一种用于生产放射核素的气体靶的制作方法

1.本实用新型涉及气体靶相关技术领域，具体为一种用于生产放射核素的气体靶。


背景技术：

2.小型医用回旋加速器生产的短寿命放射性同位素如15o、11c、13n、18f本身就是身体的组成部分，通过生产靶的核反应产生的上述核素，通过合成模块箱进行化学合成各种放射性药物，参与人体代谢。气体靶是完成核反应并且产生放射性核素的机构，束流从回旋加速器出口进入相应的靶材腔内，利用相应的核反应谱轰击靶原子核获得特定的正电子核素。靶系统安装在加速器输出端。气体靶由准直器、过渡法兰盘、真空窗、氦气冷却腔、靶材窗、靶材腔主体、盖板组成；
3.传统的靶材腔存在下列问题：来自加速器的质子将功率的大部分能量作为热量形式沉积到靶中，从而使靶温度很快升高到数百度甚至更高，这样就可能破坏样品靶及其周围的性能和结构。靶的尺寸、结构以及通过该方法生产的放射性同位素的产额及比活度等都会受到靶的热性能的限制和影响。此外传统的气体靶采用双靶窗模型，靶材腔内气体温度上升会导致靶腔内压力升增大。压力越大，靶膜的厚度也越大，束流在到达靶材腔之前损失的也越多。因此对靶室装置设计和冷却就变得尤为重要。为此我们提出一种用于生产放射核素的气体靶，以便解决上述中所存在的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种用于生产放射核素的气体靶，以解决上述背景技术提出的靶温度快速升高可能破坏样品靶及其周围的性能和结构，靶的尺寸、结构以及通过该方法生产的放射性同位素的产额及比活度等都会受到靶的热性能的限制和影响，以及束流在到达靶材腔之前损失多的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于生产放射核素的气体靶，包括：
6.靶材腔，所述靶材腔是用来装载受轰击气体的容器，所述靶材腔由高纯铝制成，所述靶材腔设有主要冷却通道和次要冷却通道，所述主要冷却通道和次要冷却通道的进出水口均具有密封槽和密封圈；
7.开口，所述靶材腔左端设有开口，所述靶材腔右端设有底部。
8.优选的，所述靶材腔的腔室设计为开口直径小、底部直径大的截锥形，所述靶材腔置于一个圆柱形铝壳中，所述铝壳上开有用于靶气体的注入和排出的圆孔贯通至靶材腔。
9.优选的，所述铝壳和靶材腔之间的空隙中形成有主要冷却通道，所述主要冷却通道包括冷却回路、入口和出口，所述入口开在粒子束能量沉积功率较大的后端，所述出口开在粒子数能量沉积功率较小的前端。
10.优选的，所述次要冷却通道包括凹槽和冷却水道，所述冷却水道呈蛇形迂回布置。
11.优选的，所述冷却水道开在靶材腔后部，所述靶材腔外壁上设有翅片型凹槽。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该用于生产放射核素的气体靶，本发明通过提出一种改进型的气体靶系统，来达到良好的靶系统冷却效果，从而更稳定地生产放射性同位素，这种用于生产放射性同位素的气体靶系统可以更好地控制靶系统的温升，同时，也可以使用比通常更大的压力，进一步地可以缩短靶腔的长度，使整个靶系统更加紧凑；
13.（1）本发明的气体靶系统采用两个冷却回路对其进行冷却，且靶系统的主要冷却通道，流通导道围绕靶材腔的大部分，可以提高气体靶系统的冷却效率；
14.（2）特别地，靶系统的主要冷却通道其导道围绕靶材腔的大部分，在能量沉积率较大的中后部增加翅片凹槽设计，可以针对性地对能量沉积率较高的部位进行局部强化冷却；
15.（3）增加靶材腔后壁上的另一个蛇形冷却回路，可以进一步优化靶材腔后端冷却效果。
附图说明
16.图1为本实用新型气体靶靶系统主体结构示意图；
17.图2为本实用新型靶材腔及其主要冷却通道侧剖切结构示意图；
18.图3为本实用新型靶材腔外壁及次要冷却通道整体结构示意图。
19.图中：1、靶材腔；2、开口；3、底部；4、铝壳；5、圆孔；6、冷却回路；7、入口；8、出口；9、凹槽；10、冷却水道。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1
‑
3，本实用新型提供一种技术方案：一种用于生产放射核素的气体靶，包括靶材腔1和开口2，气体靶由准直器、过渡法兰盘、真空窗、氦气冷却腔、靶材窗、靶材腔1主体、盖板组成，靶主体具有一个铝壳4用于固定靶材腔1和辅助部件，铝壳4上开有圆孔5贯通至靶材腔1，用于靶气体的注入和排出，靶材腔1设计为容纳待受辐照气体的靶气体，考虑到质子束流在靶腔中与气体型号作用后的发散状态，靶材腔1的腔室是开口2小，底部3大的截锥形，且开口2形成有入口7用于粒子束的至少一部分进入靶材腔1中，开口2端用havar膜封住靶气体，havar膜另一端接氦气冷却，氦气冷却腔另一端装有真空窗，冷却腔中高速流通的氦气对靶材密封窗和真空窗进行冷却，真空窗另一侧接过渡法兰盘，法兰盘承建保持窗部，密封地固定在靶主体上，具有用于紧固到粒子加速器输出端的机械紧固界面，过渡法兰盘还配置成密封地封闭腔室，以及至少一方面确保气体靶系统外部空气域在冷却回路6中循环的冷却流体之间的密封性，而另一方面确保粒子加速器的粒子数线路中形成的真空与腔室中容纳的压力下的靶气体之间的密封性；
22.参照图1和图3，靶材腔1外部具有两个冷却通道，分别是主要冷却通道和次要冷却通道，主要冷却通道中的冷却回路6在铝壳4与靶材腔1外壁之间形成的空隙中，通过流通的
低温液体对靶材腔1进行有效冷却，冷却回路6具有一个入口7和一个出口8，考虑到冷却液体流入时温度较低，流出时温度升高，主要冷却通道的入口7开在能量沉积功率较高的中后部，出口8开在靠近入口7的一端，整个主要冷却通道围绕腔室的大部分；
23.参照图2，次要冷却通道中的冷却水道10后部还适配有一个盖板，盖板紧密固定在冷却水腔与靶材腔1后端，从而实现了冷却水道10的封闭，为了提高密封性能，盖板朝向冷却水道10的一端设置有环绕在冷却水道10外的密封槽和密封圈，盖板上设置进水口和出水口，进水口与出水口分别与冷却水道10的两端相对，冷却水道10通过进水口和出水口与冷却水腔连通，采用这种设计从靶材腔1后部对靶材进行冷却；
24.参照图1、图2和图3，靶材腔1中靶材气体能量沉积并不均匀，粒子与气体如氮气相互作用特征决定了在粒子射程附近能量沉积功率较大，因此在粒子射程前后一定长度的靶材腔1外壁上设计一端翅片型凹槽9，以增大局部冷却面积，具有这种截锥形的容纳靶气体的腔室并配置有两个冷却通道，以及特别的翅片型凹槽9设计的冷却水道10，进行充分冷却的用于生产气态放射性同位素的靶系统，允许在较为紧凑的空间中使特定靶气体与入射质子之间进行所需的核反应，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
25.本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
26.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。