CN101681689B - 放射性同位素制造装置及放射性同位素的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明能够兼顾提高靶的耐压性和提高靶液的冷却效果，充分抑制靶液的沸腾。放射性同位素制造装置具备：照射放射线的回旋加速器、具有收容靶液(L)的收容凹部(40)的靶(20)。收容凹部(40)包括：用于导入从回旋加速器照射的放射线的开口部(44)；朝向离开开口部(44)的方向凹陷，以具有顶部(58)的球面状的底面(48)。靶(20)配置成从回旋加速器照射的放射线的照射轴(X)和底面(48)之间的相交位置在顶部(58)的正下方。
Description
技术领域
本申请主张基于2007年6月8日申请的日本专利申请第2007-153077号的优先权。该申请的全部内容通过参照援用在该说明书中。
本发明涉及用于通过靶液和放射线之间的核反应制造放射性同位素的放射性同位素制造装置及放射性同位素的制造方法。
背景技术
作为脑或心脏、癌等的精密检查中的检查方法，有正电子发射断层摄影术(PET：Positron Emission Tomography)。在该PET检查中，将用放出正电子(阳电子)的放射性同位素(阳电子放出原子核素)标记的检查用药剂，通过注射或吸入等导入到被验者体内。导入到体内的检查用药剂进行代谢、或蓄积在特定的部位(例如，肿瘤或病变部位)。在从放射性同位素放出的阳电子和周围的电子结合而湮没时放出放射线(湮没伽玛射线)，所以通过检测出该放射线而用计算机进行处理，从而可得到特定截面的断层摄影图像。
作为使用于PET检查的检查用药剂的放射性同位素有18F、15O、11C、13N等。这些放射性同位素的半衰期为2～110分极其短，所以在接近医院内的检查室的场所设置回旋加速器等放射线源，将来自该放射线源的放射线(例如，阳子线或重氢核线等的粒子线)引导至靶，通过该放射线与收容在靶中的靶液(例如，靶水(18O水))的核反应来制造放射性同位素。而且，通过将制造的放射性同位素组入预定的化合物(例如，氟代脱氧葡萄糖(FDG：Fluoro-Deoxy-Glucose))、或者取代其一部分而合成，从而制造检查用药剂(例如，18F-FDG)。
作为用于制造这种放射性同位素的靶，过去已知具有收容靶液的收容凹部，收容凹部由平坦的1个底面和平坦的4个侧面区划形成的靶(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开平9-54196号公报
但是，从放射线源照射的放射线具有如10几MeV的非常高的能量，所以若放射线照射到收容于靶的收容凹部内的靶液，则有时靶液被加热、靶液沸腾。此时，在靶液内发生许多气泡，靶液和放射线的反应不能充分进行。而且，放射线通过气泡时，放射线的能量几乎不衰减，因此，由于气泡的存在而放射线到达靶，使得构成靶的材料(例如，Nb、Ag)易被溅射，在用于回收生成的放射性同位素的管或过滤器上析出被溅射的该材料，必须进行维护。因此，要求充分冷却靶液来抑制靶液的沸腾。
在此，作为用于谋求抑制靶液的沸腾的对策，考虑到将构成收容凹部的侧壁的一部分设为薄壁状而促进冷却水和靶液的热交换的技术。而且，考虑到在收容靶液的收容凹部内供给He气等的惰性气体而提高收容凹部内的压力从而提高靶液的沸点的技术。
然而，过去的靶由于收容凹部由平坦的1个底面和平坦的4个侧面区划形成，所以提高收容凹部内的压力时，具有应力集中在收容凹部的角部的倾向。因此，在过去的靶中，将收容凹部设为薄壁壳状并且提高收容凹部内的压力存在极限，难以充分抑制靶液的沸腾。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种放射性同位素制造装置及放射性同位素的制造方法，能够兼顾提高靶的耐压性和提高靶液的冷却效果，可充分抑制靶液的沸腾。
本发明所涉及的放射性同位素制造装置，用于通过靶液和放射线之间的核反应制造放射性同位素，其特征在于，该放射性同位素制造装置具备：照射放射线的放射线源；具有收容靶液的收容凹部的靶；收容凹部包括：用于导入从放射线源照射的放射线的开口；朝向离开开口的方向凹陷以具有顶部的凹曲面；靶配置成从放射线源照射的放射线的照射轴和凹曲面之间的相交位置在顶部的下侧。
在本发明所涉及的放射性同位素制造装置中，收容凹部包括朝向离开开口的方向凹陷以具有顶部的凹曲面。因此，在收容凹部不易引起应力集中，收容凹部的耐压性提高。其结果，即使在将收容凹部的一部分设为薄壁壳状的情况下，也能够充分提高收容凹部内的压力，所以能够兼顾提高靶的耐压性和提高靶液的冷却效果，能够充分抑制靶液的沸腾。由此，放射线和靶液的反应性能提高并且能够以更高的能量向靶液照射放射线，所以放射性同位素的收得率增大。
而且，在本发明所涉及的放射性同位素制造装置中，收容凹部包括朝向离开开口的方向凹陷以具有顶部的凹曲面。因此，在将收容凹部的容积设为与过去的靶中的收容凹部的容积相同并且将靶液的使用量设为与过去同量的情况下，与过去相比收容凹部的深度(在放射线的照射轴方向上的从开口到顶部的直线距离)变深。其结果，即使在靶液沸腾而产生气泡时，与过去相比，放射线的能量容易通过靶液衰减，所以能够抑制靶被溅射。
而且，在本发明所涉及的放射性同位素制造装置中，靶配置成从放射线源照射的放射线的照射轴和凹曲面之间的相交位置在顶部的下侧。具有收容在收容凹部的靶液中位于下方的部分的温度低于位于上方的部分的温度的倾向，因此，通过这样，放射线被照射到在靶液中温度低的部分。其结果，认为可抑制靶液的局部的温度上升，可更加充分抑制靶液的沸腾。
而且，在本发明所涉及的放射性同位素制造装置中，靶配置成从放射线源照射的放射线的照射轴和凹曲面之间的相交位置在顶部的下侧。具有通过放射线加热的靶液朝上方移动的倾向，因此，通过这样，在靶液中容易发生对流。其结果，可抑制靶液的局部的温度上升，可更加充分抑制靶液的沸腾。
优选，靶配置成从放射线源照射的放射线的照射轴和凹曲面之间的相交位置在顶部的正下方。
优选，凹曲面设为球面状。
优选，靶具有：一方呈凹曲面、另一方呈凸曲面的薄壁壳状部；以及以围绕上述薄壁壳状部的周围的方式支承上述薄壁壳状部的环状支承部，收容凹部由被薄壁壳状部和环状支承部围绕的空间构成。这样，可更加促进冷却水和靶液的热交换。
优选，收容凹部还包括连接开口和凹曲面的侧面，环状支承部以围绕收容凹部的侧面的至少一部分的方式设有在朝向从放射线源照射的放射线的方向上凹陷的凹部。这样，环状支承部中的凹部和收容凹部之间的部分成为薄壁状，所以通过冷却水在该凹部内循环，从而可更加促进冷却水和靶液的热交换，可得到进一步的冷却效果。
优选，通过凹曲面的竖直方向上的中央并且平行于水平面的假想平面的上侧的收容凹部的容积大于假想平面的下侧的收容凹部的容积。这样，通过收容凹部的上部容积增大，在收容凹部的上部与冷却水的接触面积增加，所以可极其高效地冷却沸腾的靶液常作为气体存在的收容凹部的上部。而且，通过这样减小收容凹部的下部的容积，能够抑制高价的靶液的使用量，所以可谋求成本的降低。
更优选，顶部位于假想平面的上侧。这样，可更加增大收容凹部的上部的容积。
更优选，从自放射线源照射的放射线的照射轴看时的收容凹部的外形向竖直方向呈长的环状。这样，与从自放射线源照射的放射线的照射轴看时的外形向水平方向呈长的环状的情况相比，收容凹部的两侧部的容积变小，所以能够更加抑制高价的靶液的使用量。
更优选，靶具有一方呈凹曲面、另一方呈凸曲面的薄壁壳状部，上述制造装置还具备碗状部件，该碗状部件具有呈对应于凸曲面的形状的对应凹曲面，并且配置成对应凹曲面与凸曲面相对置；碗状部件在底部形成开口，并且设有暂时蓄积来自开口的冷却液的暂时蓄积凹部，该开口被开放于对应凹曲面侧，用于导入用于冷却靶液的冷却液。这样，若在暂时蓄积凹部暂时蓄积从开口导入的冷却液，则从开口导入的冷却液被暂时蓄积凹部流速变慢之后，流入到薄壁壳状部的凸曲面和碗状部件的对应凹曲面之间，所以可谋求降低从开口导入的冷却液在靶的凸曲面整个面扩展并流动时产生的压力损失。因此，在靶的凸曲面上不易发生冷却液的偏流。其结果，介由靶容易均匀地进行靶液的冷却。
更优选，将连接暂时蓄积凹部的开口侧的边缘上的任意点P和蓄积凹部的开口侧的边缘的该点P上的法线与从自放射线源照射的放射线的照射轴看时对应凹曲面的外边缘相交的点的、沿着对应凹曲面的表面的距离设为点P处的沿面距离D时，暂时蓄积凹部的开口侧的边缘上的实质上所有点处的沿面距离大致相同，上述法线是从自放射线源照射的放射线的照射轴看时的法线。这样，对应凹曲面上的冷却液的流路的长度大致相同，所以可进一步降低通过导向孔导向的冷却液在靶的凸曲面的整个面扩展并流动时产生的压力损失。另外，“实质上所有点”的宗旨在于，例如在碗状部件的前端设置缺口部的情况下，暂时蓄积凹部的开口侧的边缘的点上的、从自放射线源照射的放射线的照射轴看时的法线通过从自放射线源照射的放射线的照射轴看时的对应凹曲面的外缘中由该缺口部构成的部分时，除去该点。而且，“大致相同”的宗旨在于，例如即使有±0.1mm程度的幅度的情况下也视为相同。
另外，本发明所涉及的放射性同位素的制造方法，其特征在于，具备：准备上述任意的放射性同位素制造装置的工序；循环用于冷却靶的冷却液的工序；以在顶部的上侧且收容凹部内残留预定空隙的方式在收容凹部内收容靶液的工序；以照射轴和凹曲面之间的相交位置在顶部的下侧并且使从放射线源照射的放射线的照射区域在靶液的范围内的方式从放射线源朝向靶照射放射线的工序。
在本发明所涉及的放射性同位素的制造方法中，具有与上述的放射性同位素制造装置同样的效果。而且，在本发明所涉及的放射性同位素的制造方法中，以在顶部的上侧且收容凹部内残留预定的空隙的方式在收容凹部内收容靶液。因此，即使在靶液沸腾的情况下，能够在该预定的空隙中进行蒸发的靶液的冷凝。其结果，通过冷凝热传递能够更加提高靶液的冷却效果。
优选，在收容靶液的工序之后且在从放射线源朝向靶照射放射线的工序之前，还具备将惰性气体供给到收容凹部内而对收容凹部内进行加压的工序。这样，通过对收容凹部内进行加压，从而靶液的沸点变高，可抑制由靶液的沸腾引起的气泡的发生。
发明效果
根据本发明，可提供一种放射性同位素制造装置及放射性同位素的制造方法，可兼顾提高靶的耐压性和提高靶液的冷却效果，可充分抑制靶液的沸腾。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置的剖面图。
图2是放大表示图1的靶部分的剖面图。
图3是切断第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的一部分而表示的前方立体图。
图4是切断第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的一部分而表示的后方立体图。
图5是表示第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的后视图。
图6是放大表示在图5的VI-VI线切断时的、第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置的靶部分的剖面图。
图7是表示第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置的剖面图。
图8是放大表示图7的靶部分的剖面图。
图9是切断第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的一部分而表示的前方立体图。
图10是切断第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的一部分而表示的后方立体图。
图11是表示第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的靶的后视图。
图12是切断第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的碗状部件的一部分而表示的前方立体图。
图13是表示第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置具有的碗状部件的正视图。
图中：1-放射性同位素制造装置，10-回旋加速器，12-靶装置，20-靶，20a-薄壁壳状部，20b-环状支承部，40-收容凹部，42-嵌合凹部，48-底面，54a-凸曲面，58-顶部，60-凹部，78-碗状部件，78b-贯通孔(开口)，104-对应凹曲面，106-暂时蓄积凹部，D、D1、D2、D3-沿面距离，E、E1-暂时蓄积凹部的开口侧的边缘，E2-对应凹曲面的外边缘，L-靶液，P、P1、P2、P3-点，S-假想平面，X-照射轴。
具体实施方式
参照附图说明本发明所涉及的放射性同位素制造装置的适当的实施方式。而且，在说明中有使用“上”及“下”词语的现象，这对应于附图的上方向及下方向。
(1)第1实施方式
(1.1)放射性同位素制造装置的结构
如图1所示，第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置1具备回旋加速器(放射线源)10和靶装置12。回旋加速器10沿着照射轴X照射放射线(例如，阳子线或重氢核线等粒子线)。
靶装置12装载于介由岐管14导出放射线的回旋加速器10的导出口10a。靶装置12具备第1本体部16、第2本体部18、靶20、第3本体部22。
第1本体部16是具有连接开口部24a及开口部24b并沿着照射轴X延伸的通过孔24的圆柱形状的部件。第1本体部16例如可由铝合金形成。第1本体部16在其基端部分具有向外的凸缘部26。
在第1本体部16的侧壁设有沿着与照射轴X垂直的轴Y延伸并与通过孔24连通的一对导入孔28及导出孔30。导入孔28及导出孔30分支成Y字形状，以便其前端部(朝向通过孔24的侧的端部)朝向通过孔24的开口部24a及开口部24b。作为冷媒的He气从导入孔28供给到通过孔24内。从导入孔28供给到通过孔24内的He气从导出孔30排出。
第1本体部16装载于岐管14，使得导入孔28与岐管14的导入孔14a连通，并且导出孔30与岐管14的导出孔14b连通。此时，在第1本体部16和岐管14之间配置有由第1本体部16和岐管14夹持的薄片32。因此，第1本体部16的通过孔24和岐管14的通过孔14c由薄片32隔开。
薄片32一方面允许放射线的通过，另一方面遮蔽空气或He气的流体的通过。薄片32是例如由Ti等金属或合金形成的圆形的薄的箔，其厚度为10μm～50μm程度。
如在图2详细表示，第2本体部18是具有连接开口部34a及开口部34b并沿着照射轴X延伸的通过孔34的圆柱形的部件。第2本体部18例如可由铝合金形成。第2本体部18装载于第1本体部16，使得通过孔34与第1本体部16的通过孔24连通。
如在图2～图4中详细表示，靶20具有与照射轴X大致垂直的前端面36及基端面38，是外形呈圆柱形状的部件。靶20例如可由Nb形成。靶20具有球壳状的薄壁壳状部20a和以围绕薄壁壳状部20a的周围的方式而支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b。因此，在靶20中，通过由薄壁壳状部20a和环状支承部20b围绕的空间，在前端面36侧构成有收容靶液(在本实施方式中为靶水(18O))L的收容凹部40，在基端面38侧构成有嵌入第3本体部22的嵌合凹部42。
收容凹部40具有：用于导入从回旋加速器10照射的放射线的开口部44、与开口部44连接并且截面呈圆形的内壁面46、与内壁面46连接并且相对于开口部44朝向比回旋加速器10更离开的一侧凹陷的呈球面状的底面(凹曲面)48。
嵌合凹部42从基端面38侧(与收容凹部40相反侧)朝向收容凹部40凹陷。嵌合凹部42具有：用于导入第3本体部22的开口部50、与开口部50连接并且截面呈圆形的内壁面52、与内壁面52连接的底面54。该底面54包括：朝向接近开口部50的方向(与底面48凹陷的方向相同的方向)突出的呈球面形的凸曲面54a、在凸曲面54a的周围扩展的平面54b。
嵌合凹部42的凸曲面54a在收容凹部40的底面48形成薄壁。即，薄壁壳状部20a具有顶部58，构成收容凹部40的底面48并构成嵌合凹部42的凸曲面54a。
环状支承部20b包括与薄壁壳状部20a直接连接的第1部分20b 1及进一步围绕第1部分20b1的外侧的第2部分20b2。该第1部分20b1的一部分构成收容凹部40的内壁面46并且构成嵌合凹部42的平面54b(参照图2～图4)。在构成第1部分20b1的一部分的平面54b设有在朝向从回旋加速器10照射的放射线的方向凹陷的多个(在第1实施方式中是4个)凹部60(参照图4及图5)。这些凹部60形成为分别围绕收容凹部40的内壁面46的一部分(参照图2及图6)，从照射轴X方向来看分别呈大致圆弧状(参照图4及图5)。这些凹部60形成为避开后述的气体导入孔70及输送孔72。
在靶20的前端面36设有收容作为密封部件的O环62的环状凹部64。
在靶20的基端面38夹着嵌合凹部42突设有一对突出部66。在突出部66穿设有朝照射轴X方向延伸的套圈收容孔68。在靶20，以从位于上方的套圈收容孔68贯通到收容凹部40的方式延设有用于向收容凹部40内导入He气的气体导入孔70。在靶20，以从位于下方的套圈收容孔68贯通到收容凹部40的方式延设有用于与收容凹部40之间进行靶液L的运入及运出的输送孔72。
靶20装载于第2本体部18，使得收容凹部40朝向第2本体部18的通过孔34。此时，靶20配置成从回旋加速器10照射的放射线的照射轴X位于收容凹部40的底面48上的顶部58的正下方。从而，照射轴X和收容凹部40的底面48之间的相交位置在顶部58的正下方。
而且，此时，在靶20和第2本体部18之间，配置有由靶20和第2本体部18夹持的薄片74。因此，靶20的收容凹部40和第2本体部18的通过孔34由薄片74隔开。
薄片74一方面容许放射线的通过，另一方面遮蔽空气或He气的流体的通过。薄片74例如是由Ti等金属或合金形成的圆形的薄的箔，其厚度为10μm～50μm程度。
回到图1，第3本体部22具有外形呈圆柱形的本体部76和设置在本体部76的前端部分的碗状部件78。第3本体部22例如可由铝合金形成。
本体部76具有与照射轴X大致垂直的前端面80及基端面82。在本体部76的前端面80设有朝向基端面82侧凹陷的凹部84，在凹部84的中央部分突设有突出部86。
在本体部76设有在基端面82侧沿着照射轴X延伸的一对喷嘴孔88、90。在位于下方的喷嘴孔88嵌入用于供给冷却水的供给管92的喷嘴92a。在位于上方的喷嘴孔90嵌入用于回收冷却水的回收管94的喷嘴94a。
在本体部76以从喷嘴孔88贯通到前端面80的突出部86的方式延设有用于导向冷却水的导向孔96。在第1实施方式中，导向孔96的前端部分(前端面80侧的部分)设为随着朝向前端侧而被扩径的漏斗状(参照图1及图2)。在本体部76以从喷嘴孔90贯通到前端面80的凹部84的方式延设有用于导向冷却水的导向孔98。
碗状部件78具有呈与嵌合凹部42的凸曲面54a对应的形状(球面状)的底面100。在碗状部件78的前端部分设有一对缺口部102。第3本体部22被嵌入到靶20的嵌合凹部42，使得碗状部件78的前端与靶20的嵌合凹部42的平面54b抵接。
(1.2)放射性同位素的制造方法
接着，对利用具有上述结构的放射性同位素制造装置1制造放射性同位素的方法进行说明。
首先，开始从供给管92供给冷却水，按照第3本体部22的导向孔96、嵌合凹部42的平面54b和碗状部件78的底面100之间的空间、嵌合凹部42的凹部60及碗状部件78的缺口部102、第3本体部22的凹部84、第3本体部22的导向孔98及回收管94的顺序循环冷却水(参照图2的箭头)。此时，由于在嵌合凹部42的平面54b设有多个凹部60，如图6所示，所以冷却水在碗状部件78的前端旋入而在凹部60内循环。
接着，从岐管14的导入孔14a开始供给作为冷媒的He气，按照第1本体部16的导入孔28、通过孔24(尤其朝向薄片32、74)、导出孔30及岐管14的导出孔14b的顺序使He气流动。
其次，通过输送孔72将靶液L供给到收容凹部40，使得在收容凹部40内残留预定的空间V(参照图2)。此时，为了防止放射线直接照射在靶20，使靶液L的液面高于第2本体部18的通过孔34的上端(参照图1及图2)。放射线通过第2本体部18的通过孔34而导向到靶20，因此，由此放射线的照射区域A(参照图2)在靶液L的范围内。
接着，通过气体导入孔70，向收容凹部40内以高压供给He气。通过这样进行加压，抑制由靶液L的沸腾引起的气泡的发生。
在该状态，从回旋加速器10朝向靶20照射放射线。从回旋加速器10照射的放射线沿着照射轴X依次通过岐管14的通过孔14c、薄片32、第1本体部16的通过孔24、第2本体部18的通过孔34及薄片74，到达靶20的收容凹部40内。而且，通过在靶20的收容凹部40内收容的靶液L和放射线之间进行由18O(p，n)18F表示的核反应，作为一次生成物生成由18F-表示的放射性同位素。包括所生成的放射性同位素的靶液L在输送孔72逆流，通过未图示的过滤器而被回收。
而且，利用被回收的放射性同位素，合成作为PET检查的检查用药剂的18F-FDG。
(1.3)作用及效果
在如以上的第1实施方式中，靶20由具有顶部58的薄壁壳状部20a和支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b构成，薄壁壳状部20a的一方构成相对于开口部44朝向比回旋加速器10更离开的一侧凹陷的呈球面状的底面48。因此，在收容凹部40不易引起应力集中，收容凹部40的耐压性提高。其结果，可充分提高收容凹部40内的压力，所以能够兼顾提高靶20的耐压性和提高靶液L的冷却效果，可充分抑制靶液L的沸腾。由此，放射线和靶液L的反应性能提高的同时，可用更高的能量将放射线照射在靶液L，所以放射性同位素的收得率增大。
而且，在第1实施方式中，靶20由具有顶部58的薄壁壳状部20a和支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b构成，薄壁壳状部20a的一方构成相对于开口部44朝向比回旋加速器10更离开的一侧凹陷的呈球面状的底面48。因此，使收容凹部40的容积(相当于靶液L的体积和空间V的合计)与在过去的靶中的收容凹部的容积相同并且使靶液L的使用量与过去同量时，与过去相比，收容凹部40的深度(在放射线的照射轴X方向上的从开口部44到顶部58的直线距离)变深。其结果，即使靶液L沸腾而产生气泡时，与过去相比放射线的能量容易通过靶液L衰减，所以可抑制靶20被溅射的现象。
而且，在第1实施方式中，靶20由具有顶部58的薄壁壳状部20a和支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b构成，薄壁壳状部20a的一方构成相对于开口部44朝向比回旋加速器10更离开的一侧凹陷的呈球面状的底面48。因此，可更加促进冷却水和靶液L的热交换。
而且，在第1实施方式中，靶20配置成从回旋加速器10照射的放射线的照射轴X和收容凹部40的底面48之间的相交位置在顶部58的正下方。收容在收容凹部40的靶液L中位于下方的部分的温度具有低于位于上方的部分的温度的倾向，通过这样，放射线照射到靶液L中温度低的部分。其结果，可抑制靶液L的局部的温度上升，可进一步充分抑制靶液L的沸腾。
而且，在第1实施方式中，靶20配置成从回旋加速器10照射的放射线的照射轴X和收容凹部40的底面48之间的相交位置在顶部58的正下方。通过放射线加热的靶液L具有向上方移动的倾向，所以在靶液L中容易发生对流。其结果，可抑制靶液L的局部的温度上升，可进一步充分抑制靶液L的沸腾。
而且，在第1实施方式中，在制造放射性同位素时，以在收容凹部40内残留预定的空隙V的方式将靶液L供给倒收容凹部40。因此，即使在靶液L沸腾时，也能够在该空间V中进行蒸发的靶液L的冷凝。其结果，通过冷凝热传递，可更加提高靶液L的冷却效果。
而且，在第1实施方式中，在构成环状支承部20b的第1部分20b1的一部分的平面54b，设有4个围绕收容凹部40的内壁面46的一部分的凹部60。因此，通过凹部60，环状支承部20b中凹部60和收容凹部40之间的部分成为薄壁状，所以通过冷却水在该凹部60内循环，可更加促进冷却水和靶液L的热交换，可得到进一步的冷却效果。
(2)第2实施方式
(2.1)放射性同位素制造装置的结构
接着，参照图7～图13对第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置2的结构，以与第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置1的不同点为中心进行说明。
如图7～图11所示，靶20具有薄壁壳状部20a和以围绕薄壁壳状部20a的周围的方式支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b。因此，在靶20中，通过由薄壁壳状部20a和环状支承部20b围绕的空间，在前端面36侧构成收容靶液L的收容凹部40，在基端面38侧构成有嵌入有第3本体部22的嵌合凹部42。另外，在第2实施方式中，在靶20的基端面38未设置突出部66。
收容凹部40具有：开口部44、内壁面46、底面(凹曲面)48。如在图9及图10中详细表示，收容凹部40的外形(作为开口部44、内壁面46及底面48整体的外形)从照射轴X看时向竖直方向呈长的环状。具体地，在第2实施方式中，收容凹部40从照射轴X看时的外形呈跑道形状。即，开口部44构成收容凹部40的外形，内壁面46及底面48在从照射轴X看时存在于由该开口部44区划形成的区域内。
在此，跑道形状是指具有第1及第2圆弧部和第1及第2直线部，第1及第2圆弧部配置成第1圆弧部的开口和第2圆弧部的开口相对，第1圆弧部的一端和位于该一端侧的第2圆弧部的一端通过第1直线部连接，第1圆弧部的另一端和第2圆弧部的另一端通过第2直线部连接的形状。在开口部44及内壁面46中，各圆弧部的曲率相等(参照图9及图10)。另外，开口部44及内壁面46从照射轴X看时可以是椭圆形等。
底面48与内壁面46连续地连接，呈相对于开口部44朝向比回旋加速器10(照射放射线的侧)更离开的一侧凹陷的曲面状。
收容凹部40的底面48和嵌合凹部42的凸曲面54a形成薄壁。即，薄壁壳状部20a具有顶部58，朝向基端面38侧突出。
在第2实施方式中，顶部58位于薄壁壳状部20a的竖直方向上的中央的上侧。因此，通过薄壁壳状部20a(收容凹部40的底面48)的竖直方向上的中央并且平行于水平面的假想平面S(参照图8)的上侧的收容凹部40的容积大于假想平面S的下侧的收容凹部40的容积。
环状支承部20b包括与薄壁壳状部20a直接连接的第1部分20b1及进一步围绕第1部分20b1的外侧的第2部分20b2。在构成第1部分20b1的一部分的平面54b设有在朝向从回旋加速器10照射的放射线的方向上凹陷的多个(在第2实施方式中是2个)凹部60(参照图9及图11)。这些凹部60形成为分别围绕收容凹部40的内壁面46的一部分(半周程度)(参照图8及图10)，从照射轴X方向看时分别呈大致圆弧状(参照图10及图11)。
在本体部76以从喷嘴孔88贯通到前端面80的突出部86的方式延设有用于导向冷却水的导向孔96。导向孔96的前端部分(前端面80侧的部分)在第2实施方式中为直管状(参照图7、图8及图12)。
如图7、图8、图12及图13所示，碗状部件78具有呈与嵌合凹部42的凸曲面54a对应的形状的对应凹曲面104。在第2实施方式中，碗状部件78的对应凹曲面104和嵌合凹部42的凸曲面54a(薄壁壳状部20a的凸曲面54a)的间隙(直线距离)G在第3本体部22被嵌入靶20的嵌合凹部42的状态下设定成1mm程度(参照图8)。
而且，碗状部件78设有在对应凹曲面104侧开放的暂时蓄积凹部106。暂时蓄积凹部106由底面106a、与底面106a连接的侧面106b构成。侧面106b的与底面106a相反侧的端部与对应凹曲面104连接。碗状部件78设有从底面106a贯通到碗状部件78的背面78a的贯通孔78b。在贯通孔78b嵌入有本体部76的导向孔96的前端部分。因此，通过导向孔96导向的冷却水暂时蓄积在暂时蓄积凹部106。
如图13所示，暂时蓄积凹部106从照射轴X看时向竖直方向呈长的跑道形状。在暂时蓄积凹部106中，上侧的圆弧部的半径大于下侧的圆弧部的半径。
在此，将连接暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E上的任意点P和暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1的点P上的从照射轴X看到时的法线N与从照射轴X看时对应凹曲面104的外边缘E2相交的点Q的、沿着对应凹曲面104的表面的距离，设为点P处的沿面距离D。此时，在碗状部件78中，暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1上的实质上所有点处的沿面距离大致相同。
例如，如图12及图13所示，点P1处的沿面距离D1、点P2处的沿面距离D2及点P3处的沿面距离D3均为15.1mm±0.1mm。另外，“实质上所有点”的宗旨在于，暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1的点上的从照射轴X看时的法线通过从照射轴X看时的对应凹曲面104的外边缘E2中由缺口部102构成的部分时，除去该点。在第2实施方式中，除去暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1的一部分即边缘E1A、E1B上的点。而且，“大致相同”的宗旨在于，即使暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1上的各点处的沿面距离有±0.1mm程度的幅度也是允许的。
(2.2)作用及效果
如以上的第2实施方式所涉及的放射性同位素制造装置2具有与第1实施方式所涉及的放射性同位素制造装置1同样的效果。
而且，在第2实施方式中，假想平面S的上侧的收容凹部40的容积大于假想平面S的下侧的收容凹部40的容积。这样，若收容凹部40的上部的容积大，则在收容凹部40的上部(薄壁壳状部20a的上部)与冷却水的接触面积增加，所以能够极其高效地冷却沸腾的靶液常作为气体存在的收容凹部40的上部。而且，若这样收容凹部40的下部的容积小，则能够抑制高价的靶液的使用量，所以能够谋求成本的降低。
而且，在第2实施方式中，顶部58位于假想平面S的上侧。因此，收容凹部40的上部容积变得更大。
而且，在第2实施方式中，收容凹部40从照射轴X看时向竖直方向呈长的环状(跑道形状)，因此，与从照射轴X看时收容凹部40向水平方向呈长的环状的情况相比，收容凹部40的两侧部的容积变小，所以能够进一步抑制高价的靶液的使用量。
而且，在第2实施方式中，暂时蓄积用于冷却靶液L的冷却水的暂时蓄积凹部106设置在碗状部件78。这样，若在暂时蓄积凹部106暂时蓄积由导向孔96导向的冷却水，则由导向孔96导向的冷却水的流速被暂时蓄积凹部106变慢以后流入到嵌合凹部42的凸曲面54a(薄壁壳状部20a的凸曲面54a)和碗状部件78的对应凹曲面104之间，所以，可谋求由导向孔96导向的冷却水在嵌合凹部42的凸曲面54a的整个面扩展并流动时发生的压力损失的降低。因此，在嵌合凹部42的凸曲面54a上不易发生冷却水的偏流。其结果，通过靶20(薄壁壳状部20a)容易均匀地进行靶液L的冷却。
而且，在第2实施方式中，在暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1上的实质上所有点处的沿面距离大致相同。若这样，则对应凹曲面104上的冷却水的流路长度大致相同，所以能够进一步降低由导向孔96导向的冷却水在嵌合凹部42的凸曲面54a的整个面扩展并流动时发生的压力损失。
以上，对本发明的适当的实施方式进行了详细地说明，但本发明不限于上述的实施方式。例如，在本实施方式中，收容凹部40具有呈球面状的底面48，但只要收容凹部40相对于开口部44朝向比回旋加速器10更离开的一侧凹陷，则不限于球面状，可以是其他形状的凹曲面。
而且，在本实施方式中，靶20配置成从回旋加速器10照射的放射线的照射轴X和收容凹部40的底面48之间的相交位置在顶部58的正下方，但不限于此，可将从回旋加速器10照射的放射线的照射轴X和收容凹部40的底面48之间的相交位置设为顶部58的下侧。
而且，在本实施方式中，靶20由具有顶部58的薄壁壳状部20a和支承薄壁壳状部20a的环状支承部20b构成，但也可以不是壳状，而是例如将嵌合凹部42的凸曲面54a设为平面状等的厚壁状。
而且，在本实施方式中，将He气供给到收容凹部40而提高收容凹部40内的压力，但不限于He气，也可使用其他惰性气体。
而且，在第2实施方式中，顶部58位于假想平面S的上侧，但若假想平面S的上侧的收容凹部40的容积大于假想平面S的下侧的收容凹部40的容积和大小，则顶部58的位置不限于此。
而且，在第2实施方式中，暂时蓄积凹部106设在碗状部件78，但暂时蓄积凹部106也可不设置在碗状部件78。
而且，在第2实施方式中，暂时蓄积凹部106的开口侧的边缘E1上的实质上所有点处的沿面距离大致相同，但对应凹曲面104也可以不是满足该条件的形状。
Claims (12)
1.一种放射性同位素制造装置，用于通过靶液和放射线之间的核反应制造放射性同位素，其特征在于，具备：
放射线源，照射放射线；以及
靶，具有收容上述靶液的收容凹部；
上述收容凹部包括：用于导入从上述放射线源照射的放射线的开口；朝向离开上述开口的方向凹陷以具有顶部的凹曲面；
上述靶配置成从上述放射线源照射的放射线的照射轴和上述凹曲面之间的相交位置在上述顶部的下侧。
2.如权利要求1所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述靶配置成从上述放射线源照射的放射线的照射轴和上述凹曲面之间的相交位置在上述顶部的正下方。
3.如权利要求1或2所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述凹曲面被设为球面状。
4.如权利要求1或2所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述靶具有：一方构成上述凹曲面、另一方构成凸曲面的薄壁壳状部；以及以围绕上述薄壁壳状部的周围的方式支承上述薄壁壳状部的环状支承部，
上述收容凹部由被上述薄壁壳状部和环状支承部围绕的空间构成。
5.如权利要求4所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述收容凹部还包括连接上述开口和上述凹曲面的内壁面，
上述环状支承部以围绕上述收容凹部的上述内壁面的至少一部分的方式设有在朝向从上述放射线源照射的放射线的方向上凹陷的凹部。
6.如权利要求1所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
通过上述凹曲面的竖直方向上的中央并且平行于水平面的假想平面的上侧的上述收容凹部的容积大于上述假想平面的下侧的上述收容凹部的容积。
7.如权利要求6所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述顶部位于上述假想平面的上侧。
8.如权利要求6或7所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
从自上述放射线源照射的放射线的照射轴看时，上述收容凹部的外形向竖直方向呈长的环状。
9.如权利要求6或7所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
上述靶具有一方构成上述凹曲面、另一方构成凸曲面的薄壁壳状部，
上述放射性同位素制造装置还具备碗状部件，该碗状部件具有呈与上述凸曲面对应的形状的对应凹曲面，并且配置成上述对应凹曲面与上述凸曲面相对置；
上述碗状部件在底部形成有被开放于上述对应凹曲面侧且用于导入用于冷却上述靶液的冷却液的开口，并且上述碗状部件设有暂时蓄积来自上述开口的冷却液的暂时蓄积凹部。
10.如权利要求9所述的放射性同位素制造装置，其特征在于，
将连接上述暂时蓄积凹部的与上述对应凹曲面连接一侧的边缘上的任意点P和上述暂时蓄积凹部的开口侧的边缘的该点P上的法线与从自上述放射线源照射的放射线的照射轴看时的上述对应凹曲面的外边缘相交的点的、沿着上述对应凹曲面的表面的距离设为点P处的沿面距离D时，上述暂时蓄积凹部的开口侧的边缘上的实质上所有点处的沿面距离大致相同，上述法线是从自上述放射线源照射的放射线的照射轴看时的法线。
11.一种放射性同位素的制造方法，其特征在于，具备：
准备权利要求1～10中的任一项所述的放射性同位素制造装置的工序；
循环用于冷却上述靶的冷却液的工序；
以在上述顶部的上侧且上述收容凹部内残留预定的空隙的方式，在上述收容凹部内收容上述靶液的工序；以及
以上述照射轴和上述凹曲面之间的相交位置在上述顶部的下侧并且从上述放射线源照射的放射线的照射区域在上述靶液范围内的方式，从上述放射线源朝向上述靶照射放射线的工序。
12.如权利要求11所述的放射性同位素的制造方法，其特征在于，
在收容上述靶液的工序之后且在从上述放射线源朝向上述靶照射放射线的工序之前，还具备将惰性气体供给到上述收容凹部内而对上述收容凹部内进行加压的工序。
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