６により、各信号処理ブロック４０に接続される。
【００１８】
配線ブロック３１は、複数の第１電極２１と、複数の信号処理ブロック４０とを接続する。複数の各信号処理ブロック４０は、それぞれ相異なる複数の第１電極２１に接続され、すべての第１電極２１が、複数の信号処理回路４０のいずれかに接続される。具体的には、複数の第１電極２１の数をＡとし、複数の信号処理ブロック４０の数をＢとしたとき、各信号処理ブロック４０のそれぞれが、Ａ／Ｂ＝Ｃ個の相異なる第１電極２１が接続される。言い換えれば、Ａ個の第１電極２１が、Ｂ個の組合せに分けられ、この各組合せはそれぞれＣ個の第１電極２１を含み、これらのＢ個の各組合せに含まれるＣ個の第１電極２１が、相異なる信号処理ブロック４０に接続される。
【００１９】
配線ブロック３１は、複数の配線組合せ３２を含む。この複数の配線組合せ３２の数は、複数の信号処理ブロック４０の数Ｂと等しい。複数の配線組合せ３２のそれぞれは、複数の信号処理処理ブロック４０のそれぞれに接続され、それぞれの信号処理ブロック４０を、それに対応するＣ個の第１電極３１に接続する。この複数の配線組合せ３２は、それぞれＣ本の配線３３を含み、このＣ本の配線３３が、対応するＣ個の第１電極２１にそれぞれ接続される。Ｃ本の配線３３のそれぞれは、対応するＣ個の第１電極２１の各背面に延びており、このＣ個の各第１電極２１の背面においてプリント基板１０を貫通して、対応する各第１電極２１に接続される。複数の信号処理ブロック４０は、それぞれ１本の配線３６により、対応する外部端子３５に接続される。
【００２０】
図３は、信号処理回路３０の一部分を示し、１つの信号処理ブロック４０と、それに接続された１つの配線組合せ３２を示す。複数の各信号処理ブロック４０のそれぞれが、図３に示すように構成される。各信号処理ブロック４０は、それぞれ図３に示すように、１つの切換スイッチ４１と、複数の積分コンデンサ４３と、１つの増幅回路４５を含む。
【００２１】
切換スイッチ４１は、Ｃ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃと、１つの出力端子ＯＵＴを有する。１つの配線組合せ３２に含まれるＣ本の配線３３が、それぞれ切換スイッチ４１の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃに接続される。複数の積分コンデンサ４３の数は、配線３３の数Ｃに等しい。Ｃ個の積分コンデンサ４３は、それぞれ切換スイッチ３７の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃを接地する回路に接続される。この各積分コンデンサ４３は、対応するＣ個の各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分して保持する。１つの信号処理ブロック４０に対応する積分コンデンサ４３の数は、配線３３の数Ｃに等しいが、Ｂ個の各信号処理ブロック４０のそれぞれ対応してＣ個の積分コンデンサ４３が接続されるので、信号処理回路３０は、Ｃ×Ｂ＝Ａ個の積分コンデンサ４３を含み、各積分コンデンサ４３が、Ａ個の各第１電極２１のそれぞれに接続される。
【００２２】
各積分コンデンサ４３は、配線ブロック３１が形成された中央領域Ｓ２Ａの中の第２部分Ｓ２Ａ２に配置される。この第２部分Ｓ２Ａ２は、複数の第１電極２１が形成された主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと重ならず、荷電粒子線が照射されない。このため、各積分コンデンサ４３は、荷電粒子線の影響を受けずに、対応する各第１電極２１の電荷を積分して保持する。
【００２３】
増幅回路４５は、演算増幅器４６と、３つの抵抗４７、４８、４９を有する。演算増幅器４６は、マイナス入力とプラス入力と出力ＯＵＴを有する。演算増幅器４５のマイナス入力は、抵抗４７を介して切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに接続される。抵抗４８は、演算増幅器４６のプラス入力を接地する回路に接続される。抵抗４９は、演算増幅器４６の出力ＯＵＴとマイナス入力との間に接続され、出力ＯＵＴをマイナス入力に帰還する。演算増幅器４６の出力ＯＵＴは、配線３６により、外部端子３５に接続される。
【００２４】
切換スイッチ４１は、入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃを順次出力端子ＯＵＴに切換え接続し、各積分コンデンサ４３の電荷を順次演算増幅器４６のマイナス入力に供給する。演算増幅器４６は、各積分コンデンサ４３の電荷を順次増幅し、その増幅信号を順次外部端子３５に供給する。この外部端子３５の信号を読取ることにより、１つの信号処理ブロック４０に対応する各第１電２１の電荷を読取ることができる。
【００２５】
複数の信号処理ブロック４１は、それぞれ図３に示すように構成され、対応するＣ個の第１電極２１の電荷を増幅した信号を順次、対応する外部端子３５に出力する。したがって、複数のすべての外部端子３５の信号を読取ることにより、すべての第１電極２１の電荷を増幅した信号を読取ることができ、電離空間２６の全体における荷電粒子線の線量分布を測定することができる。
【００２６】
実施の形態１では、プリント基板１０の一主表面Ｓ１に、複数の第１電極２１が形成され、また、この複数の各第１電極２１と電離空間２６を介して対向する第２電極２３を有する第２電極基板２２が配置され、プリント基板１０の一主表面Ｓ１と対向する他の主表面Ｓ２に、信号処理回路３０が配置され、この信号処理回路３０が、少なくとも１つの信号処理ブロック４０を有し、この信号処理ブロック４０が、それに対応する各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサ４３と、この各積分コンデンサ４３の電荷を共通に増幅する増幅回路４５と、各積分コンデンサを増幅回路４５に切換え接続する切換スイッチ４１とを含むので、複数の各第１電極２１と信号処理回路３０との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１では、複数の第１電極２１のそれぞれに接続される複数の積分コンデンサ４３を、主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａの中で、荷電粒子線の影響を受けない第２部分Ｓ２Ａ２に配置したが、この実施の形態２では、複数の積分コンデンサ４３を、それぞれセラミックコンデンサ４３ａで構成し、これらの各セラミックコンデンサ４３ａを、中央領域Ｓ２Ａの第１部分Ｓ２Ａ１、すなわち各第１電極２１の背面に配置する。第１部分Ｓ２Ａ１は、複数の第１電極２１が形成された領域であり、各セラミックコンデンサ４３ａは、荷電粒子線を受けるが、セラミックコンデンサ４３ａは、荷電粒子線に対する耐性が高く、各第１電極２１の背面にあっても荷電粒子線の影響を受けずに、各第１電極２１の電荷を積分して保持することができる。
【００２８】
図４は、実施の形態２における１つの信号処理ブロック４０と、それに対する複数のセラミックコンデンサ４３ａの配置を示す配置図である。各セラミックコンデンサ４３ａは、対応する各第１電極２１の背面に配置される。各セラミックコンデンサ４３ａの右側には、１つの配線組合せ３２が配置され、この配線組合せ３２は、Ｃ本の配線３３を含み、それぞれの配線３３が、対応する各第１電極２１に接続される。これらの各配線３３は、それぞれ各セラミックコンデンサ４３ａの右端部に形成されたプリント基板１０のスルーホール３４を通じて、各セラミックコンデンサ４３ａの一方の電極を、対応する各第１電極２１に接続する。各セラミックコンデンサ４３ａの左側には、接地電極パターン３８が形成される。この接地電極パターン３８は、各セラミックコンデンサ４３ａの他方の電極に共通に接続され、各セラミックコンデンサ４３ａを接地する。
【００２９】
この実施の形態２では、各第１電極２１の背面を、セラミックコンデンサ４３ａの実装スペースとして使用することができるので、信号処理ブロック４０の面積を小さくし、プリント基板１０の面積を小さくして、安価にすることができる。なお、実施の形態２では、図４に示す配置パターン以外は、実施の形態１と同様に構成される。
【００３０】
実施の形態３．
この実施の形態３は、実施の形態１におけるプリント基板１０を、多層プリント基板ＭＰＣＢで構成したものである。この多層プリント基板ＭＰＣＢは、相対向する互いに平行なｎ層の配線層５１、５２、５３、５４、・・・、５（ｎ−１）、５ｎを含む。多層プリント基板ＭＰＣＢの主表面Ｓ１上に位置する配線層を第１配線層５１とし、その主表面Ｓ２上に位置する配線層を第ｎ配線層５ｎとする。この第１配線層５１と第ｎ配線層以外の複数の他の配線層を、順次第１配線層５１から第ｎ配線層５ｎに向かって、第２配線層５２、第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）とする。
【００３１】
多層プリント基板ＭＰＣＢの主表面Ｓ１上には、実施の形態１と同様に電離ユニット２０が配置される。具体的には、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａには、第２電極２３が、電離空間２６を介して対向するようにして配置される。この第２電極２３は、第２電極基板２２の一面に貼り付けられ、この第２電極基板２２は間隔フレーム２５を介して主表面Ｓ１上に取り付けられる。
【００３２】
図５は第１配線層５１の一部分を、図６は第２配線層５２の一部分を、また図７は第３配線層５３の一部分をそれぞれ示す。第ｎ配線層５ｎには、複数の信号処置ブロック４０と、複数の第１電極２１のそれぞれに接続された複数の積分コンデンサ４３と、複数の信号処理ブロック４０と、各信号処理ブロック４０のそれぞれに対する配線組合せ３２が配置される。各信号処理ブロック４０は、図３に示すように切換スイッチ４１と増幅回路４５を含む。
【００３３】
第１配線層５１には、図５に示すように、マトリクス状に配置された複数の第１電極２１と、接地電極パターン５１１が形成される。各第１電極２１は、それぞれ電離空間２６を介して第２電極２３に対向する。複数の第１電極２１は、例えば六角形状を有し、各第１電極２１の中心部には、それぞれ第１スルーホール５１２が接続される。この各第１スルーホール５１２は、第２配線層５２を貫通し、第３配線層５３、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に向かって延びる。接地電極パターン５１１は、各第１電極２１を取り囲むようにして、第１配線層５１に形成される。この接地電極パターン５１１は、各第１電極２１の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各第１電極２１から電気的に絶縁される。
【００３４】
第２配線層５２には、図６に示すように、接地電極パターン５２１が、各第１スルーホール５１２を取り囲むように形成される。この接地電極パターン５２１は、各第１スルーホール５１２の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各スルーホール５１２から電気的に絶縁される。第２配線層５２に形成された接地電極パターン５２１は、第１配線層５１に形成された接地電極パターン５１１と対向する。これらの接地電極パターン５１１、５１２は、複数の第２スルーホール５１３により、互いに接続される。この各第２スルーホール５１３は、接地電極接続用スルーホールであり、第１配線層５１と第２配線層５２との間で多層プリント基板ＭＰＣＢを貫通し、接地電極パターン５１１、５２１を互いに接続する。
【００３５】
第２配線層５２と第ｎ配線層５ｎとの間の第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎー１）には、それぞれ配線パターン６１が形成される。これらの各配線パターン６１は、それぞれ第ｎ配線層５ｎ上の各信号処理ブロック４０と、それに対応する複数の第１電極２１とを互いに接続する。これらの配線パターン６１は、それぞれ第ｎ配線層５ｎに配置された相異なる各信号処理ブロック４０と、その各信号処理ブロック４０に対応する相異なるＣ個の第１電極２１とを互いに接続する。
【００３６】
図７は、第３配線層５３上に形成された配線パターン６１を示す。この配線パターン６１は、配線組合せ６２を含み、この配線組合せ６２はＣ本の配線６３を含み、これらの配線６３は、第ｎ配線層５ｎの１つの信号処理ブロック４０と、それに対応するＣ個の第１電極２１とをそれぞれ接続する。配線６３には、Ｃ個の第１電極２１のそれぞれに接続された第１スルーホール５１２がそれぞれ接続される。第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）には、図７に示す配線パターン６１と同様な配線パターン６１がそれぞれ形成される。
【００３７】
実施の形態１の両面プリント基板１０では、配線ブロック３１の各配線組合せ３２が主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２に平面状に配置される。各配線組合せ３２の各配線３３は、無限に細くすることができないので、平面状に配置される配線組合せ３２の数Ｂが制限され、第１電極２１の数Ａが制限される。この第１電極２１の数Ａの制限は、荷電粒子線の線量分布の分解能を制限する。この実施の形態１に比較して、実施の形態３では、多層プリント基板ＭＰＣＢを使用し、とくにＡ個の第１電極２１と信号処理回路３０を接続する配線パターン６１を第３配線層５３から第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に分散したので、各配線パターン６１における配線６３の数Ｃを増加することができ、これに伴なって第１電極２１のそれぞれの面積をより小さくすることにより、第１電極２１の数Ａを増加して、荷電粒子線の線量分布の分解能を向上することができる。
【００３８】
また、実施の形態３では、各配線パターン６１が第３配線層５３から第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に分散されるので、各配線パターン６１を、互いに接触することなく、互いに重なる領域に立体的に配置することができる。このため、各配線パターン６１における各配線６３と、それに接続される各第１電極２１との対応関係を自由に設計することができ、各第１電極２１と各信号処理ブロック４０との対応関係も自由に設定でき、回路設計の自由度を増加することもできる。
【００３９】
さらに、実施の形態３では、第１配線層５１と第２配線層５２に接地電極パターン５１１、５２１を形成したので、これらの接地電極パターン５１１、５２１により、外部からの外来ノイズの影響を軽減して、より高精度に荷電粒子線の線量分布を測定することができる。
【００４０】
実施の形態４．
この実施の形態４は、実施の形態３における多層プリント基板ＭＰＣＢに、さらにｍ層からなる追加配線層７１、７２、・・・、７ｍを加えたものである。結果としてこの実施の形態４では、多層プリント基板ＭＰＣＢが、（ｎ＋ｍ）層の配線層を持つ。
【００４１】
ｍ層の追加配線層７１、７２、・・・、７ｍは、実施の形態３における第３配線層５３から第ｎ配線層５ｎの間の相互間にそれぞれ追加される。言い換えれば、第３配線層５３から第ｎ配線層５ｎに向かう方向において、第３配線層５３、追加配線層７１、第４配線層５４、追加配線層７２、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）、追加配線層７ｍ、第ｎ配線層５ｎの順番に配置され、配線層５３、５４、・・・５ｎと、追加配線層７１、７２、・・・、７ｍとが、交互に配置される。この実施の形態４では、実施の形態３における第２スルーホール５１３が、第３配線層５３、追加配線層７１、・・・第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）を貫通し、追加配線層７ｍまで延長される。追加配線層７１、７２、・・・、７ｍには、それぞれ図６に示す接地電極パターン５２１と同様な接地電極パターン７１１が形成され、これらの各接地電極パターン７１１は、各第２スルーホール５１３により互いに接続される。
【００４２】
図８は、実施の形態４における第３配線層５３の一部分を、図９は、それにおける追加配線層７１の一部分を、また図１０は、それにおける第４配線層５４の一部分をそれぞれ示す。第３配線層５３には、図８に示すように、各第１スルーホール５１２と各第２スルーホール５１３が貫通している。追加配線層７１には、図９に示すように、接地電極パターン７１１が形成される。この接地電極パターン７１１は、図６に示す第２配線層５２の接地電極パターン５２１と同様に、各第１スルーホール５１２を取り囲むようにして形成される。
【００４３】
この接地電極パターン７１１は、各第１スルーホール５１２の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各スルーホール５１２から電気的に絶縁される。追加配線層７１に形成された接地電極パターン７１１は、第２配線層５２に形成された接地電極パターン５２１（図６）に対して、各第２スルーホール５１３により接続される。第４配線層５４には、図１０に示すように、配線パターン６１が形成され、また各第１、第２スルーホール５１２、５１３が貫通している。配線パターン６１には、第１スルーホール５１２が接続される。この配線パターン６１は、各第１スルーホール５１２を介して、対応する複数の第１電極２１を、対応する信号処理ブロック４０に接続する。
【００４４】
実施の形態４では、追加配線層７１、７２、・・・、７ｍにそれぞれ形成された接地電極パターン７１１が、第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に形成された配線パターン６１を、それぞれ外部ノイズに対してシールドし、また第ｎ配線層５ｎに形成された各配線３３を外部ノイズに対してシールドする。この結果、各配線パターン６１および配線３３に対する外部ノイズの侵入が軽減されるので、さらに高精度の荷電粒子線の線量分布の測定が可能となる。
【００４５】
実施の形態５．
この実施の形態５は、実施の形態３または４に対して、さらに１つの追加配線層８１を追加したものである。この追加配線層８１は、実施の形態３または４における第２配線層５２と第３配線層５３との間に配置される。
【００４６】
図１１は、この追加配線層８１を示す。この追加配線層８１には、複数の積分コンデンサ電極８１１と、接地電極パターン８１２が形成される。複数の積分コンデンサ電極８１１は、複数の第１電極２１のそれぞれに対応して、それと同じ数Ａだけ形成され、互いに分離してマトリクス状に配置される。各積分コンデンサ電極８１１は、各第１電極２１と対向する位置にそれぞれ形成され、各第１スルーホール５１２により、各第１電極２１に接続される。
【００４７】
接地電極パターン８１２は、各積分コンデンサ電極８１１を取り囲むようにして、網目状に形成される。この接地電極パターン８１２は、各積分コンデンサ電極８１１の周りに間隔をおいて形成され、各積分コンデンサ電極８１１と絶縁される。接地電極パターン８１２は、複数の第２スルーホール５１３により、接地電極パターン５１１（図５）、５２１（図６）と接続される。この結果、各積分コンデンサ電極８１１と接地電極パターン８１２との間には、それぞれ積分コンデンサ８３が形成され、この各積分コンデンサ８３は、複数の各第１電極２１のそれぞれに第１スルーホール５１２を介して接続される。
【００４８】
この実施の形態５では、追加配線層８１に、複数の積分コンデンサ８３が形成され、この複数の積分コンデンサ８３は、複数の各第１電極２１のそれぞれに接続されるので、第ｎ配線層５ｎの積分コンデンサ４３を省略することが可能となり、第ｎ配線層５ｎにおける信号処理ブロック４０の部品数を減少し、安価で且つ信頼性の高い荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。
【００４９】
実施の形態６．
この実施の形態６は、実施の形態１または実施の形態３において、第２電極基板２２を、水と同等な荷電粒子線の透過特性を有する樹脂板２２ａで構成し、また第２電極板２３を金属薄膜２３ａで構成したものである。
【００５０】
図１２はこの実施の形態６の荷電粒子線の線量分布測定装置を示す構成図である。金属薄膜２３ａは、樹脂板２２ａとほぼ同じ大きさを有し、樹脂板２２ａの一面に接着される。樹脂板２２ａは、金属薄膜２３ａとともに間隔フレーム２５の上に固着され、電離空間２６が金属薄板２３ａと複数の第１電極２１との間に形成される。電離空間２６の外周は、間隔フレーム２５により密閉される。
【００５１】
医療用として用いられる荷電粒子線の線量分布測定装置では、図１３に示すように、荷電粒子線ＰＢの入射方向に対して、人体と同等な荷電粒子線の透過特性を持つファントム９０の中において、深さ方向の正確な寸法Ｌを有する線量分布測定面９１で線量分布測定を行なう必要がある。実施の形態６において、金属薄板２３ａの厚さを、人体厚みと等価に評価して無視できる厚さとすれば、金属電極２３ａと複数の第１電極２１との間に形成された電離空間２６の空気層の厚さは、人体厚みと等価に評価して無視できる厚さであるので、樹脂板２２ａの各第１電極２１から遠い側の表面から各第１電極２１までの寸法は、人体厚みと等価に評価して、樹脂板２２ａの厚さに等しいと考えることができる。この樹脂板２２ａの厚さは、荷電粒子線の線量分布測定装置の製作時に、精度よく測定できる。
【００５２】
実施の形態６では、相対向する金属薄膜２３ａと各第１電極２１の中間位置が、線量分布測定面９１であるので、荷電粒子線の入射面から線量分布測定装置までのファントム９０の厚さに樹脂板２２ａの厚さを加算した厚さが、荷電粒子線の入射面から線量分布測定面９１までの深さとなる。よって、実施の形態６では、深さ方向で線量分布測定面の位置を正確に把握できる荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。なお、実施の形態６による樹脂板２２ａと金属薄膜２３ａは、実施の形態１および実施の形態３だけでなく、他の実施の形態２、４、５に対しても適用できる。
【００５３】
実施の形態７．
この実施の形態７は、実施の形態１または実施の形態３における第２電極基板２２をポリイミドフレキシブル基板２２ｂで構成し、第２電極２３を金属薄膜２３ｂ、例えば銅薄膜で構成したものである。
【００５４】
図１４は、この実施の形態７に使用されるポリイミドフレキシブル基板２２ｂと金属薄膜２３ｂを示す断面図である。ポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、具体的には２５μｍの厚さで構成される。金属薄膜２３ｂは、例えば銅薄膜であり、８μｍの厚さを有し、ポリイミドフレキシブル基板２３ｂの一面に接着または蒸着により形成される。ポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、金属薄膜２３ｂとともに間隔フレーム２５の上に固着され、電離空間２６が金属薄板２３ｂと複数の第１電極２１との間に形成される。電離空間２６の外周は、間隔フレーム２５により密閉される。
【００５５】
図１４に示す厚さ８μｍの銅薄膜からなる金属薄膜２３ｂを形成した厚さ２５μｍのポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、人体と等価な評価で、６０μｍの厚さとなる。人体に荷電粒子線ＰＢを照射する場合における荷電粒子線の到達深さの精度は、せいぜい１ｍｍ程度であればよいので、図１４に示す金属薄膜２３ｂを形成したポリイミドフレキシブル基板２２ｂによる誤差は問題にならない。実施の形態７では、汎用の安価なポリイミドフレキシブル基板２２ｂを使用しながら、測定精度上の誤差が問題とならず、安価な荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。なお、実施の形態７によるポリイミドフレキシブル基板２２ｂと金属薄膜２３ｂは、実施の形態１および実施の形態３だけでなく、他の実施の形態２、４、５に対しても適用できる。
【００５６】
実施の形態８．
この実施の形態８は、実施の形態１または実施の形態３において、信号処理回路３０に含まれる複数の信号処理ブロック４０に、それぞれ積分コンデンサ４３を放電させるための放電回路９５を付加したものである。
【００５７】
図１５は、実施の形態８における信号処理回路３０の１つの信号処理ブロック４０を示す。放電回路９５は、切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴを接地する回路に配置される。この放電回路９５は、放電スイッチ９６により構成される。放電回路９５は、荷電粒子線の線量分布の測定時にはオフとされ、各積分コンデンサ４３を放電させることはない。放電回路９５は、すべての第１電極２１の電荷を信号処理回路３０により読み出し、荷電粒子線の線量分布の測定が終了した後にオンとされ、各切換スイッチ４１に対応する各積分コンデンサ４３を放電させ、次の測定に備える。
【００５８】
実施の形態８では、信号処理回路３０の各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を配置するので、複数の各積分コンデンサ４３に対応してそれぞれ放電回路９５を配置する必要がなく、より小型で安価な線量分布測定装置を得ることができる。
【００５９】
実施の形態８により各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続する構成は、実施の形態１、３に限らず、他の実施の形態２、４、５、６、７にも適用することができる。実施の形態５では、追加配線層８１に各第１電極２１のそれぞれに接続された積分コンデンサ８３を形成したが、この実施の形態５において、各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続することにより、線量分布測定の終了後に、各積分コンデンサ８３を放電させることができる。
【００６０】
実施の形態９．
この実施の形態９は、実施の形態１または実施の形態３において、信号処理回路３０を信号処理回路３０ａに代えたものである。
【００６１】
この実施の形態９で使用される信号処理回路３０ａを図１６に示す。この信号処理回路３０ａは、図１６に示すように、複数の前段の切換スイッチ４１ａと後段の切換スイッチ４１ｂをカスケード接続したものである。前段の複数の切換スイッチ４１ａの出力は、後段の切換スイッチ４１ｂにより順次切換えて、共通の増幅回路４５に接続される。前段の複数の切換スイッチ４１ａは、それぞれＣ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃと１つの出力端子ＯＵＴを有し、これらの前段の各切換スイッチ４１ａの入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃは、複数の第１電極２１の中のそれぞれ相異なるＣ個の第１電極２１にそれぞれ接続される。前段の各切換スイッチ４１ａの入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃには、それぞれ積分コンデンサ４３が接続され、また前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴには、図１５と同じ放電回路９５が接続される。
【００６２】
前段の複数の切換スイッチ４１ａの数をＢとする場合、後段の切換スイッチ４１ｂは、Ｂ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｂと、１つの出力端子ＯＵＴを有し、各入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｂは、それぞれ前段の各切換スイッチ４１ａのそれぞれの出力端子ＯＵＴに接続される。後段の切換スイッチ４１ｂの出力端子ＯＵＴは、共通の増幅回路４５に接続される。この増幅回路４５は、図３に示す増幅回路４５と同様に、演算増幅器４６と、３つの抵抗４７、４８、４９により構成され、演算増幅器４５の出力端子ＯＵＴが１つの外部端子３５に接続される。
【００６３】
この実施の形態９では、前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴの出力を、後段の切換スイッチ４１ｂで順次切換えて共通の増幅回路４５で増幅するので、信号処理回路３０ａにおける増幅回路４５の数を少なくし、外部端子３５の数を少なくすることができる。また、前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴにそれぞれ放電回路９５を接続するので、実施の形態８と同様に、複数の各積分コンデンサ４３に対応してそれぞれ放電回路９５を配置する必要がなく、より小型で安価な線量分布測定装置を得ることができる。
【００６４】
なお、実施の形態９において、前段の切換スイッチ４１ａの数Ｂは、最小で２とすればよく、この場合にも、前段の各切換スイッチ４１ａのそれぞれに増幅回路４５を接続するものに比べて、増幅回路４５の数を少なくし、外部端子３５の数を少なくすることができる。また、後段の切換スイッチ４１ｂを複数個設置し、それぞれの後段の切換スイッチ４１ｂをそれぞれ前段の複数の切換スイッチ４１ａに対応されても、全体として切換スイッチの数を減少させることができる。
【００６５】
実施の形態９による切換スイッチ４１ａ、４１ｂの多段のカスケード接続は、実施の形態１、３に限らず、他の実施の形態２、４、５、６、７にも適用することができる。実施の形態５では、追加配線層８１に各第１電極２１のそれぞれに接続された積分コンデンサ８３を形成したが、この実施の形態５に対して、実施の形態９による切換スイッチ４１ａ、４１ｂの多段接続を適用し、各前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続することにより、線量分布測定の終了後に、各積分コンデンサ８３を放電させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明による荷電粒子線の線量分布測定装置は、医療用の荷電粒子照射装置などに応用される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】図２は図１の背面図である。
【図３】図３は実施の形態１における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【図４】図４はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態２におけるセラミックコンデンサの配置図である。
【図５】図５はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態３における第１配線層の一部分を示すパターン図である。
【図６】図６は実施の形態３における第２配線層の一部分を示すパターン図である。
【図７】図７は実施の形態３における第３配線層の一部分を示すパターン図である。
【図８】図８はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態４における第３配線層の一部分を示すパターン図である。
【図９】図９は実施の形態４における１つの追加配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１０】図１０は実施の形態４における第４配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１１】図１１はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態５における追加配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１２】図１２はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態６を示す構成図である。
【図１３】図１３は医療における線量分布測定方法の説明図である。
【図１４】図１４はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態７において使用される第２電極基板を示す断面図である。
【図１５】図１５はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態８における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【図１６】図１６はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態９における信号処理回路を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０：プリント基板、２０：電離ユニット、２１：第１電極、
２２、２２ａ、２２ｂ：第２電極基板、２３，２３ａ、２３ｂ：第２電極、
２５：間隔フレーム、２６：電離空間、３０、３０ａ：信号処理回路、
４０：信号処理ブロック、４１、４１ａ：切換スイッチ、４５：増幅回路、
５１、５２、５３、５４、・・・、５ｎ：配線層、
７１、７２、・・・、７ｍ：追加配線層、８１：追加配線層、９５：放電回路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷電粒子線の線量分布を測定する線量分布測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の荷電粒子線の線量分布測定装置が、例えば下記の技術文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】２００４年に発行された「ニュークリア インスツルメント アンド メソッド イン フィジックス リサーチ エー ５１９（Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 519）」の６７４−６８６ページに掲載された「ア ピクセル チャンバー ツー モニター ザ ビーム パフォーマンス イン ハードロンセラフィー（A pixel chamber to monitor the beam performances in hadrontherapy）」と題する論文
【０００４】
この技術文献１に開示された荷電粒子線の線量分布測定装置は、高電圧電極（カソード電極）と、間隔フレームと、複数のアノード電極がマトリクス状の配置されたフレームとで構成された電離箱、および各アノード電極からの信号を処理する信号処理回路を備えている。高電圧電極（カソード電極）と各アノード電極との間には、電離空間が形成され、高電圧電極（カソード電極）と各アノード電極との間には、電離空間を隔てて、高電圧が印加される。電離空間に荷電粒子が入射すると、電離空間内の空気が励起されてイオンが発生し、このイオンが対応するアノード電極に引き寄せられ、そのアノード電極に電荷が発生する。各アノード電極の電荷を信号処理回路で読取ることにより、電離空間における荷電粒子の線量分布を測定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
技術文献１に開示された荷電粒子線の線量分布測定装置では、各アノード電極が配置されたフレームと別の基板上に、信号処理回路が搭載される。このため、各アノード電極が配置されたフレームと、信号処理回路が搭載された基板との間を、ケーブルおよびコネクタで接続する必要があり、コネクタサイズおよび実用的なケーブルの本数を考慮すると、アノード電極の数を大きくすることができず、線量分布の解像度を上げることができない。また各アノード電極が配置されたフレームと、信号処理回路が搭載された基板とを合計した基板の枚数が増加するため、高コストとなる。
【０００６】
この発明は、このようなケーブルおよびコネクタをなくすることができ、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置は、プリント基板を用いて構成された荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記プリント基板の一表面には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、前記プリント基板の一表面と対向する他の表面には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１との増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の第２の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置は、多層プリント基板を用いて構成される荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記多層プリント基板は、互いに対向する複数の配線層を有し、前記複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、また前記多層プリント基板の他の配線層には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置では、プリント基板の一表面に、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、前記プリント基板の一表面と対向する他の表面に、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むので、複数の各第１電極と信号処理回路との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【００１０】
また、この発明の第２の観点による荷電粒子線の線量分布測定装置では、多層プリント基板が、互いに対向する複数の配線層を有し、この複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層に、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、また前記多層プリント基板の他の配線層に、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、前記各第１電極の電荷を増幅する少なくとも１つの増幅回路と、前記各第１電極を前記増幅回路に切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むので、複数の各第１電極と信号処理回路との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態１を示す構成図、図２は、実施の形態１におけるプリント基板の背面図、図３は、実施の形態１における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【００１３】
まず図１を参照する。実施の形態１の荷電粒子線の線量分布測定装置は、図１に示すように、単一のプリント基板（ＰＣＢ）１０を用いて構成される。このプリント基板１０は、相対向する一対の主表面Ｓ１、Ｓ２を有する。主表面Ｓ１は、例えばプリント基板１０の表面であり、主表面Ｓ２は、その背面である。プリント基板１０は、両面プリント基板であり、主表面Ｓ１、Ｓ２の両方に回路素子が形成される。
【００１４】
プリント基板１０の主表面Ｓ１には、電離ユニット２０が配置され、主表面Ｓ２には、信号処理回路３０が配置される。電離ユニット２０は、複数の第１電極２１と、第２電極基板２２と、間隔フレーム２５を含む。複数の第１電極２１は、例えばアノード電極であり、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａ上に、マトリクス状に配置される。間隔フレーム２５は、中央領域Ｓ１Ａを取り囲むようにして、主表面Ｓ１Ａ上に固着される。この間隔フレーム２５は絶縁材を用いて四角形状の枠体として構成され、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａを取り囲み、複数の第１電極２１を取り囲む。この間隔フレーム２５は、主表面Ｓ１に垂直な方向に、所定の厚さを持つ。
【００１５】
第２電極基板２２は、間隔フレーム２５の上に固着される。この第２電極基板２２は、間隔フレーム２５の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有し、その周辺部分が間隔フレーム２５の上に固着され、内部に密閉された電離空間２６を形成する。この電離空間２６は、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと第２電極基板２２との間に形成され、その外周は間隔フレーム２５で密閉される。第２電極基板２２には、第２電極２３が貼り付けられる。この第２電極２３は、例えばカソードであり、複数の第１電極２１と電離空間２６を介して対向する。
【００１６】
電離ユニット２０では、第２電極２３と複数の各第１電極２１との間に電離空間２６が形成され、第２電極２３と各第１電極２１との間には、電離空間２６を隔てて、高電圧が印加される。測定しようとする荷電粒子線は、第２電極基板２２を通じて電離空間２６に照射される。電離空間２６に荷電粒子が入射すると、電離空間２６内の空気が励起されてイオンが発生し、このイオンが対応する第１電極２１に引き寄せられ、その第１電極２１に電荷が発生する。各第１電極２１の電荷を信号処理回路３０で読取ることにより、電離空間２６における荷電粒子の線量分布を測定することができる。
【００１７】
信号処理回路３０は、図２に示すように、配線ブロック３１と、複数の外部端子３５と、複数の信号処理ブロック４０を含む。配線ブロック３１は、プリント基板１０の主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａに配置される。この主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａは、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと重なる第１部分Ｓ２Ａ１と、この第１部分Ｓ２Ａ１の両側で、中央領域Ｓ１Ａと重ならずに、その外側に位置する一対の第２部分Ｓ２Ａ２を含む。配線ブロック３１は、第１部分Ｓ２Ａ１と第２部分Ｓ２Ａ２に跨って形成されている。この配線ブロック３１の両側に複数の信号処理ブロック４０が配置される。複数の外部端子３５は、例えばプリント基板１０の上端部の両側に配置され、配線３６により、各信号処理ブロック４０に接続される。
【００１８】
配線ブロック３１は、複数の第１電極２１と、複数の信号処理ブロック４０とを接続する。複数の各信号処理ブロック４０は、それぞれ相異なる複数の第１電極２１に接続され、すべての第１電極２１が、複数の信号処理回路４０のいずれかに接続される。具体的には、複数の第１電極２１の数をＡとし、複数の信号処理ブロック４０の数をＢとしたとき、各信号処理ブロック４０のそれぞれが、Ａ／Ｂ＝Ｃ個の相異なる第１電極２１が接続される。言い換えれば、Ａ個の第１電極２１が、Ｂ個の組合せに分けられ、この各組合せはそれぞれＣ個の第１電極２１を含み、これらのＢ個の各組合せに含まれるＣ個の第１電極２１が、相異なる信号処理ブロック４０に接続される。
【００１９】
配線ブロック３１は、複数の配線組合せ３２を含む。この複数の配線組合せ３２の数は、複数の信号処理ブロック４０の数Ｂと等しい。複数の配線組合せ３２のそれぞれは、複数の信号処理処理ブロック４０のそれぞれに接続され、それぞれの信号処理ブロック４０を、それに対応するＣ個の第１電極３１に接続する。この複数の配線組合せ３２は、それぞれＣ本の配線３３を含み、このＣ本の配線３３が、対応するＣ個の第１電極２１にそれぞれ接続される。Ｃ本の配線３３のそれぞれは、対応するＣ個の第１電極２１の各背面に延びており、このＣ個の各第１電極２１の背面においてプリント基板１０を貫通して、対応する各第１電極２１に接続される。複数の信号処理ブロック４０は、それぞれ１本の配線３６により、対応する外部端子３５に接続される。
【００２０】
図３は、信号処理回路３０の一部分を示し、１つの信号処理ブロック４０と、それに接続された１つの配線組合せ３２を示す。複数の各信号処理ブロック４０のそれぞれが、図３に示すように構成される。各信号処理ブロック４０は、それぞれ図３に示すように、１つの切換スイッチ４１と、複数の積分コンデンサ４３と、１つの増幅回路４５を含む。
【００２１】
切換スイッチ４１は、Ｃ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃと、１つの出力端子ＯＵＴを有する。１つの配線組合せ３２に含まれるＣ本の配線３３が、それぞれ切換スイッチ４１の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃに接続される。複数の積分コンデンサ４３の数は、配線３３の数Ｃに等しい。Ｃ個の積分コンデンサ４３は、それぞれ切換スイッチ３７の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃを接地する回路に接続される。この各積分コンデンサ４３は、対応するＣ個の各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分して保持する。１つの信号処理ブロック４０に対応する積分コンデンサ４３の数は、配線３３の数Ｃに等しいが、Ｂ個の各信号処理ブロック４０のそれぞれ対応してＣ個の積分コンデンサ４３が接続されるので、信号処理回路３０は、Ｃ×Ｂ＝Ａ個の積分コンデンサ４３を含み、各積分コンデンサ４３が、Ａ個の各第１電極２１のそれぞれに接続される。
【００２２】
各積分コンデンサ４３は、配線ブロック３１が形成された中央領域Ｓ２Ａの中の第２部分Ｓ２Ａ２に配置される。この第２部分Ｓ２Ａ２は、複数の第１電極２１が形成された主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａと重ならず、荷電粒子線が照射されない。このため、各積分コンデンサ４３は、荷電粒子線の影響を受けずに、対応する各第１電極２１の電荷を積分して保持する。
【００２３】
増幅回路４５は、演算増幅器４６と、３つの抵抗４７、４８、４９を有する。演算増幅器４６は、マイナス入力とプラス入力と出力ＯＵＴを有する。演算増幅器４５のマイナス入力は、抵抗４７を介して切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに接続される。抵抗４８は、演算増幅器４６のプラス入力を接地する回路に接続される。抵抗４９は、演算増幅器４６の出力ＯＵＴとマイナス入力との間に接続され、出力ＯＵＴをマイナス入力に帰還する。演算増幅器４６の出力ＯＵＴは、配線３６により、外部端子３５に接続される。
【００２４】
切換スイッチ４１は、入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃを順次出力端子ＯＵＴに切換え接続し、各積分コンデンサ４３の電荷を順次演算増幅器４６のマイナス入力に供給する。演算増幅器４６は、各積分コンデンサ４３の電荷を順次増幅し、その増幅信号を順次外部端子３５に供給する。この外部端子３５の信号を読取ることにより、１つの信号処理ブロック４０に対応する各第１電２１の電荷を読取ることができる。
【００２５】
複数の信号処理ブロック４１は、それぞれ図３に示すように構成され、対応するＣ個の第１電極２１の電荷を増幅した信号を順次、対応する外部端子３５に出力する。したがって、複数のすべての外部端子３５の信号を読取ることにより、すべての第１電極２１の電荷を増幅した信号を読取ることができ、電離空間２６の全体における荷電粒子線の線量分布を測定することができる。
【００２６】
実施の形態１では、プリント基板１０の一主表面Ｓ１に、複数の第１電極２１が形成され、また、この複数の各第１電極２１と電離空間２６を介して対向する第２電極２３を有する第２電極基板２２が配置され、プリント基板１０の一主表面Ｓ１と対向する他の主表面Ｓ２に、信号処理回路３０が配置され、この信号処理回路３０が、少なくとも１つの信号処理ブロック４０を有し、この信号処理ブロック４０が、それに対応する各第１電極２１の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサ４３と、この各積分コンデンサ４３の電荷を共通に増幅する増幅回路４５と、各積分コンデンサを増幅回路４５に切換え接続する切換スイッチ４１とを含むので、複数の各第１電極２１と信号処理回路３０との間に、特別なケーブルおよびコネクタを使用する必要がなくなり、低コストの荷電粒子線の線量分布測定装置を実現することができる。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１では、複数の第１電極２１のそれぞれに接続される複数の積分コンデンサ４３を、主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２Ａの中で、荷電粒子線の影響を受けない第２部分Ｓ２Ａ２に配置したが、この実施の形態２では、複数の積分コンデンサ４３を、それぞれセラミックコンデンサ４３ａで構成し、これらの各セラミックコンデンサ４３ａを、中央領域Ｓ２Ａの第１部分Ｓ２Ａ１、すなわち各第１電極２１の背面に配置する。第１部分Ｓ２Ａ１は、複数の第１電極２１が形成された領域であり、各セラミックコンデンサ４３ａは、荷電粒子線を受けるが、セラミックコンデンサ４３ａは、荷電粒子線に対する耐性が高く、各第１電極２１の背面にあっても荷電粒子線の影響を受けずに、各第１電極２１の電荷を積分して保持することができる。
【００２８】
図４は、実施の形態２における１つの信号処理ブロック４０と、それに対する複数のセラミックコンデンサ４３ａの配置を示す配置図である。各セラミックコンデンサ４３ａは、対応する各第１電極２１の背面に配置される。各セラミックコンデンサ４３ａの右側には、１つの配線組合せ３２が配置され、この配線組合せ３２は、Ｃ本の配線３３を含み、それぞれの配線３３が、対応する各第１電極２１に接続される。これらの各配線３３は、それぞれ各セラミックコンデンサ４３ａの右端部に形成されたプリント基板１０のスルーホール３４を通じて、各セラミックコンデンサ４３ａの一方の電極を、対応する各第１電極２１に接続する。各セラミックコンデンサ４３ａの左側には、接地電極パターン３８が形成される。この接地電極パターン３８は、各セラミックコンデンサ４３ａの他方の電極に共通に接続され、各セラミックコンデンサ４３ａを接地する。
【００２９】
この実施の形態２では、各第１電極２１の背面を、セラミックコンデンサ４３ａの実装スペースとして使用することができるので、信号処理ブロック４０の面積を小さくし、プリント基板１０の面積を小さくして、安価にすることができる。なお、実施の形態２では、図４に示す配置パターン以外は、実施の形態１と同様に構成される。
【００３０】
実施の形態３．
この実施の形態３は、実施の形態１におけるプリント基板１０を、多層プリント基板ＭＰＣＢで構成したものである。この多層プリント基板ＭＰＣＢは、相対向する互いに平行なｎ層の配線層５１、５２、５３、５４、・・・、５（ｎ−１）、５ｎを含む。多層プリント基板ＭＰＣＢの主表面Ｓ１上に位置する配線層を第１配線層５１とし、その主表面Ｓ２上に位置する配線層を第ｎ配線層５ｎとする。この第１配線層５１と第ｎ配線層以外の複数の他の配線層を、順次第１配線層５１から第ｎ配線層５ｎに向かって、第２配線層５２、第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）とする。
【００３１】
多層プリント基板ＭＰＣＢの主表面Ｓ１上には、実施の形態１と同様に電離ユニット２０が配置される。具体的には、主表面Ｓ１の中央領域Ｓ１Ａには、第２電極２３が、電離空間２６を介して対向するようにして配置される。この第２電極２３は、第２電極基板２２の一面に貼り付けられ、この第２電極基板２２は間隔フレーム２５を介して主表面Ｓ１上に取り付けられる。
【００３２】
図５は第１配線層５１の一部分を、図６は第２配線層５２の一部分を、また図７は第３配線層５３の一部分をそれぞれ示す。第ｎ配線層５ｎには、複数の信号処置ブロック４０と、複数の第１電極２１のそれぞれに接続された複数の積分コンデンサ４３と、複数の信号処理ブロック４０と、各信号処理ブロック４０のそれぞれに対する配線組合せ３２が配置される。各信号処理ブロック４０は、図３に示すように切換スイッチ４１と増幅回路４５を含む。
【００３３】
第１配線層５１には、図５に示すように、マトリクス状に配置された複数の第１電極２１と、接地電極パターン５１１が形成される。各第１電極２１は、それぞれ電離空間２６を介して第２電極２３に対向する。複数の第１電極２１は、例えば六角形状を有し、各第１電極２１の中心部には、それぞれ第１スルーホール５１２が接続される。この各第１スルーホール５１２は、第２配線層５２を貫通し、第３配線層５３、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に向かって延びる。接地電極パターン５１１は、各第１電極２１を取り囲むようにして、第１配線層５１に形成される。この接地電極パターン５１１は、各第１電極２１の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各第１電極２１から電気的に絶縁される。
【００３４】
第２配線層５２には、図６に示すように、接地電極パターン５２１が、各第１スルーホール５１２を取り囲むように形成される。この接地電極パターン５２１は、各第１スルーホール５１２の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各スルーホール５１２から電気的に絶縁される。第２配線層５２に形成された接地電極パターン５２１は、第１配線層５１に形成された接地電極パターン５１１と対向する。これらの接地電極パターン５１１、５１２は、複数の第２スルーホール５１３により、互いに接続される。この各第２スルーホール５１３は、接地電極接続用スルーホールであり、第１配線層５１と第２配線層５２との間で多層プリント基板ＭＰＣＢを貫通し、接地電極パターン５１１、５２１を互いに接続する。
【００３５】
第２配線層５２と第ｎ配線層５ｎとの間の第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎー１）には、それぞれ配線パターン６１が形成される。これらの各配線パターン６１は、それぞれ第ｎ配線層５ｎ上の各信号処理ブロック４０と、それに対応する複数の第１電極２１とを互いに接続する。これらの配線パターン６１は、それぞれ第ｎ配線層５ｎに配置された相異なる各信号処理ブロック４０と、その各信号処理ブロック４０に対応する相異なるＣ個の第１電極２１とを互いに接続する。
【００３６】
図７は、第３配線層５３上に形成された配線パターン６１を示す。この配線パターン６１は、配線組合せ６２を含み、この配線組合せ６２はＣ本の配線６３を含み、これらの配線６３は、第ｎ配線層５ｎの１つの信号処理ブロック４０と、それに対応するＣ個の第１電極２１とをそれぞれ接続する。配線６３には、Ｃ個の第１電極２１のそれぞれに接続された第１スルーホール５１２がそれぞれ接続される。第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）には、図７に示す配線パターン６１と同様な配線パターン６１がそれぞれ形成される。
【００３７】
実施の形態１の両面プリント基板１０では、配線ブロック３１の各配線組合せ３２が主表面Ｓ２の中央領域Ｓ２に平面状に配置される。各配線組合せ３２の各配線３３は、無限に細くすることができないので、平面状に配置される配線組合せ３２の数Ｂが制限され、第１電極２１の数Ａが制限される。この第１電極２１の数Ａの制限は、荷電粒子線の線量分布の分解能を制限する。この実施の形態１に比較して、実施の形態３では、多層プリント基板ＭＰＣＢを使用し、とくにＡ個の第１電極２１と信号処理回路３０を接続する配線パターン６１を第３配線層５３から第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に分散したので、各配線パターン６１における配線６３の数Ｃを増加することができ、これに伴なって第１電極２１のそれぞれの面積をより小さくすることにより、第１電極２１の数Ａを増加して、荷電粒子線の線量分布の分解能を向上することができる。
【００３８】
また、実施の形態３では、各配線パターン６１が第３配線層５３から第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に分散されるので、各配線パターン６１を、互いに接触することなく、互いに重なる領域に立体的に配置することができる。このため、各配線パターン６１における各配線６３と、それに接続される各第１電極２１との対応関係を自由に設計することができ、各第１電極２１と各信号処理ブロック４０との対応関係も自由に設定でき、回路設計の自由度を増加することもできる。
【００３９】
さらに、実施の形態３では、第１配線層５１と第２配線層５２に接地電極パターン５１１、５２１を形成したので、これらの接地電極パターン５１１、５２１により、外部からの外来ノイズの影響を軽減して、より高精度に荷電粒子線の線量分布を測定することができる。
【００４０】
実施の形態４．
この実施の形態４は、実施の形態３における多層プリント基板ＭＰＣＢに、さらにｍ層からなる追加配線層７１、７２、・・・、７ｍを加えたものである。結果としてこの実施の形態４では、多層プリント基板ＭＰＣＢが、（ｎ＋ｍ）層の配線層を持つ。
【００４１】
ｍ層の追加配線層７１、７２、・・・、７ｍは、実施の形態３における第３配線層５３から第ｎ配線層５ｎの間の相互間にそれぞれ追加される。言い換えれば、第３配線層５３から第ｎ配線層５ｎに向かう方向において、第３配線層５３、追加配線層７１、第４配線層５４、追加配線層７２、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）、追加配線層７ｍ、第ｎ配線層５ｎの順番に配置され、配線層５３、５４、・・・５ｎと、追加配線層７１、７２、・・・、７ｍとが、交互に配置される。この実施の形態４では、実施の形態３における第２スルーホール５１３が、第３配線層５３、追加配線層７１、・・・第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）を貫通し、追加配線層７ｍまで延長される。追加配線層７１、７２、・・・、７ｍには、それぞれ図６に示す接地電極パターン５２１と同様な接地電極パターン７１１が形成され、これらの各接地電極パターン７１１は、各第２スルーホール５１３により互いに接続される。
【００４２】
図８は、実施の形態４における第３配線層５３の一部分を、図９は、それにおける追加配線層７１の一部分を、また図１０は、それにおける第４配線層５４の一部分をそれぞれ示す。第３配線層５３には、図８に示すように、各第１スルーホール５１２と各第２スルーホール５１３が貫通している。追加配線層７１には、図９に示すように、接地電極パターン７１１が形成される。この接地電極パターン７１１は、図６に示す第２配線層５２の接地電極パターン５２１と同様に、各第１スルーホール５１２を取り囲むようにして形成される。
【００４３】
この接地電極パターン７１１は、各第１スルーホール５１２の周りに、それぞれ間隔をおいて形成され、各スルーホール５１２から電気的に絶縁される。追加配線層７１に形成された接地電極パターン７１１は、第２配線層５２に形成された接地電極パターン５２１（図６）に対して、各第２スルーホール５１３により接続される。第４配線層５４には、図１０に示すように、配線パターン６１が形成され、また各第１、第２スルーホール５１２、５１３が貫通している。配線パターン６１には、第１スルーホール５１２が接続される。この配線パターン６１は、各第１スルーホール５１２を介して、対応する複数の第１電極２１を、対応する信号処理ブロック４０に接続する。
【００４４】
実施の形態４では、追加配線層７１、７２、・・・、７ｍにそれぞれ形成された接地電極パターン７１１が、第３配線層５３、第４配線層５４、・・・、第（ｎ−１）配線層５（ｎ−１）に形成された配線パターン６１を、それぞれ外部ノイズに対してシールドし、また第ｎ配線層５ｎに形成された各配線３３を外部ノイズに対してシールドする。この結果、各配線パターン６１および配線３３に対する外部ノイズの侵入が軽減されるので、さらに高精度の荷電粒子線の線量分布の測定が可能となる。
【００４５】
実施の形態５．
この実施の形態５は、実施の形態３または４に対して、さらに１つの追加配線層８１を追加したものである。この追加配線層８１は、実施の形態３または４における第２配線層５２と第３配線層５３との間に配置される。
【００４６】
図１１は、この追加配線層８１を示す。この追加配線層８１には、複数の積分コンデンサ電極８１１と、接地電極パターン８１２が形成される。複数の積分コンデンサ電極８１１は、複数の第１電極２１のそれぞれに対応して、それと同じ数Ａだけ形成され、互いに分離してマトリクス状に配置される。各積分コンデンサ電極８１１は、各第１電極２１と対向する位置にそれぞれ形成され、各第１スルーホール５１２により、各第１電極２１に接続される。
【００４７】
接地電極パターン８１２は、各積分コンデンサ電極８１１を取り囲むようにして、網目状に形成される。この接地電極パターン８１２は、各積分コンデンサ電極８１１の周りに間隔をおいて形成され、各積分コンデンサ電極８１１と絶縁される。接地電極パターン８１２は、複数の第２スルーホール５１３により、接地電極パターン５１１（図５）、５２１（図６）と接続される。この結果、各積分コンデンサ電極８１１と接地電極パターン８１２との間には、それぞれ積分コンデンサ８３が形成され、この各積分コンデンサ８３は、複数の各第１電極２１のそれぞれに第１スルーホール５１２を介して接続される。
【００４８】
この実施の形態５では、追加配線層８１に、複数の積分コンデンサ８３が形成され、この複数の積分コンデンサ８３は、複数の各第１電極２１のそれぞれに接続されるので、第ｎ配線層５ｎの積分コンデンサ４３を省略することが可能となり、第ｎ配線層５ｎにおける信号処理ブロック４０の部品数を減少し、安価で且つ信頼性の高い荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。
【００４９】
実施の形態６．
この実施の形態６は、実施の形態１または実施の形態３において、第２電極基板２２を、水と同等な荷電粒子線の透過特性を有する樹脂板２２ａで構成し、また第２電極板２３を金属薄膜２３ａで構成したものである。
【００５０】
図１２はこの実施の形態６の荷電粒子線の線量分布測定装置を示す構成図である。金属薄膜２３ａは、樹脂板２２ａとほぼ同じ大きさを有し、樹脂板２２ａの一面に接着される。樹脂板２２ａは、金属薄膜２３ａとともに間隔フレーム２５の上に固着され、電離空間２６が金属薄板２３ａと複数の第１電極２１との間に形成される。電離空間２６の外周は、間隔フレーム２５により密閉される。
【００５１】
医療用として用いられる荷電粒子線の線量分布測定装置では、図１３に示すように、荷電粒子線ＰＢの入射方向に対して、人体と同等な荷電粒子線の透過特性を持つファントム９０の中において、深さ方向の正確な寸法Ｌを有する線量分布測定面９１で線量分布測定を行なう必要がある。実施の形態６において、金属薄板２３ａの厚さを、人体厚みと等価に評価して無視できる厚さとすれば、金属電極２３ａと複数の第１電極２１との間に形成された電離空間２６の空気層の厚さは、人体厚みと等価に評価して無視できる厚さであるので、樹脂板２２ａの各第１電極２１から遠い側の表面から各第１電極２１までの寸法は、人体厚みと等価に評価して、樹脂板２２ａの厚さに等しいと考えることができる。この樹脂板２２ａの厚さは、荷電粒子線の線量分布測定装置の製作時に、精度よく測定できる。
【００５２】
実施の形態６では、相対向する金属薄膜２３ａと各第１電極２１の中間位置が、線量分布測定面９１であるので、荷電粒子線の入射面から線量分布測定装置までのファントム９０の厚さに樹脂板２２ａの厚さを加算した厚さが、荷電粒子線の入射面から線量分布測定面９１までの深さとなる。よって、実施の形態６では、深さ方向で線量分布測定面の位置を正確に把握できる荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。なお、実施の形態６による樹脂板２２ａと金属薄膜２３ａは、実施の形態１および実施の形態３だけでなく、他の実施の形態２、４、５に対しても適用できる。
【００５３】
実施の形態７．
この実施の形態７は、実施の形態１または実施の形態３における第２電極基板２２をポリイミドフレキシブル基板２２ｂで構成し、第２電極２３を金属薄膜２３ｂ、例えば銅薄膜で構成したものである。
【００５４】
図１４は、この実施の形態７に使用されるポリイミドフレキシブル基板２２ｂと金属薄膜２３ｂを示す断面図である。ポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、具体的には２５μｍの厚さで構成される。金属薄膜２３ｂは、例えば銅薄膜であり、８μｍの厚さを有し、ポリイミドフレキシブル基板２３ｂの一面に接着または蒸着により形成される。ポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、金属薄膜２３ｂとともに間隔フレーム２５の上に固着され、電離空間２６が金属薄板２３ｂと複数の第１電極２１との間に形成される。電離空間２６の外周は、間隔フレーム２５により密閉される。
【００５５】
図１４に示す厚さ８μｍの銅薄膜からなる金属薄膜２３ｂを形成した厚さ２５μｍのポリイミドフレキシブル基板２２ｂは、人体と等価な評価で、６０μｍの厚さとなる。人体に荷電粒子線ＰＢを照射する場合における荷電粒子線の到達深さの精度は、せいぜい１ｍｍ程度であればよいので、図１４に示す金属薄膜２３ｂを形成したポリイミドフレキシブル基板２２ｂによる誤差は問題にならない。実施の形態７では、汎用の安価なポリイミドフレキシブル基板２２ｂを使用しながら、測定精度上の誤差が問題とならず、安価な荷電粒子線の線量分布測定装置を得ることができる。なお、実施の形態７によるポリイミドフレキシブル基板２２ｂと金属薄膜２３ｂは、実施の形態１および実施の形態３だけでなく、他の実施の形態２、４、５に対しても適用できる。
【００５６】
実施の形態８．
この実施の形態８は、実施の形態１または実施の形態３において、信号処理回路３０に含まれる複数の信号処理ブロック４０に、それぞれ積分コンデンサ４３を放電させるための放電回路９５を付加したものである。
【００５７】
図１５は、実施の形態８における信号処理回路３０の１つの信号処理ブロック４０を示す。放電回路９５は、切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴを接地する回路に配置される。この放電回路９５は、放電スイッチ９６により構成される。放電回路９５は、荷電粒子線の線量分布の測定時にはオフとされ、各積分コンデンサ４３を放電させることはない。放電回路９５は、すべての第１電極２１の電荷を信号処理回路３０により読み出し、荷電粒子線の線量分布の測定が終了した後にオンとされ、各切換スイッチ４１に対応する各積分コンデンサ４３を放電させ、次の測定に備える。
【００５８】
実施の形態８では、信号処理回路３０の各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を配置するので、複数の各積分コンデンサ４３に対応してそれぞれ放電回路９５を配置する必要がなく、より小型で安価な線量分布測定装置を得ることができる。
【００５９】
実施の形態８により各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続する構成は、実施の形態１、３に限らず、他の実施の形態２、４、５、６、７にも適用することができる。実施の形態５では、追加配線層８１に各第１電極２１のそれぞれに接続された積分コンデンサ８３を形成したが、この実施の形態５において、各切換スイッチ４１の出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続することにより、線量分布測定の終了後に、各積分コンデンサ８３を放電させることができる。
【００６０】
実施の形態９．
この実施の形態９は、実施の形態１または実施の形態３において、信号処理回路３０を信号処理回路３０ａに代えたものである。
【００６１】
この実施の形態９で使用される信号処理回路３０ａを図１６に示す。この信号処理回路３０ａは、図１６に示すように、複数の前段の切換スイッチ４１ａと後段の切換スイッチ４１ｂをカスケード接続したものである。前段の複数の切換スイッチ４１ａの出力は、後段の切換スイッチ４１ｂにより順次切換えて、共通の増幅回路４５に接続される。前段の複数の切換スイッチ４１ａは、それぞれＣ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃと１つの出力端子ＯＵＴを有し、これらの前段の各切換スイッチ４１ａの入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃは、複数の第１電極２１の中のそれぞれ相異なるＣ個の第１電極２１にそれぞれ接続される。前段の各切換スイッチ４１ａの入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｃには、それぞれ積分コンデンサ４３が接続され、また前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴには、図１５と同じ放電回路９５が接続される。
【００６２】
前段の複数の切換スイッチ４１ａの数をＢとする場合、後段の切換スイッチ４１ｂは、Ｂ個の入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｂと、１つの出力端子ＯＵＴを有し、各入力端子ＩＮ１、ＩＮ２、・・・、ＩＮｂは、それぞれ前段の各切換スイッチ４１ａのそれぞれの出力端子ＯＵＴに接続される。後段の切換スイッチ４１ｂの出力端子ＯＵＴは、共通の増幅回路４５に接続される。この増幅回路４５は、図３に示す増幅回路４５と同様に、演算増幅器４６と、３つの抵抗４７、４８、４９により構成され、演算増幅器４５の出力端子ＯＵＴが１つの外部端子３５に接続される。
【００６３】
この実施の形態９では、前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴの出力を、後段の切換スイッチ４１ｂで順次切換えて共通の増幅回路４５で増幅するので、信号処理回路３０ａにおける増幅回路４５の数を少なくし、外部端子３５の数を少なくすることができる。また、前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴにそれぞれ放電回路９５を接続するので、実施の形態８と同様に、複数の各積分コンデンサ４３に対応してそれぞれ放電回路９５を配置する必要がなく、より小型で安価な線量分布測定装置を得ることができる。
【００６４】
なお、実施の形態９において、前段の切換スイッチ４１ａの数Ｂは、最小で２とすればよく、この場合にも、前段の各切換スイッチ４１ａのそれぞれに増幅回路４５を接続するものに比べて、増幅回路４５の数を少なくし、外部端子３５の数を少なくすることができる。また、後段の切換スイッチ４１ｂを複数個設置し、それぞれの後段の切換スイッチ４１ｂをそれぞれ前段の複数の切換スイッチ４１ａに対応されても、全体として切換スイッチの数を減少させることができる。
【００６５】
実施の形態９による切換スイッチ４１ａ、４１ｂの多段のカスケード接続は、実施の形態１、３に限らず、他の実施の形態２、４、５、６、７にも適用することができる。実施の形態５では、追加配線層８１に各第１電極２１のそれぞれに接続された積分コンデンサ８３を形成したが、この実施の形態５に対して、実施の形態９による切換スイッチ４１ａ、４１ｂの多段接続を適用し、各前段の各切換スイッチ４１ａの出力端子ＯＵＴに放電回路９５を接続することにより、線量分布測定の終了後に、各積分コンデンサ８３を放電させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明による荷電粒子線の線量分布測定装置は、医療用の荷電粒子照射装置などに応用される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】図２は図１の背面図である。
【図３】図３は実施の形態１における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【図４】図４はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態２におけるセラミックコンデンサの配置図である。
【図５】図５はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態３における第１配線層の一部分を示すパターン図である。
【図６】図６は実施の形態３における第２配線層の一部分を示すパターン図である。
【図７】図７は実施の形態３における第３配線層の一部分を示すパターン図である。
【図８】図８はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態４における第３配線層の一部分を示すパターン図である。
【図９】図９は実施の形態４における１つの追加配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１０】図１０は実施の形態４における第４配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１１】図１１はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態５における追加配線層の一部分を示すパターン図である。
【図１２】図１２はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態６を示す構成図である。
【図１３】図１３は医療における線量分布測定方法の説明図である。
【図１４】図１４はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態７において使用される第２電極基板を示す断面図である。
【図１５】図１５はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態８における信号処理回路の１つの信号処理ブロックを示す電気回路図である。
【図１６】図１６はこの発明による荷電粒子線の線量分布測定装置の実施の形態９における信号処理回路を示す電気回路図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０：プリント基板、２０：電離ユニット、２１：第１電極、
２２、２２ａ、２２ｂ：第２電極基板、２３，２３ａ、２３ｂ：第２電極、
２５：間隔フレーム、２６：電離空間、３０、３０ａ：信号処理回路、
４０：信号処理ブロック、４１、４１ａ：切換スイッチ、４５：増幅回路、
５１、５２、５３、５４、・・・、５ｎ：配線層、
７１、７２、・・・、７ｍ：追加配線層、８１：追加配線層、９５：放電回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板を用いて構成された荷電粒子線の線量分布測定装置であって、
前記プリント基板の一表面には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、
前記プリント基板の一表面と対向する他の表面には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対してそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記積分用コンデンサとして荷電粒子線に対する耐性の高い複数のセラミックコンデンサが使用され、この各セラミックコンデンサがそれぞれ対応する前記各第１電極に接続されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項３】
多層プリント基板を用いて構成される荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記多層プリント基板は、互いに対向する複数の配線層を有し、
前記複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、
また前記多層プリント基板の他の配線層には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対しそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置測定装置であって、前記多層プリント基板が、第１配線層から第ｎ配線層を有し、前記第１配線層が前記多層プリント基板の一表面に位置し、この第１配線層に前記複数の第１電極が形成され、前記第ｎ配線層が前記多層プリント基板の一表面と対向する他の表面に位置し、この第ｎ配線層に、前記信号処理回路の増幅回路と切換スイッチと、この切換スイッチに接続された配線パターンが形成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１配線層に形成された前記各第１電極と前記第ｎ配線層に形成された配線パターンとが、前記多層プリント基板のスルーホールを介して接続されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１配線層と第ｎ配線層との間で前記第１配線層に隣接する第２配線層に、接地電極パターンを形成したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２配線層と第ｎ配線層との間の複数の各配線層に配線パターンが形成され、この各配線パターンは、それぞれ互いに異なる前記各第１電極に接続された複数の配線を含み、前記各第１電極を前記切換スイッチに接続することを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記配線パターンを形成した各配線層の間に、それぞれ接地電極パターンを形成した追加配線層が配置されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項９】
請求項６記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２配線層と第ｎ配線層との間で前記第２配線層に隣接する第３配線層に、前記各第１電極のそれぞれに接続された複数のコンデンサ電極を形成し、この各コンデンサ電極が前記積分コンデンサを構成することを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１０】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２電極基板が、水と同等な粒子線等価性能を持つ樹脂板で構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１１】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２電極基板が、ポリイミドフレキシブル基板で構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１２】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記切換スイッチに、前記積分コンデンサを放電させる放電スイッチを接続したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１３】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記信号処理回路は、少なくとも３つの前記切換スイッチを有し、この３つの切換スイッチの中の第１、第２の切換スイッチは、前記複数の第１電極の中の互いに異なる複数の第１電極の電荷を切換え、またその第３の切換スイッチは、前記第１、第２の切換スイッチの出力を前記増幅回路に切換え接続するように構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１、第２の切換スイッチの出力側に、前記積分コンデンサを放電させる放電スイッチを接続したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１】
プリント基板を用いて構成された荷電粒子線の線量分布測定装置であって、
前記プリント基板の一表面には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、
前記プリント基板の一表面と対向する他の表面には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記各第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分用コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対してそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記積分用コンデンサとして荷電粒子線に対する耐性の高い複数のセラミックコンデンサが使用され、この各セラミックコンデンサがそれぞれ対応する前記各第１電極に接続されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項３】
多層プリント基板を用いて構成される荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記多層プリント基板は、互いに対向する複数の配線層を有し、
前記複数の配線層の中で前記多層プリント基板の一表面に位置する配線層には、複数の第１電極が形成され、また、この複数の各第１電極と電離空間を介して対向する第２電極を有する第２電極基板が配置され、
また前記多層プリント基板の他の配線層には、信号処理回路が配置され、この信号処理回路が、前記複数の第１電極の電荷をそれぞれ積分する複数の積分コンデンサと、少なくとも１つの増幅回路と、前記増幅回路に対しそれに対応する前記各積分コンデンサを切換え接続する少なくとも１つの切換スイッチとを含むことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置測定装置であって、前記多層プリント基板が、第１配線層から第ｎ配線層を有し、前記第１配線層が前記多層プリント基板の一表面に位置し、この第１配線層に前記複数の第１電極が形成され、前記第ｎ配線層が前記多層プリント基板の一表面と対向する他の表面に位置し、この第ｎ配線層に、前記信号処理回路の増幅回路と切換スイッチと、この切換スイッチに接続された配線パターンが形成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１配線層に形成された前記各第１電極と前記第ｎ配線層に形成された配線パターンとが、前記多層プリント基板のスルーホールを介して接続されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１配線層と第ｎ配線層との間で前記第１配線層に隣接する第２配線層に、接地電極パターンを形成したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２配線層と第ｎ配線層との間の複数の各配線層に配線パターンが形成され、この各配線パターンは、それぞれ互いに異なる前記各第１電極に接続された複数の配線を含み、前記各第１電極を前記切換スイッチに接続することを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記配線パターンを形成した各配線層の間に、それぞれ接地電極パターンを形成した追加配線層が配置されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項９】
請求項６記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２配線層と第ｎ配線層との間で前記第２配線層に隣接する第３配線層に、前記各第１電極のそれぞれに接続された複数のコンデンサ電極を形成し、この各コンデンサ電極が前記積分コンデンサを構成することを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１０】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２電極基板が、水と同等な粒子線等価性能を持つ樹脂板で構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１１】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第２電極基板が、ポリイミドフレキシブル基板で構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１２】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記切換スイッチに、前記積分コンデンサを放電させる放電スイッチを接続したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１３】
請求項１または３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記信号処理回路は、少なくとも３つの前記切換スイッチを有し、この３つの切換スイッチの中の第１、第２の切換スイッチは、前記複数の第１電極の中の互いに異なる複数の第１電極の電荷を切換え、またその第３の切換スイッチは、前記第１、第２の切換スイッチの出力を前記増幅回路に切換え接続するように構成されたことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の荷電粒子線の線量分布測定装置であって、前記第１、第２の切換スイッチの出力側に、前記積分コンデンサを放電させる放電スイッチを接続したことを特徴とする荷電粒子線の線量分布測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−６４６６４（Ｐ２００８−６４６６４Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４４１１９（Ｐ２００６−２４４１１９）
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月８日（２００６．９．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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