BR112019012829B1 - Sistema de conjunto de alvos a gás para a produção de radioisótopos - Google Patents

Abstract

O presente pedido concerne a um sistema de conjunto de alvos a gás (100) que comporta um corpo (110), que comporta uma cavidade troncônica; um circuito de resfriamento que comporta pelo menos um canal que circunda pelo menos uma parte da cavidade; uma janela, posicionada voltada para uma entrada da cavidade para fechar a cavidade, comportando uma folha fina permeável a pelo menos uma parte de um feixe de partículas emitido por um acelerador de partículas e uma grelha de suporte configurada para suportar diferenças de pressão entre o interior da cavidade e o exterior do sistema de conjunto de alvos (100), com a folha fina posicionada entre a grelha de suporte e a cavidade (120); e um flange de suporte (160) que mantém a janela e é hermeticamente preso ao corpo, e que comporta uma interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas (170).

Description

[0001] O presente pedido se refere a um sistema de conjunto de alvos de produção de radioisótopos por irradiação de um fluido alvo gasoso sob pressão por um feixe de partículas carregadas, em particular um feixe de alta energia, quer dizer, de pelo menos 1 MeV.

[0002] Em medicina nuclear, por exemplo, a tomografia por emissão de pósitrons é uma técnica de formação de imagem que precisa de radioisótopos emissores de pósitrons ou de moléculas marcadas por esses mesmos radioisótopos.

[0003] Para a produção de radioisótopos, um sistema de conjunto de alvos é instalado na saída de um acelerador de partículas.

[0004] Um sistema de conjunto de alvos compreende, por exemplo, um ou mais alvos a irradiar. Cada alvo compreende um precursor de radioisótopo que permite produzir o radioisótopo correspondente assim que o precursor tiver sido irradiado. O sistema de conjunto de alvos então é montado na saída de um acelerador de partículas com um alvo no eixo do feixe de partículas emitido pelo acelerador. Assim, o feixe de partículas produzido pelo acelerador de partículas pode irradiar o alvo do sistema de conjunto de alvos para produzir o radioisótopo.

[0005] Entretanto, os sistemas de conjunto de alvos do estado da técnica apresentam diferentes inconvenientes.

[0006] O objetivo do presente pedido é propor um sistema de conjunto de alvos a gás melhorado, realizando adicionalmente outras vantagens.

[0007] Para este fim, de acordo com um primeiro aspecto, é proposto um sistema de conjunto de alvos a gás que compreende: - um corpo que compreende: - uma cavidade configurada para conter um gás alvo a irradiar com um feixe de partículas emitido por um acelerador de partículas, a cavidade compreendendo pelo menos um trecho de forma troncônica, um fundo fechando uma base larga de trecho de forma troncônica e uma abertura, oposta ao fundo em relação ao trecho de forma troncônica, formando uma entrada pela qual pelo menos uma parte do feixe de partículas penetra na cavidade; - um circuito de resfriamento que compreende pelo menos um canal que compreende uma entrada e uma saída e circunda pelo menos uma parte da cavidade, o canal sendo posicionado mais próximo de partes aquecidas por uma interação do feixe de partículas com o gás contido na cavidade, a saber, por exemplo, uma superfície da cavidade e a janela mencionada abaixo; - uma janela posicionada voltada para a entrada da cavidade para fechar a cavidade, permeável aos prótons para permitir a introdução de prótons do feixe de partículas emitido pelo acelerador de partículas na cavidade, a janela compreendendo uma folha fina permeável a pelo menos uma parte do feixe de partículas emitido pelo acelerador de partículas e uma rede de suporte configurada para suportar diferenças de pressão entre o interior da cavidade e o exterior do sistema de conjunto de alvos, com a folha fina posicionada entre a rede de suporte e a cavidade; e - um flange de suporte que mantém a janela e é fixado hermeticamente sobre o corpo, e que compreende uma interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas; o flange de suporte sendo adicionalmente configurado para fechar hermeticamente a cavidade e para pelo menos assegurar, por um lado, uma vedação entre o ar do exterior do sistema de conjunto de alvos e um fluido de resfriamento que circula no circuito de resfriamento, e, por outro lado, uma vedação entre um vácuo formado na linha de feixe de acelerador de partículas e um gás alvo sob pressão contido na cavidade.

[0008] Um sistema como esse de conjunto de alvos de produção de radioisótopos gasosos que compreende uma cavidade como essa que aloja o gás alvo e que é suficientemente resfriada graças a esse circuito de resfriamento, permite assim as reações nucleares necessárias entre o referido gás alvo e os prótons incidentes em um volume mais compacto.

[0009] Em particular, o circuito de resfriamento é único, por exemplo, para resfriamento da cavidade e de pelo menos uma folha fina da janela.

[0010] Um sistema de conjunto de alvos a gás como esse para a produção de radioisótopos permite adicionalmente uma estabilidade maior de produção de radioisótopos e uma utilização de pressões mais elevadas que o habitual, notadamente graças ao circuito de resfriamento que foi melhorado.

[0011] Um comprimento da cavidade, quer dizer, uma distância entre a entrada e o fundo da cavidade, agora pode ser reduzido, mantendo uma forma de “cone invertido”, que leva em conta fenômenos de divergência do feixe de prótons assim que colida com o gás alvo.

[0012] Esta redução do comprimento depende ainda do diferencial de pressão. Em uma modalidade de exemplo, é possível, por exemplo, dobrar a pressão ao diminuir à metade este comprimento, quer dizer, ele passa, por exemplo, de em torno de 180 mm para em torno de 90 mm.

[0013] O sistema apresenta, assim, uma compacidade reduzida em relação aos sistemas da técnica anterior, a qual permite um aumento da eficácia de equipamentos de radioproteção, pois permite posicionar esses equipamentos mais próximos de zonas de reações nucleares e aumentar, caso necessário, as espessuras de materiais constituintes desses equipamentos para um design exterior idêntico.

[0014] Em uma modalidade de exemplo, o sistema de conjunto de alvos é um sistema de conjunto de alvos de produção de radioisótopos 11C por irradiação de um gás alvo por um feixe de partículas carregadas emitido por um acelerador de partículas.

[0015] De preferência, a cavidade é configurada para compreender um gás alvo sob uma pressão compreendida entre em torno de 15 bárias (1,5 MPa - megapascal) e em torno de 50 bárias (5 MPa), possivelmente em torno de 20 bárias (2 MPa) e em torno de 50 bárias (5 MPa), possivelmente entre em torno de 40 bárias (4 MPa) e em torno de 50 bárias (5 MPa).

[0016] Uma pressão de gás alvo de pelo menos 40 bárias (4 MPa) permite, por exemplo, diminuir sensivelmente a profundidade da cavidade necessária para parar o feixe de partículas.

[0017] Em uma modalidade de exemplo, a cavidade compreende um gás alvo que compreende pelo menos um precursor de radioisótopo 11C (carbono 11).

[0018] De preferência, pelo menos um precursor de radioisótopo 11C compreende gás nitrogênio (14N).

[0019] De acordo com um exemplo particularmente conveniente, a janela compreende um conjunto soldado composto pela folha fina posicionada na entrada da cavidade, que permite que as partículas carregadas penetrem na cavidade, e a rede de suporte, perfurada, que serve de suporte estrutural à folha fina, configurada para suportar um diferencial de pressão criado de ambos os lados da janela durante uma utilização do sistema, quer dizer, entre o vácuo do acelerador de partículas e a pressão de gás preenchendo a cavidade.

[0020] A rede de suporte compreende, por exemplo, perfurações equidistantes e/ou aberturas de forma hexagonal, por exemplo, em casa de abelha.

[0021] A rede de suporte apresenta, por exemplo, uma relação superficial de vazio / matéria compreendida entre em torno de 70% e em torno de 90%, de preferência entre em torno de 72% e em torno de 85%.

[0022] A rede de suporte é, por exemplo, de tungstênio ou de nitreto de alumínio.

[0023] A rede de suporte tem, por exemplo, uma espessura compreendida entre em torno de 1 mm (milímetro) e em torno de 3 mm.

[0024] A folha fina é de espessura baixa, quer dizer, ela tem uma espessura igual ou inferior a 100 μm, possivelmente 80 μm, possivelmente 30 μm, possivelmente mesmo 20 μm, por exemplo, de acordo com a escolha de material.

[0025] A folha fina é, por exemplo, de tungstênio; ela tem agora, por exemplo, uma espessura compreendida entre em torno de 20 μm e em torno de 30 μm.

[0026] De acordo com um outro exemplo, a folha fina é de diamante sintético por CVD (“Chemical Vapor Deposição”) (Deposição Química de Vapor), quer dizer, de diamante sintético obtido por um processo de deposição química em forma de vapor; ela agora tem, por exemplo, uma espessura compreendida entre em torno de 70 μm e em torno de 80 μm.

[0027] Por exemplo, o canal de circuito de resfriamento é formado em uma parede do corpo.

[0028] Em um exemplo de modalidade preferida, o canal do circuito de resfriamento compreende pelo menos uma porção helicoidal que circunda pelo menos uma parte da cavidade.

[0029] E, por exemplo, a porção helicoidal se estende após a entrada do canal, circunda pelo menos uma parte da cavidade até o fundo da cavidade, em seguida circunda de novo pelo menos uma parte da cavidade após o fundo até a saída do canal.

[0030] Em uma modalidade de exemplo, o corpo compreende uma superfície dianteira que forma uma superfície de apoio para pelo menos uma parte da folha fina da janela.

[0031] Em um exemplo em particular, ambas a entrada e a saída do canal emergem na superfície dianteira do corpo.

[0032] Em uma modalidade de exemplo interessante, o corpo compreende uma ranhura, escavada na superfície dianteira do corpo, circundando pelo menos em parte a entrada da cavidade; a ranhura forma uma parte do circuito de resfriamento.

[0033] O circuito de resfriamento permite assim limitar não apenas o aquecimento do gás alvo contido na cavidade, mas também a janela no decorrer de uma irradiação do gás alvo contido na cavidade.

[0034] Por exemplo, a entrada e a saída do canal emergem na ranhura.

[0035] O circuito de resfriamento é, por exemplo, não criogênico. Ele contém, por exemplo, um líquido de resfriamento, por exemplo, uma água de resfriamento, que circula no circuito.

[0036] Por exemplo, o circuito de resfriamento compreende uma admissão de fluido de resfriamento, por exemplo, na proximidade da abertura da cavidade.

[0037] Em uma modalidade de exemplo, a admissão de fluido de resfriamento compreende um conduto em comunicação com o canal.

[0038] E, por exemplo, a admissão de fluido de resfriamento é configurada para fazer circular um fluido de resfriamento, por um lado, na porção helicoidal do canal, que circunda a cavidade configurada para conter o gás a irradiar, e, por outro lado, na ranhura situada voltada para uma periferia da janela.

[0039] Em um outro exemplo, o circuito de resfriamento compreende também uma extração de fluido de resfriamento.

[0040] A extração de fluido de resfriamento é posicionada, por exemplo, próxima da admissão de fluido de resfriamento.

[0041] Em uma modalidade de exemplo preferida, a admissão e/ou a extração de fluido de resfriamento se comunicam com o canal entre a ranhura e a porção helicoidal do canal.

[0042] De preferência, a superfície dianteira do corpo é ortogonal a um eixo mediano, central, de trecho troncônico da cavidade e/ou a um eixo de propagação de feixe de partículas emitido pelo acelerador de partículas.

[0043] O flange de suporte forma uma interface mecânica de conexão que permite a manutenção da janela e das vedações das interfaces entre o líquido de resfriamento, o ar ambiente, o vácuo secundário (do acelerador de partículas) e o gás alvo (da cavidade), por exemplo, pela compressão de juntas, por exemplo, de juntas tóricas.

[0044] As juntas são posicionadas, por exemplo, entre uma superfície do flange de suporte e uma superfície do corpo correspondente.

[0045] Em um exemplo em particular, a interface mecânica afixada na saída de um acelerador de partículas do flange de suporte é configurada para manter a vedação do vácuo da linha de feixe.

[0046] A interface mecânica afixada na saída de um acelerador de partículas compreende, por exemplo, um anel e uma junta, por exemplo, uma junta tórica. O anel e a junta são mantidos, por exemplo, no flange de suporte.

[0047] Em um exemplo particularmente interessante, a janela é inserida entre o corpo e o flange de suporte, e, por exemplo, o flange de suporte é fixado aparafusado no corpo. Isso permite desmontar e/ou remontar a janela facilmente para sua substituição por simples desaparafusamento e/ou aparafusamento, por exemplo, por um parafuso de fixação, por exemplo, quatro parafusos, de pelo menos uma parte do flange de suporte.

[0048] Por exemplo, a superfície dianteira do corpo compreende uma junta, por exemplo, uma junta tórica, e/ou o flange de suporte compreende uma junta, por exemplo, uma junta tórica, possivelmente situada na face da junta da superfície dianteira do corpo.

[0049] Conforme for o caso, pelo menos uma folha fina é presa, comprimida, entre a junta do corpo e a junta do flange de suporte.

[0050] Isso permite, por exemplo, favorecer uma vedação entre o circuito de resfriamento, o gás alvo e o vácuo perto do acelerador de partículas quando o sistema for montado sobre o acelerador de partículas.

[0051] Em uma modalidade de exemplo, o corpo compreende uma passagem em comunicação na cavidade através do fundo da cavidade, a passagem sendo configurada para preencher a cavidade com gás e esvaziar a cavidade do referido gás.

[0052] Em uma outra modalidade de exemplo, o fundo da cavidade compreende uma superfície côncava. A superfície é, por exemplo, arredondada e côncava.

[0053] Em uma modalidade de exemplo particularmente conveniente, o corpo é realizado em uma liga de alumínio AS7G6.

[0054] Em uma outra modalidade de exemplo particularmente conveniente, o corpo é realizado por um processo de fabricação aditivo, por exemplo, por fusão a laser seletiva (processo SLM, “Selective Laser Melting”).

[0055] Assim, é particularmente fácil integrar o circuito de resfriamento em uma parede do corpo, por exemplo, pelo menos partes do canal de circulação de fluido de resfriamento mais próximo da janela e/ou uma superfície interna do corpo (quer dizer, uma parede da cavidade), e/ou de fazer variar a forma de um conduto, por exemplo, entre uma seção de forma circular e uma seção de forma retangular, para otimização das trocas térmicas.

[0056] Por exemplo, o sistema de conjunto de alvos é possivelmente inscrito em um design máximo de em torno de 50 x 63 x 120 mm.

[0057] A invenção, de acordo com uma modalidade de exemplo, tornar-se-á bem compreendida e suas vantagens aparecerão melhor quando da leitura da descrição detalhada que se segue, dada a título indicativo e de forma alguma limitante, com referência aos desenhos anexados, nos quais: a figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um sistema de conjunto de alvos de acordo com uma modalidade de exemplo da presente invenção, a figura 2 é uma vista em corte do sistema da figura 1 de acordo com um plano vertical (não representado), a figura 3 é uma vista explodida do sistema das figuras 1 e 2, e a figura 4 mostra um exemplo de gráfico de temperatura (aquecimento do conjunto de alvos) em graus Celsius (°C) obtido por simulação numérica para um exemplo de concretização do sistema das figuras 1 a 3.

[0058] Os elementos idênticos representados pelas figuras mencionadas são identificados por referências numérica idênticas.

[0059] As figuras 1 a 4 ilustram um sistema de conjunto de alvos a gás 100, de acordo com uma modalidade de exemplo da invenção.

[0060] Com referência às figuras 1 e 2, o sistema de conjunto de alvos a gás 100 compreende aqui: - um corpo 110 que compreende: - uma cavidade 120 configurada para conter um gás alvo a irradiar com um feixe de partículas F emitido por um acelerador de partículas (não representado), a cavidade 120 compreendecompreendendo pelo menos um trecho 121 de forma troncônica, um fundo 122 fechando uma base larga de trecho de forma troncônica e uma abertura 112, oposta ao fundo em relação ao trecho de forma troncônica, formando uma entrada pela qual pelo menos uma parte do feixe de partículas F penetra na cavidade; - um circuito de resfriamento 130 que compreende pelo menos um canal 140 que compreende uma entrada 141 e uma saída 142 e circunda pelo menos uma parte da cavidade 120; - uma janela 150 posicionada voltada para a abertura 112 da cavidade 120 para fechar a cavidade, permeável aos prótons para permitir a introdução de prótons do feixe de partículas F emitido pelo acelerador de partículas na cavidade, a janela 150 compreendecompreendendo uma folha fina 151 permeável a pelo menos uma parte do feixe de partículas F emitido pelo acelerador de partículas e uma rede de suporte 152 configurada para suportar diferenças de pressão entre o interior da cavidade 120 e o exterior do sistema de conjunto de alvos 100, com a folha fina 151 posicionada entre a rede de suporte 152 e a cavidade 120; e - um flange de suporte 160 que mantém a janela 150 e é fixado hermeticamente sobre o corpo 110, e que compreende uma interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas 170; o flange de suporte 160 sendo adicionalmente configurado para fechar hermeticamente a cavidade 120, por exemplo, com o auxílio de um flange específico 180 descrito adiante e para pelo menos assegurar, por um lado, uma vedação entre o ar do exterior do sistema de conjunto de alvos e um fluido de resfriamento que circula no circuito de resfriamento 130, e, por outro lado, uma vedação entre um vácuo formado na linha de feixe de acelerador de partículas e um gás alvo sob pressão contido na cavidade 120.

[0061] Um sistema de conjunto de alvos a gás como esse é particularmente compacto, como as figuras permitem constatar.

[0062] Ele é notadamente destinado à produção de radioisótopo, por exemplo, de 11C.

[0063] O corpo é, por exemplo, um elemento em monobloco.

[0064] Ele é realizado, por exemplo, em liga de alumínio AS7G6, em particular por um processo de fabricação aditivo, por exemplo, por fusão a laser seletiva (processo SLM, “Selective Laser Melting”), o que permite realizar simultaneamente a cavidade 120 que ele contém, bem como o circuito de resfriamento que é vantajosamente formado no meio de uma parede do corpo, como descrito a seguir.

[0065] Com efeito, o corpo 110 compreende aqui uma parede 111.

[0066] A parede 111 delimita a cavidade 120 e compreende, por sua vez, em sua espessura, pelo menos uma parte do circuito de resfriamento.

[0067] Na parte dianteira, aqui à esquerda nas figuras, o corpo 110 compreende um flange 180 que compreende uma superfície dianteira 181.

[0068] Na presente modalidade de exemplo, o flange 180 compreende notadamente um cone em relevo que compreende a superfície dianteira 181 e uma superfície periférica, delimitando um perímetro do cone, aqui ortogonal à superfície dianteira 181.

[0069] O flange 180 aqui tem uma seção sensivelmente quadrilátera, possivelmente quadrada, como mais bem ilustrado na figura 3.

[0070] O flange 180 compreende aqui quatro furos 185. Cada furo 185 recebe aqui um parafuso 186 que permite montar o corpo 110 com o flange de suporte 160.

[0071] Além da superfície dianteira 181, o corpo compreende uma abertura 112 além da qual se estende a cavidade 120.

[0072] Em torno do meio de uma parte da abertura 112, e escavada na superfície dianteira 181, o corpo 110 compreende uma ranhura 182, aqui que constitui uma parte do circuito de resfriamento. A ranhura 182 tem, não obstante, de preferência, uma forma de anel e circunda a abertura 112.

[0073] A ranhura 182 permite assim um resfriamento da janela 150 onde pelo menos uma parte da folha fina 151 é aqui alojada, em apoio, sobre a superfície dianteira 181, como é descrito aqui posteriormente.

[0074] Na presente modalidade de exemplo, a entrada 141 e a saída 142 do canal 140 emergem na ranhura 182, razão pela qual elas são designadas conjuntamente na figura 2.

[0075] Além disso, aqui, entre a ranhura 182 e a abertura 112, o corpo compreende um sulco 183, escavado na superfície dianteira 181 e que recebe uma junta 184. A junta 184 serve aqui de apoio à folha fina 151 da janela 150, contribuindo para formar uma ligação estanque.

[0076] Enfim, o flange 180 compreende além disso aqui uma admissão 187 e uma extração 188 de fluido de resfriamento para respectivamente enviar e extrair líquido de resfriamento no circuito de resfriamento 130.

[0077] No exemplo representado, a admissão 187 e a extração 188 são naturalmente representadas de forma arbitrária e podem ser evidentemente trocadas uma em relação à outra.

[0078] Elas compreendem, por exemplo, junções com correspondentes flexíveis.

[0079] A admissão 187 e/ou a extração 188 compreendem, por exemplo, um conduto em comunicação com o canal, não visível nas figuras.

[0080] Em particular, a admissão 187 e a extração 188 se comunicam aqui com o canal 140, atrás da entrada 141 e da saída 142 que aqui emergem na ranhura 182 (“atrás” aqui se estende em relação a uma introdução do feixe de partículas F na cavidade).

[0081] De acordo com uma outra modalidade de exemplo, a entrada 141 e a admissão 187 seriam confundidas e/ou a saída 142 e a extração 188 seriam confundidas.

[0082] A partir do flange 180, o corpo 110 compreende em seguida uma parte principal 190 que compreende a maior parte da cavidade 120. A parte principal 190 é cilíndrica, por exemplo, ou em particular aqui, uma parte troncônica que compreende pelo menos um trecho 121 troncônico da cavidade 120.

[0083] Assim, a parte principal 190, troncônica, do corpo 110 se alarga após o flange 180, conforme a cavidade 120 se alarga após a abertura 112 do corpo, que forma igualmente a abertura 112, a entrada, da cavidade 120.

[0084] A abertura 112, de forma circular, então tem um diâmetro inferior àquele de toda a seção circular do controlador de sensor trecho 121 troncônico da cavidade 120.

[0085] Pela abertura 112 um feixe de partículas F pode assim ser introduzido na cavidade 120 para irradiar o gás que ela contém em serviço.

[0086] Enfim, o corpo é fechado pelo fundo 191 que compreende o fundo 122 da cavidade 120.

[0087] O fundo 122 da cavidade 120 é, por exemplo, uma superfície arredondada e côncava, por exemplo, em forma de domo.

[0088] Partindo da abertura 112, a cavidade assim tem uma forma de gota. Ela compreende uma seção crescente depois da abertura 112 até o fundo 122 (onde a seção se retrai de sua forma arredondada).

[0089] O fundo 191 do corpo 110 compreende adicionalmente uma passagem específica, que atravessa a parede do corpo e emerge na cavidade 120. O sistema de conjunto de alvos a gás 100 compreende um bocal de conexão 192, por exemplo, um engate clássico de 1/16” (1,5875 mm), introduzido nessa passagem específica e permitindo preencher ou esvaziar a cavidade 120 de gás alvo.

[0090] Conforme mencionado previamente, a cavidade 120 é formada no meio do corpo 110, ela é circundada pela parede 111.

[0091] Na parede 111 do corpo 110, principalmente na parte da parede 111 que circunda a cavidade 120, o corpo 110 compreende aqui o canal 140 do circuito de resfriamento 130.

[0092] O canal 140 tem aqui uma porção de forma helicoidal que começa após o flange 180 do corpo, em seguida se estende pela traseira do corpo até o fundo 191 do corpo, para retornar em parte na frente do corpo, aqui igualmente ao flange 180. O canal 140 continua entre a porção helicoidal até a entrada 141 e a saída 142 que aqui emergem na ranhura 182 do flange 180 do corpo 110.

[0093] O canal 140 é aqui alimentado através da admissão 187 e da extração 188 de fluido de resfriamento que se comunicam com o canal entre a entrada 141 e a saída 142 do canal 140 na superfície dianteira 181 do corpo, por um lado, e a porção helicoidal do canal 140, por outro lado.

[0094] Assim, o canal 140 circunda a cavidade 120 e é posicionado mais perto das partes aquecidas por uma interação do feixe de partículas F com o gás contido na cavidade 120, a saber, notadamente, a superfície da cavidade (quer dizer, uma superfície interna do corpo) e a janela 150.

[0095] Conforme mencionado previamente, o sistema de conjunto de alvos a gás 100 compreende também a janela 150 que compreende a folha fina 151 e a rede de suporte 152.

[0096] A janela permite, por sua vez, a passagem de prótons através da cavidade e fecha hermeticamente esta traseira com a ajuda do flange de suporte 160 descrito anteriormente.

[0097] Para facilitar um posicionamento da janela 150, a superfície dianteira 181 compreende possivelmente uma impressão em relevo rebaixada na qual a janela 150 é possivelmente depositada.

[0098] De preferência, a janela é mantida sobre o corpo 110 com o auxílio do flange de suporte 160, descrito anteriormente, favorecendo um apoio da janela sobre a superfície dianteira 181 do corpo e permitindo garantir a vedação ar / vácuo secundário / fluido de resfriamento / gás alvo através da utilização de juntas nas interfaces.

[0099] A rede de suporte 152 permite sustentar a folha fina 151 de maneira a aceitar as diferenças de pressão entre a parte incidente do feixe F sob vácuo secundário (perto da rede de suporte) e a cavidade 120 (perto da folha fina) sob uma pressão de gás compreendida, por exemplo, entre 20 e 50 bárias (2 e 5 MPa) quando o sistema 100 for utilizado.

[0100] A folha fina 151 é posicionada entre a rede de suporte 152 e a superfície dianteira 181 do corpo 110. A folha fina 151 recobre aqui pelo menos uma parte da superfície dianteira 181 e, em particular, pelo menos a ranhura 182 que circunda pelo menos uma parte da abertura 112 da cavidade 120, para poder ser resfriada pelo mesmo circuito de resfriamento 130 que aquele que resfria a cavidade 120.

[0101] Assim, aqui, a folha fina recobre, a abertura 112, a ranhura 182 e está em apoio sobre a junta 184 situada entre a abertura 112 e a ranhura 182.

[0102] A rede de suporte 152 é, por exemplo, de tungstênio ou de nitreto de alumínio, e, por exemplo, tem uma espessura entre em torno de 1 mm e em torno de 3 mm.

[0103] A rede de suporte 152 tem, por exemplo, perfurações de forma circular ou hexagonal.

[0104] A folha fina 151 é de espessura baixa, quer dizer, ela apresenta uma espessura igual ou inferior a 100 μm.

[0105] Por exemplo, para uma folha fina de tungstênio, ela tem, por exemplo, uma espessura compreendida entre em torno de 20 μm e em torno de 30 μm; enquanto isso, para uma folha fina de diamante sintético de CVD, ela tem, por exemplo, uma espessura compreendida entre em torno de 70 μm e em torno de 80 μm.

[0106] Enfim, o sistema de conjunto de alvos a gás 100 compreende o flange de suporte 160.

[0107] O flange de suporte 160 é, por exemplo, um elemento maciço que tem aqui uma seção sensivelmente quadrilátera, em particular quadrada.

[0108] Ele compreende aqui furos 161 voltados para os furos 185 do flange 180 para receber os parafusos 186 que contribuem para fixar, apertado, a flange de suporte 160 ao flange 180 do corpo.

[0109] O flange de suporte 160 compreende um sulco 162 escavado na superfície atrás do flange de suporte 160, e recebendo uma junta 163.

[0110] Na presente modalidade de exemplo, a junta 163 do flange de suporte 160 assim é voltada para a junta 184 do corpo 110. Assim, a janela 150 é pinçada, presa, entre a junta 163 do flange de suporte 160 e a junta 184 do corpo 110.

[0111] Para se assegurar vantajosamente uma vedação do circuito de resfriamento, o flange de suporte 160 compreende também um sulco 164 que recebe uma junta 165.

[0112] O sulco 164 é aqui escavado em uma parede periférica, aqui ortogonal à superfície traseira do flange de suporte 160 que é formada em rebaixo no flange de suporte 160. Assim, a junta 165 circunda a superfície traseira do flange de suporte 160.

[0113] A parede periférica do flange de suporte 160 coopera assim com a superfície periférica do cone em relevo do flange 180 do corpo 110.

[0114] A junta 165 é assim posicionada entre a parede periférica da superfície traseira do flange de suporte 160 e a superfície periférica do cone em relevo do flange 180 do corpo 110.

[0115] Então, é igualmente possível considerar que a junta 165 circunda, aperta o cone em relevo do flange 180 do corpo 110.

[0116] As juntas 163 e 165 do flange de suporte 160 assim são dispostas por um lado e por outro lado na ranhura 182 do flange 180 do corpo.

[0117] O flange de suporte 160 assim é configurado para fechar hermeticamente a cavidade 120, por exemplo, em cooperação com o flange 180 do corpo 110 e pelo menos para assegurar, por um lado, uma vedação entre o ar no exterior do sistema de conjunto de alvos e o fluido de resfriamento que circula no circuito de resfriamento 130, e, por outro lado, uma vedação entre um vácuo formado em uma linha de feixe de acelerador de partículas e o gás alvo sob pressão contido na cavidade 120 quando o sistema 100 for utilizado.

[0118] Enfim, o flange de suporte 160 compreende uma interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas 170.

[0119] Na presente modalidade de exemplo, a interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas 170 compreende aqui pelo menos um anel 171 e uma junta tórica 172.

[0120] Em particular, o anel 171 e a junta tórica 172 são aqui incrustrados no flange de suporte 160.

[0121] Para este efeito, o flange de suporte 160 compreende, na face dianteira, uma ranhura 166 que delimita um cone central 167.

[0122] O anel 171 é pressionado na ranhura 166 e a junta tórica 172 aperta o cone central 167.

[0123] Enfim, o flange de suporte 160 compreende, por exemplo, um centro eletrônico de codificação de identificação de alvo 168 que é, por exemplo, um elemento eletrônico configurado para identificação do alvo.

[0124] O centro eletrônico de codificação de identificação de alvo 168 é aqui inserido em um alojamento provido para este efeito em um canto da face à frente do flange de suporte 160 e ali é, por exemplo, afixado por um elemento de fixação amovível, como, por exemplo, um parafuso.

[0125] A figura 4 permite constatar que, em serviço, o sistema de conjunto de alvos a gás 100 descrito anteriormente apresenta um aquecimento máximo no nível da janela 150 que é inferior a 515 °C, notadamente da ordem de 478 a 512 °C, enquanto a superfície externa, o invólucro do sistema 100, permanece a uma temperatura inferior a em torno de 51 °C e em torno de 84 °C. Uma superfície da cavidade 120 por sua vez é mantida a uma temperatura inferior a em torno de 249 °C, possivelmente inferior a em torno de 200 °C para o sistema de resfriamento.

Claims (19)

1. Sistema de conjunto de alvos a gás (100) compreendendo: um corpo (110) que compreende: - uma cavidade (120) configurada para conter um gás alvo a irradiar com um feixe de partículas (F) emitido por um acelerador de partículas, a cavidade (120) compreendendo pelo menos um trecho (121) de forma troncônica, um fundo (122) fechando uma base larga de trecho de forma troncônica e uma abertura (112), oposta ao fundo em relação ao trecho de forma troncônica, formando uma entrada pela qual pelo menos uma parte do feixe de partículas penetra na cavidade; - um circuito de resfriamento (130) compreendendo pelo menos um canal (140) que compreende uma entrada (141) e uma saída (142) e circunda pelo menos uma parte da cavidade (120); - uma janela (150) posicionada voltada para a entrada da cavidade para fechar a cavidade, permeável aos prótons para permitir a introdução de prótons do feixe de partículas (F) emitido pelo acelerador de partículas na cavidade, a janela compreendendo uma folha fina (151) permeável a pelo menos uma parte do feixe de partículas emitido pelo acelerador de partículas e uma rede de suporte (152) configurado para suportar diferenças de pressão entre o interior da cavidade e o exterior do sistema de conjunto de alvos, a folha fina (151) sendo posicionada entre a rede de suporte (152) e a cavidade (120); e - um flange de suporte (160) que mantém a janela (150) e é fixado hermeticamente sobre o corpo (110), e que compreende uma interface mecânica de afixação na saída de um acelerador de partículas (170); o flange de suporte (160) sendo adicionalmente configurado para fechar hermeticamente a cavidade (120) e para pelo menos fornecer uma vedação entre um vácuo formado na linha de feixe de acelerador de partículas e um gás alvo sob pressão contido na cavidade (120), o sistema de conjunto de alvos a gás sendo caracterizado pelo fato de que o flange de suporte é adicionalmente configurado para fornecer uma vedação entre o ar do exterior do sistema de conjunto de alvos e um fluido de resfriamento que circula no circuito de resfriamento (130).

2. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o canal (140) do circuito de resfriamento ser formado em uma parede (111) do corpo.

3. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o canal (140) de circuito de resfriamento compreende pelo menos uma porção helicoidal que circunda pelo menos uma parte da cavidade (120).

4. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção helicoidal se estende além da entrada (141) do canal, circunda pelo menos uma parte da cavidade (120) até o fundo (122) da cavidade, em seguida circunda ainda pelo menos uma parte da cavidade (120) após o fundo (122) até a saída (142) do canal.

5. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a rede de suporte (152) apresenta uma relação superficial de vazio / matéria compreendida entre em torno de 70% e em torno de 90%.

6. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a rede de suporte (152) é de tungstênio ou de nitreto de alumínio.

7. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a rede de suporte (152) tem uma espessura compreendida entre em torno de 1 mm e em torno de 3 mm.

8. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a folha fina (151) ter uma espessura igual ou inferior a 100 μm, possivelmente 80 μm, possivelmente 30 μm, possivelmente mesmo 20 μm.

9. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a folha fina (151) é de tungstênio ou de diamante sintético.

10. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato que de o corpo (110) compreende uma superfície dianteira que forma uma superfície de apoio por pelo menos uma parte da folha fina (151) da janela (150).

11. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ambas a entrada (141) e a saída (142) do canal (140) emergem na superfície dianteira (181) do corpo (110).

12. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de o corpo (110) compreende uma ranhura (182), posicionada na superfície dianteira (181), circundando pelo menos parte da entrada da cavidade; a ranhura (182) formando uma parte do circuito de resfriamento (130).

13. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 12, caracterizado pelo fato de que o circuito de resfriamento (130) compreende uma admissão (187) de fluido de resfriamento que é configurada para circular o fluido de resfriamento ambas a porção helicoidal do canal (140), que circunda a cavidade (120) configurada para conter o gás para irradiar, e a ranhura (182) situada voltada para uma periferia da janela (150).

14. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que ambas a entrada (141) e a saída (142) do canal (140) emergem na ranhura (182).

15. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a janela (150) é inserida entre o corpo (110) e o flange de suporte (160).

16. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o fundo (122) da cavidade compreende uma superfície côncava.

17. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o corpo é feito de liga de alumínio AS7G6 e/ou por um processo de fabricação aditivo.

18. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o circuito de resfriamento (130) é único para resfriamento de ambas a cavidade (120) e pelo menos a folha fina (151) da janela (150).

19. Sistema (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o flange de suporte (160) forma uma interface mecânica de conexão que permite a fixação da janela (150) e da vedação das interfaces entre o líquido de resfriamento, o ar ambiente, o vácuo secundário do acelerador de partículas e o gás alvo da cavidade.