辐射防护屏蔽装置和使用其的回旋加速器的制作方法

1.本发明涉及放射性医疗领域，尤其是涉及一种辐射防护屏蔽装置和使用其的回旋加速器。


背景技术：

2.目前生产放射性同位素的回旋加速器结构复杂，占地面积较大，需要配备独立地医疗生产场地，又因同位素半衰期短，使得同位素药物利用率变得很低，已经无法满足医疗机构和医院的需求。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种辐射防护屏蔽装置，所述辐射防护屏蔽装置不仅可以较好地对回旋加速器进行辐射屏蔽，还具有较小的占地面积，有利于小型化设计，能满足在医疗机构内布置的需求，进而使得医疗机构内即可高效生产医用同位素，从而能降低同位素生产成本，提升同位素利用率。
4.根据本发明实施例的辐射防护屏蔽装置，辐射防护屏蔽装置，用于回旋加速器，包括上屏蔽体、下屏蔽体和驱动组件，所述上屏蔽体和所述下屏蔽体限定出密封的屏蔽空间，所述回旋加速器位于所述屏蔽空间内，所述驱动组件用于驱动所述上屏蔽体和/或所述下屏蔽体沿上下方向活动，以打开或者关闭所述屏蔽空间。
5.根据本发明实施例的辐射防护屏蔽装置，通过设置上屏蔽体和下屏蔽体，限定出密封的屏蔽空间，回旋加速器位于其中，上屏蔽体仅上下活动即可打开屏蔽空间，可以有效地减少设备的占地面积，设备的使用地点更加灵活，无需配备独立的生产场地，且能满足在医疗机构内布置的需求，进而使得医疗机构内即可高效生产医用同位素，从而能降低同位素生产成本，提升同位素利用率；通过设置驱动组件，驱动上屏蔽体沿上方向活动，打开屏蔽空间，便于维护保养设备，延长设备使用年限，驱动上屏蔽体沿下方向活动，关闭屏蔽空间，以屏蔽辐射，提高回旋加速器的运转效率，同时提高同位素利用效率。
6.另外，根据本发明的辐射防护屏蔽装置，还可以具有如下附加的技术特征：在本发明的一些实施例中，所述上屏蔽体和所述下屏蔽体均包括外壳、中间层和内部填充结构，所述外壳具有填充腔，所述中间层和所述内部填充结构均位于所述填充腔内，所述中间层位于所述外壳和所述内部填充结构之间，以用于将所述外壳和所述内部填充结构间隔开，其中，所述外壳由金属材料构成，所述中间层为铅屏蔽层，所述内部填充结构包括含硼的混凝土和聚乙烯。
7.在本发明的一些实施例中，所述下屏蔽体安装在地面，所述驱动组件安装在所述下屏蔽体上或者安装在所述地面，所述驱动组件用于驱动所述上屏蔽体沿上下方向活动。
8.在本发明的一些实施例中，所述驱动组件包括固定端安装支架，所述固定端安装支架固定在所述下屏蔽体上或者安装在所述地面；移动端安装支架，所述移动端安装支架
固定在所述上屏蔽体上；驱动件，所述驱动件安装在所述固定端安装支架上；伸缩杆，所述伸缩杆连接在所述固定端安装支架和所述移动端安装支架之间，所述驱动件适于驱动所述伸缩杆伸缩动作。
9.在本发明的一些实施例中，所述驱动件为液压缸。
10.在本发明的一些实施例中，所述驱动组件还包括限位组件，所述限位组件包括：限位杆和限位块，所述限位杆和所述限位块中的一个安装在所述固定端安装支架上，所述限位杆和所述限位块中的另一个安装在所述移动端安装支架上。
11.在本发明的一些实施例中，所述驱动组件还包括限位组件，所述限位组件包括位置传感器。
12.在本发明的一些实施例中，所述回旋加速器安装在所述地面，所述屏蔽空间具有向下的开口，所述辐射防护屏蔽装置用于将所述回旋加速器罩设在所述屏蔽空间内。
13.在本发明的一些实施例中，所述上屏蔽体的顶部设置有吊装结构，所述吊装结构为吊装孔或者吊装环。
14.在本发明的一些实施例中，所述上屏蔽体具有第一定位部，所述下屏蔽体具有第二定位部，所述第一定位部和所述第二定位部构造为相互配合的第一定位台阶和第二定位台阶。
15.本发明还提出一种使用辐射防护屏蔽装置的回旋加速器。
16.根据本发明实施例的回旋加速器，所述回旋加速器位于所述屏蔽空间内，所述回旋加速器包括：磁铁系统、离子源系统、射频系统、剥离引出系统、束测系统、靶系统、升降系统和真空系统，所述磁铁系统包括上铁轭盖板、下铁轭盖板、铁轭腰、上磁铁线圈、下磁铁线圈、磁极组，所述磁极组包括上扇形磁极和下扇形磁极，所述铁轭腰设置在所述上铁轭盖板和所述下铁轭盖板之间，并与所述上铁轭盖板和所述下铁轭盖板构造出回旋加速腔，所述离子源系统用于朝向所述回旋加速腔提供粒子束，所述真空系统用于将所述回旋加速腔抽真空，所述升降系统的两端分别连接在所述上铁轭盖板和所述铁轭腰上，所述上铁轭盖板内设置有所述上磁铁线圈，所述下铁轭盖板内设置有所述下磁铁线圈，所述上铁轭盖板的下侧面安装有所述上扇形磁极，所述下铁轭盖板的上侧面安装有所述下扇形磁极，所述上扇形磁极和所述下扇形磁极上下相对，其中，所述射频系统、所述剥离引出系统、所述束测系统和所述靶系统均安装在所述铁轭腰上。
17.根据本发明实施例的回旋加速器，通过上铁轭盖板、下铁轭盖板和铁轭腰的合理分型，使得集成射频系统、剥离引出系统、束测系统和靶系统可以集成装配在铁轭腰上，有利于优化回旋加速器的结构布局，从而有利于减小回旋加速器的体积，并且，上铁轭盖板、下铁轭盖板和铁轭腰共同构造出回旋加速腔，可以降低回旋加速腔的密封难度，并且可以降低上铁轭盖板和下铁轭盖板的加工难度及胚料的尺寸，从而进一步降低生产成本。而进一步通过使用本技术上述实施例的辐射防护屏蔽装置，不仅可以较好地对回旋加速器进行辐射屏蔽，还使得回旋加速器和辐射防护屏蔽装置组合后具有较小的占地面积，有利于小型化设计，能满足在医疗机构内布置的需求，进而使得医疗结构内即可高效生产医用同位素，从而能降低同位素生产成本，提升同位素利用率。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本发明实施例的辐射防护屏蔽装置和回旋加速器配合的结构示意图。
20.图2是根据本发明实施例的辐射防护屏蔽装置的剖视图。
21.图3是根据本发明实施例的回旋加速器的剖视图。
22.图4是根据本发明实施例的限位组件地主视图。
23.图5是根据本发明实施例的回旋加速器地立体图。
24.图6是根据本发明实施例的回旋加速器的剖视图。
25.附图标记：辐射防护屏蔽装置100、上屏蔽体1、第一定位台阶11、吊装孔12、下屏蔽体2、第二定位台阶21、外壳20、内部填充结构40、驱动组件3、屏蔽空间4、固定端安装支架31、移动端安装支架32、驱动件33、伸缩杆34、位置传感器35、限位组件50、限位杆51、限位块52、回旋加速器300、磁铁系统60、上铁轭盖板61、下铁轭盖板62、铁轭腰63、上磁铁线圈64、下磁铁线圈65、回旋加速腔66、离子源系统71、射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74、靶系统75、升降系统76、真空系统77。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的辐射防护屏蔽装置100，用于回旋加速器300，辐射防护屏蔽装置100包括上屏蔽体1、下屏蔽体2和驱动组件3，上屏蔽体1和下屏蔽体2限定出密封的屏蔽空间4，回旋加速器300位于屏蔽空间4内，驱动组件3用于驱动上屏蔽体1和/或下屏蔽体2沿上下方向活动，以打开或者关闭屏蔽空间4。
29.具体参考附图1和图2所示的示例，驱动组件3可以驱动上屏蔽体1向上活动，以打开或者关闭屏蔽空间4，当屏蔽空间4被打开时，可以对屏蔽空间4内的回旋加速器300进行维修保养等操作；驱动组件3可以驱动上屏蔽体1向下活动，以关闭屏蔽空间4，此时，回旋加速器300对粒子束进行回旋加速，然后使得被加速的粒子束轰击靶系统以生产同位素，上屏
蔽体1和下屏蔽体2构造出的封闭的屏蔽空间4可以较好地满足回旋加速器300对电离辐射屏蔽的要求。
30.在本技术的其他示例中，本技术的驱动组件3还可以驱动下屏蔽体2沿上下方向上活动，以打开或者关闭屏蔽空间4，或者驱动组件3同时驱动上屏蔽体1和下屏蔽体2沿上下方向活动，以打开或者关闭屏蔽空间4，这里不做赘述。
31.另外，本技术中，由于上屏蔽体1或者下屏蔽体2均沿上下方向活动，由此，相较于相关技术中的屏蔽装置100，往往设计出在地面相对滑动的屏蔽体，该屏蔽装置100的占地面积较大，本技术的辐射防护屏蔽装置100的占地面积较小，可以有利于将辐射防护屏蔽装置100以及辐射防护屏蔽装置100内的回旋加速器300安装在空间较小的位置，在一个具体地示例中，医疗机构或者医院内的医疗设备布局紧张，而本技术的辐射防护屏蔽装置100占地面积较小，可以节约医疗机构或者医院的设备安装空间，使得医疗机构或者医院内就可以生产用于医疗的同位素氟-18，降低了同位素的生产成本，提高了同位素的利用率。
32.在本发明的一些实施例中，上屏蔽体1和下屏蔽体2均包括外壳20、中间层和内部填充结构40，外壳20具有填充腔，中间层和内部填充结构40均位于填充腔内，中间层位于外壳20和内部填充结构40之间，以用于将外壳20和内部填充结构40间隔开，其中，外壳20由金属材料构成，中间层为铅屏蔽层，内部填充结构40包括含硼的混凝土和聚乙烯。
33.参考附图2所示，上屏蔽体1和下屏蔽体2均由外壳20包围，对屏蔽体的内置材料有很好的围合效果，外壳20由金属材料构成，极大提高了外壳20的坚固程度，不易受外力影响导致外壳20变形，可以使辐射防护屏蔽装置100更加稳固，并且，由金属材料构成的外壳20，可以较为容易地改变其外观形状，因此，可以根据实际需求设计外壳20的形状，灵活性好。
34.进一步地，外壳20具有填充腔，中间层和内部填充结构40可以填充在填充腔内，内部填充结构40包括含硼的混凝土和聚乙烯，紧邻回旋加速器300，可以直接有效屏蔽回旋加速器300运转过程中产生的辐射；中间层是铅屏蔽层，位于外壳20和所述内部填充结构40之间，可以有效的进一步屏蔽回旋加速器300运转过程中产生的辐射，提升同位素的生产效率。
35.在本发明的一些实施例中，下屏蔽体2安装在地面，驱动组件3安装在下屏蔽体2上或者安装在地面，驱动组件3用于驱动上屏蔽体1沿上下方向活动。参考附图3所示，驱动组件3的下端安装在下屏蔽体2上，上端安装在上屏蔽体1上，当然，可以理解的是，驱动组件3的下端也可以安装在地面。由此，驱动组件3驱动上屏蔽体1沿上下方向活动，以打开或关闭屏蔽空间4，以此使回旋加速器300进行运转或者对其进行维护和保养，利用了竖向空间，减少了对横向空间的占用，降低了辐射防护屏蔽装置100对使用地点的要求。
36.进一步的，驱动组件3包括固定端安装支架31，固定端安装支架31固定在下屏蔽体2上或者安装在地面；移动端安装支架32固定在上屏蔽体1上；驱动件33安装在固定端安装支架31上；伸缩杆34连接在固定端安装支架31和移动端安装支架32之间，驱动件33适于驱动伸缩杆34伸缩动作。参考附图1所示，固定端安装支架31固定安装在下屏蔽体2或地面，移动端安装支架32固定在上屏蔽体1，安装在固定端安装支架31上的驱动件33，通过驱动伸缩杆34，使其进行伸缩动作，带动移动端安装支架32，最终驱动上屏蔽体1沿上下方向活动，固定端安装支架31保持位置不变，提高辐射防护屏蔽装置100运转过程中的稳定性。
37.进一步的，驱动件33为液压缸，液压缸结构简单，体积小，可以较好实现往复运动，
没有传动间隙，运动平稳，较好地提升上屏蔽体1在上升或者下降过程中的稳定性，可以有效延长辐射防护屏蔽装置100的使用寿命，降低设备的使用成本。
38.进一步的，驱动组件3还包括限位组件50，限位组件50包括限位杆51和限位块52，限位杆51和限位块52中的一个安装在固定端安装支架31上，限位杆51和限位块52中的另一个安装在移动端安装支架32上。在一个具体示例中，辐射防护屏蔽装置100处于关闭状态时，限位杆51插入限位块52中，上屏蔽体1与下屏蔽体2紧密相接，进入固定状态，即使回旋加速器300运转过程中发生振动，产生位移的趋势，也能很好地限制回旋加速器300的位置，使其稳定的处于辐射防护屏蔽装置100，降低对同位素生产过程的干扰，可以较好的提升同位素的生产效率，有效降低同位素的生产成本；辐射防护屏蔽装置100开始打开时，上屏蔽体1沿上方向开始上升，限位杆51与限位块52开始脱离，直至辐射防护屏蔽装置100完全处于打开状态时，限位杆51与限位块52完全脱离，可以对回旋加速器300进行维护和保养，限位组件50结构简单，成本较低。
39.进一步的，驱动组件3还包括限位组件50，限位组件50包括位置传感器35，驱动件33驱动上屏蔽体1沿下方向活动，限位杆51与限位块52开始嵌合，位置传感器35开始接收信号，嵌合到预设深度，辐射防护屏蔽装置100完全关闭时，位置传感器35反馈信息，以控制驱动件33停止驱动，位置传感器35极大提升了辐射防护屏蔽装置100的密封性，较好地屏蔽辐射，进一步提升了同位素生产效率。
40.在本发明的一些实施例中，回旋加速器300安装在地面，屏蔽空间4具有向下的开口，辐射防护屏蔽装置100用于将回旋加速器300罩设在屏蔽空间4内，回旋加速器300占地范围完全被辐射防护屏蔽装置100覆盖，减小了设备总体的用地面积，不需要配备独立地医疗生产场地，极大地降低了设备的使用成本；回旋加速器300被罩设在屏蔽空间4内，屏蔽空间4完全密封，较好地屏蔽辐射，进一步提升了同位素生产效率。
41.在本发明的一些实施例中，上屏蔽体1的顶部设置有吊装结构，吊装结构为吊装孔12或者吊装环，对上屏蔽体1有一个向上的拉力，可以分摊驱动组件3对上屏蔽体1的支撑力，可以增强上屏蔽体1对下屏蔽体2压力的控制，同时减小驱动组件3对上屏蔽体1的支撑力，延长驱动组件3的使用寿命，降低辐射防护屏蔽装置100的使用成本。
42.在本发明的一些实施例中，参考附图2所示，上屏蔽体1具有第一定位部，下屏蔽体2具有第二定位部，第一定位部和第二定位部构造为相互配合的第一定位台阶11和第二定位台阶21，参考附图2所示，第一定位部呈向下凸出形态以构造出第一定位台阶11，第二定位部呈向下凹陷形态以构造出第二定位台阶21，两种形态可以完全契合，可以提高定位的准确性，提升辐射防护屏蔽装置100的密封性，可以较好地屏蔽辐射，提升同位素生产效率。
43.参考附图1，辐射防护屏蔽装置100具有屏蔽空间4，回旋加速器300位于屏蔽空间4内，其中，回旋加速器300用于生产放射性同位素，整体与地面固定连接，增加其稳定性，使其稳定的进行同位素生产；辐射防护屏蔽装置100分为上下两部分，其中下屏蔽体2设置于地面，上屏蔽体1可以进行上升和下降运动实现开合和关闭功能，开合功能目的是更好的对回旋加速器300进行维保工作，关闭功能目的是更好的屏蔽辐射，降低辐射对回旋加速器300的干扰。
44.如图1-图6所示，根据本发明实施例的回旋加速器300包括磁铁系统60、离子源系统71、射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74、靶系统75、升降系统76和真空系统77，磁
铁系统60包括上铁轭盖板61、下铁轭盖板62、铁轭腰63、上磁铁线圈64、下磁铁线圈65、磁极组，磁极组包括上扇形磁极和下扇形磁极（图中未示出），铁轭腰63设置在上铁轭盖板61和下铁轭盖板62之间，并与上铁轭盖板61和下铁轭盖板62构造出回旋加速腔66，离子源系统71用于朝向回旋加速腔66提供粒子束，真空系统77用于将回旋加速腔66抽真空，升降系统76的两端分别连接在上铁轭盖板61和铁轭腰63上，上铁轭盖板61内设置有上磁铁线圈64，下铁轭盖板62内设置有下磁铁线圈65，上铁轭盖板61的下侧面安装有上扇形磁极，下铁轭盖板62的上侧面安装有下扇形磁极，上扇形磁极和下扇形磁极上下相对。
45.具体参考附图3和图5所示，上铁轭盖板61设置在下铁轭盖板62的上方，铁轭腰63设置在上铁轭盖板61和下铁轭盖板62之间，由此，上铁轭盖板61、下铁轭盖板62和铁轭腰63限定出了回旋加速腔66，回旋加速腔66具有中平面x，上铁轭盖板61和下铁轭盖板62沿中平面x对称，上磁铁线圈64设置在上铁轭盖板61内，下磁铁线圈65设置在下铁轭盖板62内，上磁铁线圈64和下磁铁线圈65沿中平面x对称，上扇形磁极设置在上铁轭盖板61的下侧面，下扇形磁极设置在下铁轭盖板62的上侧面，上扇形磁极和下扇形磁极沿中平面x对称，由此，当上磁铁线圈64和下磁铁线圈65均通电后，可以磁化上铁轭盖板61、下铁轭盖板62和铁轭腰63，然后搭配上扇形磁极和下扇形磁极，有利于构造出稳定的磁场环境，当离子源系统71朝向回旋加速腔66发射粒子束时，粒子束可以较好地在回旋加速腔66内被加速。
46.进一步地，射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74和靶系统75均安装在铁轭腰63上，由此，通过上铁轭盖板61、下铁轭盖板62和铁轭腰63的合理分型，可以有利于射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74和靶系统75的装配，降低装配难度，从而降低生产成本，并且，铁轭腰63上集成有射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74和靶系统75的装配位置，可以有利于优化射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74和靶系统75的布局，从而在一定程度上减小回旋加速器300的体积，另外，本技术中，铁轭腰63位于上铁轭盖板61、下铁轭盖板62之间，可以使得上铁轭盖板61和铁轭腰63之间的装配间隙、下铁轭盖板62和铁轭腰63之间的装配间隙均能分别得到较好地密封，相较于相关技术中直接使得两个铁轭盖板配合以构造出回旋加速腔66，可以降低回旋加速腔66的密封难度，并且，本技术的上铁轭盖板61和下铁轭盖板62无需构造出拼合回旋加速腔66的子空间，可以降低上铁轭盖板61和下铁轭盖板62的加工难度，从而进一步降低生产成本。
47.由此，根据本发明实施例的回旋加速器300，通过上铁轭盖板61、下铁轭盖板62和铁轭腰63的合理分型，使得射频系统72、剥离引出系统73、束测系统74和靶系统75可以集成装配在铁轭腰63上，有利于优化回旋加速器300的结构布局，从而有利于减小回旋加速器300的体积，并且，通过使得上铁轭盖板61、下铁轭盖板62和铁轭腰63共同构造出回旋加速腔66，可以降低回旋加速腔66的密封难度，并且可以降低上铁轭盖板61和下铁轭盖板62的加工难度及上铁轭盖板61和下铁轭盖板62的胚料的尺寸，从而进一步降低生产成本。
48.而进一步通过使用本技术上述实施例的辐射防护屏蔽装置100，不仅可以较好地对回旋加速器300进行辐射屏蔽，还使得回旋加速器300和辐射防护屏蔽装置100组合后具有较小的占地面积，有利于小型化设计，能满足在医疗机构内布置的需求，进而使得医疗结构内即可高效生产医用同位素，从而能降低同位素生产成本，提升同位素利用率。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明
的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。