CN108811294A - 用于在靶组件的生产室内制作固体靶的系统及方法 - Google Patents

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F.任赛
K.加农
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Abstract

本发明涉及用于在靶组件的生产室内制作固体靶的系统及方法。系统包括具有生产室的靶组件。靶组件包括电极和暴露于生产室的传导基底。靶组件具有提供到生产室的通路的流体端口。系统还包括具有储存容器的流体控制系统和连接至流体端口的流体线路。储存容器和生产室通过流体线路中的至少一条而流连通。该系统还包括构造成电连接至电极和传导基底的功率源。在电解溶液设置在生产室中时，生产室、电极和传导基底形成电解池。功率源构造成将电压施加至电极和传导基底以沿传导基底沉积固体靶。

Description

用于在靶组件的生产室内制作固体靶的系统及方法
技术领域
本文公开的主题大体上涉及同位素生产系统，且更具体地涉及具有以粒子束照射的靶材料的同位素生产系统。
背景技术
放射性同位素(也称为放射性核素)在医学治疗、成像和研究以及与医疗无关的其它应用中具有若干应用。产生放射性同位素的系统通常包括粒子加速器，诸如回旋加速器，其加速带电粒子(例如，H离子)的束，且将束引导到靶材料中以生成同位素。回旋加速器是复杂的系统，其使用电场和磁场来沿加速室内的预定轨道加速和引导带电粒子。在粒子到达轨道的外部时，带电粒子形成朝靶组件引导的粒子束，靶组件保持用于同位素生产的靶材料。
靶材料容纳在靶组件的室内。靶组件形成束通路，其接收粒子束，且允许粒子束入射到室中的靶材料上。为了将靶材料容纳在室内，束通路通过一个或多个箔片与室分离。例如，室可由靶体内的空间限定。靶箔片在一侧覆盖空间，且靶组件的区段可覆盖空间的相对侧来限定其间的室。粒子束穿过靶箔片且入射到靶材料上。
不同类型的靶材料可能需要不同的靶组件。设计用于照射固体金属和/或压制的金属粉末的靶组件通常需要支承系统来使待照射的靶材料往返于室传递。这通常涉及较大直径的软管，其中保持待照射材料的"梭"借助于压缩空气或类似物往返于靶自身推动。这些周围的系统通常笨重且需要较大的接近区域来配合。至少一些回旋加速器设计缺乏用于此靶组件的可用空间。大体上还期望具有较不笨重的设计。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种包括具有生产室的靶组件的系统。靶组件包括电极和暴露于生产室的传导基底。靶组件具有提供到生产室的通路的流体端口。该系统还包括具有构造成保持电解溶液的储存容器的流体控制系统，以及连接至靶组件的流体端口的流体线路。靶组件的储存容器和生产室经由流体线路中的至少一条而流连通。该系统还包括构造成电连接至电极和传导基底的功率源。在电解溶液设置在生产室中时，生产室、电极和传导基底形成电解池。功率源构造成将电压施加至电极和传导基底以沿传导基底沉积固体靶。
在一些方面，靶组件包括设置在电极与传导基底之间的中间本体区段。中间本体区段是绝缘的。中间本体区段可固定到电极和传导基底且可共同地限定生产室。
在一些方面，该系统还包括一个或多个电路或处理器，其构造成使用流体控制系统将电解溶液的流引入生产室。一个或多个电路或处理器还构造成使用功率源将电压施加至靶组件，从而将金属离子沉积在传导基底上。一个或多个电路或处理器还构造成在施加电压之后使用流体控制系统将电解溶液的流引到生产室外。靶组件可包括设置在电极与传导基底之间的中间本体区段。可选地，一个或多个电路或处理器构造成在施加电压为以下至少一者：(a)在生产室内引起电解溶液的流动或(b)启用振动装置，其引起生产室内的振动。
在一些方面，靶组件包括箔片，其覆盖生产室的开口。箔片限定生产室的一部分。
在一些方面，靶组件包括通向构造成接收粒子束的生产室的开口。传导基底与开口对准，使得粒子束沿传导基底入射到固体靶上。
在实施例中，提供了一种系统(例如，同位素生产系统)，其包括构造成生成粒子束的粒子加速器，以及具有生产室的靶组件。靶组件包括电极和暴露于生产室的传导基底。靶组件具有提供到生产室的通路的流体端口。该系统还包括具有构造成保持电解溶液的储存容器的流体控制系统，以及连接至靶组件的流体端口的流体线路。靶组件的储存容器和生产室通过流体线路中的至少一条而流连通。系统还包括构造成电连接至电极和传导基底的功率源。在电解溶液设置在生产室中时，生产室、电极和传导基底形成电解池。流体控制系统包括与生产室流连通的至少一个泵。该至少一个泵构造成将电解溶液的流引入生产室，且在电压由功率源施加之后，将电解溶液的流引到生产室外。
在一些方面，系统还包括：包括一个或多个处理器的控制系统，以及构造成储存可由一个或多个处理器访问的编程指令的储存介质。该一个或多个处理器构造成控制至少一个泵和功率源以将电解溶液的流引入生产室，且将电压施加至靶组件，从而沿传导基底沉积固体靶。该一个或多个处理器还构造成在施加电压之后将电解溶液的流引到生产室外。
可选地，控制系统构造成控制粒子加速器以将粒子束引导到生产室内的固体靶上。可选地，电解溶液是第二电解溶液，且其中在沉积固体靶之前，一个或多个处理器构造成控制至少一个泵和功率源以将第一电解溶液的流引入生产室，且将电压施加至靶组件，从而沿传导基底沉积基底层。该一个或多个处理器还构造成在施加电压之后将第一电解溶液的流引到生产室外，其中固体靶沿基底层沉积。
在一些方面，靶组件包括设置在电极与传导基底之间的中间本体区段。中间本体区段是绝缘的。
在一些方面，在粒子束引导到固体靶上之后，至少一个泵构造成将溶解溶液的流引入生产室。溶解溶液构造成在固体靶由粒子束活化之后将固体靶溶解到溶液中。
在一些方面，靶组件包括通向构造成接收粒子束的生产室的开口。传导基底与开口对准，使得粒子束沿传导基底入射到固体靶上。
在一些方面，至少一个泵构造成在施加电压时为以下至少一者：(a)在生产室内引起电解溶液的流动或(b)以大致静止的方式将电解溶液保持在生产室内。
在实施例中，提供了一种生成固体靶的方法。该方法包括使电解溶液流入靶组件的生产室。靶组件包括电极和定位在生产室内的传导基底。生产室、电极、传导基底和电解溶液形成电解池。该方法还包括将电压施加至靶组件，从而沿传导基底沉积固体靶。该方法还包括在施加电压之后将电解溶液的流引到生产室外。
在一些方面，靶组件包括设置在电极与传导基底之间的中间本体区段。中间本体区段是绝缘的。
在一些方面，该方法还包括控制粒子加速器以将粒子束引导到生产室内的固体靶上。在粒子束引导到固体靶上之后，该方法还包括除去固体靶的活化材料。例如，该方法可包括使溶解溶液流入生产室。溶解溶液构造成在固体靶由粒子束活化之后将固体靶溶解到溶液中。
在一些方面，该方法还包括在电压施加至靶组件时排出生产室内生成的气体。
在一些方面，该方法还包括在施加电压时使电解溶液在生产室内移动。
技术方案1. 一种系统，包括：
具有生产室的靶组件，所述靶组件包括电极和暴露于所述生产室的传导基底，所述靶组件具有提供到所述生产室的通路的流体端口；
流体控制系统，其具有构造成保持电解溶液的储存容器和连接到所述靶组件的流体端口的流体线路，所述储存容器和所述靶组件的生产室通过所述流体线路中的至少一条而流连通；以及
功率源，其构造成电连接到所述电极和所述传导基底，其中所述生产室、所述电极和所述传导基底在所述电解溶液设置在所述生产室中时形成电解池，所述功率源构造成将电压施加至所述电极和所述传导基底以沿传导基底沉积固体靶。
技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述系统还包括一个或多个电路或处理器，其构造成：
使用所述流体控制系统将所述电解溶液的流引入所述生产室；
使用所述功率源将所述电压施加至所述靶组件，从而将金属离子沉积到所述传导基底上；以及
在施加所述电压之后使用所述流体控制系统将所述电解溶液的流引到生产室外。
技术方案4. 根据技术方案3所述的系统，其中，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
技术方案5. 根据技术方案3所述的系统，其中，所述一个或多个电路或处理器构造成在施加所述电压时为以下至少一者：(a)在所述生产室内引起所述电解溶液的流动，或(c)启用引起所述生产室内的振动的振动装置。
技术方案6. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述靶组件包括箔片，其覆盖通向所述生产室的开口，所述箔片限定所述生产室的一部分。
技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述靶组件包括通向所述生产室的开口，其构造成接收粒子束，所述传导基底与所述开口对准，使得所述粒子束沿所述传导基底入射到所述固体靶上。
技术方案8. 一种系统，包括：
构造成生成粒子束的粒子加速器；
具有生产室的靶组件，所述靶组件包括电极和暴露于所述生产室的传导基底，所述靶组件具有提供到所述生产室的通路的流体端口；
流体控制系统，其具有构造成保持电解溶液的储存容器和连接至所述靶组件的流体端口的流体线路，所述储存容器和所述靶组件的生产室通过所述流体线路中的至少一条而流连通；以及
功率源，其构造成电连接到所述电极和所述传导基底，其中所述生产室、所述电极和所述传导基底在所述电解溶液设置在所述生产室中时形成电解池；
其中所述流体控制系统包括与所述生产室流连通的至少一个泵，所述至少一个泵构造成将所述电解溶液的流引入所述生产室，以及在电压由所述功率源施加之后，将所述电解溶液的流引到所述生产室外。
技术方案9. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述系统还包括：包括一个或多个处理器的控制系统，以及构造成储存可由所述一个或多个处理器访问的编程指令的储存介质，其中所述一个或多个处理器构造成控制所述至少一个泵和所述功率源，用以：
将所述电解溶液的流引入所述生产室；
将所述电压施加至所述靶组件，从而沿所述传导基底沉积固体靶；以及
在施加所述电压之后将所述电解溶液的流引到生产室外。
技术方案10. 根据技术方案9所述的系统，其中，所述控制系统构造成控制所述粒子加速器以将所述粒子束引导到所述生产室内的固体靶上。
技术方案11. 根据技术方案9所述的系统，其中，所述电解溶液是第二电解溶液，且其中在沉积所述固体靶之前，所述一个或多个处理器构造成控制所述至少一个泵和所述功率源，用以：
将第一电解溶液的流引入所述生产室；
将电压施加至所述靶组件，从而沿所述传导基底沉积基底层；
在施加所述电压之后将所述第一电解溶液的流引到生产室外，其中所述固体靶沿所述基底层沉积。
技术方案12. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
技术方案13. 根据技术方案8所述的系统，其中，在所述粒子束引导到所述固体靶上之后，所述至少一个泵构造成使溶解溶液流入所述生产室，所述溶解溶液构造成在所述固体靶由所述粒子束活化之后将所述固体靶溶解到所述溶液中。
技术方案14. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述靶组件包括通向所述生产室的开口，其构造成接收粒子束，所述传导基底与所述开口对准，使得所述粒子束沿所述传导基底入射到所述固体靶上。
技术方案15. 根据技术方案8所述的系统，其中，所述至少一个泵构造成在施加所述电压时为以下至少一者：(a)在所述生产室内引起所述电解溶液的流动，或(b)将所述电解溶液以大致静止的方式保持在所述生产室内。
技术方案16. 一种生成固体靶的方法，所述方法包括：
使电解溶液流入靶组件的生产室，所述靶组件包括电极和定位在所述生产室中的传导基底，其中所述生产室、所述电极、所述传导基底和所述电解溶液形成电解池；
将电压施加至所述靶组件，从而沿所述传导基底沉积固体靶；以及
在施加所述电压之后使所述电解溶液流到生产室外。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括控制粒子加速器以将粒子束引导到所述生产室内的固体靶上，其中，在所述粒子束引导到所述固体靶上之后，所述方法还包括使溶解溶液流入所述生产室，所述溶解溶液构造成在所述固体靶由所述粒子束活化之后将所述固体靶溶解到所述溶液中。
技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括在所述电压施加至所述靶组件时排出所述生产室内生成的气体。
技术方案20. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括在施加所述电压时，使所述电解溶液在所述生产室内移动。
附图说明
图1为根据实施例的同位素生产系统的框图。
图2为根据实施例的提取系统和靶系统的侧视图。
图3为根据实施例的靶组件的后部透视图。
图4为图3的靶组件的前部透视图。
图5为图3的靶组件的分解视图。
图6为从另一个视角看的图3的靶组件的分解视图。
图7为根据实施例形成的靶组件的截面。
图8为生产室用电解溶液填充时的靶组件的截面。
图9为用粒子束照射期间的靶组件的截面。
图10为在用粒子束照射且用溶解溶液填充之后的靶组件的截面。
图11为根据实施例的生成固体靶的方法。
零件清单
100 同位素生产系统
102 离子加速器
104 离子源系统
106 电场系统
108 磁场系统
110 真空系统
112 粒子束
114 靶系统
115 提取系统
116 靶材料
117 束通路
118 控制系统
120 生产室
122 冷却系统
125 流体控制系统
126 搅拌或振动装置
127 功率源
140 靶组件
142 靶体
144 泵和阀
146 储存容器
148 储存容器
150 提取系统
152 靶系统
154 提取单元
156 提取单元
158 箔片支座
160 提取箔片
162 外部粒子束
164 指定的靶位置
166 轨迹
168 出口端口
170 轴线
172 靶组件
174 靶体
200 靶组件
201 靶体
202 本体区段
204 本体区段
206 本体区段
207 外部表面
208 螺栓
210 垫片
212 配件
213 后表面
214 第二流体端口
215 材料端口
218 生产室
219 通路开口
220 靶插入物
221 腔
222 腔
225 振动装置
226 密封环
227 线
228 箔片部件
230 腔
232 腔
236 密封边界
238 开口
240 箔片部件
242 环形边沿
244 密封件
246 密封环
248 开口
250 密封环
252 边沿
254 销
256 开口
258 密封环
260 开口
262 开孔
300 靶组件
301 靶体
302 靶体
304 生产室
305 气体累积区域
306 流体端口
307 流体端口
308 流体端口
309 流体端口
310 靶箔片
311 内表面
312 束通路
314 开口
316 后本体区段
317 中间本体区段
318 前本体区段
320 电极
322 传导基底
325 粒子束
326 固体靶
330 电解溶液
332 功率源
335 电解池
340 振动装置
342 搅拌装置
344 溶解溶液
350 内表面
352 内表面
356 盖
358 罩
400 方法
402 使电解溶液流入靶组件的生产室中
404 在靶组件的电极与传导基底之间施加电压
406 使电解溶液移动
407 排出气体
408 使电解溶液流到靶组件的生产室外
410 照射生产室内的固体靶
412 溶解和除去照射的靶材料。
具体实施方式
在连同附图阅读时，将更好地理解前述概述和某些实施例的以下详细描述。就附图示出各种实施例的框的图示而言，框不一定表示硬件之间的区分。因此，例如，框中的一个或多个可在单件硬件或多件硬件中实施。应当理解的是，各种实施例不限于附图中所示的布置和仪器。
如本文使用的以单数叙述且冠以词语"一个"或"一种"的元件或步骤应当理解为未排除复数形式的所述元件或步骤，除非明确指出此类排除。此外，对"一个实施例"的参照不旨在理解为排除也包括所述特征的额外实施例的存在。此外，除非明确相反指出，实施例"包括"或"具有"具有特定性质的元件或多个元件可包括不具有那种性质的额外的此类元件。
本文提出的实施例构造成生成固体靶，其可用于制备放射性同位素(也称为放射性核素或放射性药物)来用于医学成像、科学研究、治疗或其它可能的应用。不同于常规靶制备(其中固体靶在单独的板或背衬上制备，该板或背衬然后载入靶组件中)，本文提出的实施例可在原地生成固体靶，或换言之，生成用于照射固体靶的相同靶体内的固体靶。例如，固体靶可在随后由粒子束照射的靶体内的相同位置处电镀。
在特定实施例中，固体靶可在用于照射固体靶的同位素生产系统内生成。对于具有多个靶组件的系统，固体靶可在靶组件内生成，同时另一个靶组件准备用于照射，进行照射，或除去活化的材料。在其它实施例中，固体靶在与同位素生产系统分开的靶组件的靶体内生成。靶组件然后可操作地联接至同位素生产系统。
图1为根据实施例形成的系统100的框图。在特定实施例中，系统100是同位素生产系统100，其包括具有若干子系统的粒子加速器102(例如，回旋加速器)，包括离子源系统104、电场系统106、磁场系统108、真空系统110、冷却系统122、靶系统114和流体控制系统125。然而，实施例可具有较少子系统。例如，在一些实施例中，系统100可包括靶组件、流体控制系统和功率源。靶系统114可包括一个或多个靶组件140。在所示实施例中，靶系统114包括多个靶组件140。各个靶组件140具有靶体142，其包括彼此固定的多个区段。靶体142具有在其中的生产室，靶材料116位于该处。粒子束112由粒子加速器102生成，且引导到靶材料116上，从而生成指定的同位素。如本文所述，靶材料116可为固体靶，其通过在对应的生产室120内发生的电镀过程生成。然而，在一些实施例中，靶组件140中的一个或多个可构造成支持液体或气体靶。
在同位素生产系统100的使用中，靶材料116(例如，固体靶或靶液体)提供到靶系统组件140的指定生产室120。靶材料116可通过流体控制系统125提供至生产室120。流体控制系统125可包括一个或多个阀(例如，电磁阀、止回阀、手动阀、注射阀、压力调节器等)、一个或多个泵(例如，注射器泵、压缩空气泵、真空泵等)、一个或多个控制器(例如，质量流控制器)、多个流体线路(例如，柔性管路、穿过靶壳体的区段的通路等)、一个或多个过滤器以及多个容器(例如，储存容器、废物容器、小瓶、溶液捕集器)的互连网络。此外，流体控制系统可包括多个传感器、探测器或换能器(例如，压力传感器、电流传感器、电压传感器、流传感器、温度传感器)，其可监测流体控制系统的操作且与控制系统118通信。在图1中，泵和阀在144处共同地提到，且构造成控制穿过靶组件140的流体流。应当理解，泵和阀可定位在流体控制系统125内的各种位置处。例如，注射器泵可定位在生产室120的上游或下游。还应当理解，泵可通过将正压和/或负压施加至流体线路、生产室等来控制流体控制系统125内的流体流。
例如，流体可包括一种或多种电解溶液、一种或多种气体，以及一种或多种产物溶液。电解溶液包括指定的金属离子，其将用于将固体靶沉积或涂镀到传导基底或背衬上。产物溶液包括在靶材料由粒子束112照射之后的溶解的靶材料。如图所示，流体控制系统125还包括储存容器146和储存容器148。储存容器146构造成保持电解溶液。储存容器148构造成接收产物溶液。
流体控制系统125可控制电解溶液通过一个或多个泵和阀144到生产室120的流动。流体控制系统125还可通过将惰性气体提供到生产室120中来控制生产室120内经历的压力。在粒子加速器102的操作期间，带电粒子通过离子源系统104注入粒子加速器102中或置于其内。磁场系统108和电场系统106生成相应的场，其在带电粒子的粒子束112的生产中与彼此协作。
同位素生产系统100还具有提取系统115。靶系统114可定位在粒子加速器102附近。为了生成同位素，粒子束112由粒子加速器102通过提取系统115沿束输送路径或束通路117引导且引导到靶系统114中，以便粒子束112入射到位于指定的生产室120处的靶材料116上。应当注意的是，在一些实施例中，粒子加速器102和靶系统114并未由空间或间隙分开(例如，分开一定距离)，且/或不是单独的部分。因此，在这些实施例中，粒子加速器102和靶系统114可形成单个构件或部分，使得不提供构件或部分之间的束通路117。
同位素生产系统100构造成产生放射性同位素(也称为放射性核素或放射性药物)，其可用于医学影像、研究和治疗中，但也用于与医疗无关的其它应用，诸如科学研究或分析。在用于医疗目的时，诸如核医学(NM)成像或正电子发射断层扫描(PET)成像，放射性同位素也可称为示踪剂。同位素生产系统100可产生预定量或批次的同位素，诸如用于医学成像或治疗的个人剂量。举例来说，同位素生产系统100可在照射固体靶之后生成同位素。备选地，同位素生产系统100可从硝酸中的包括68Zn的硝酸盐的目标液体生成68Ga同位素。同位素生产系统100还可构造成生成质子以产生液体形式的18F-同位素。用于产生这些同位素的靶材料可富含18O水或16O-水。在一些实施例中，同位素生产系统100还可生成质子或氘核以便产生15O标记的水。可提供具有不同水平活性的同位素。
在一些实施例中，同位素生产系统100使用1H-技术，且将带电粒子利用大约10-30μA的束电流带到低能量(例如，大约8MeV)。在此实施例中，负氢离子加速且引导穿过粒子加速器102且到提取系统115中。负氢离子然后可撞击提取系统115的剥离箔片(图1中未示出)，从而除去成对电子且使粒子是正离子，1H+。然而，在备选实施例中，带电粒子可为正离子，诸如1H+、2H+和3He+。在此备选实施例中，提取系统115可包括静电偏转器，其产生朝靶材料116引导粒子束的电场。应当注意，各种实施例不限于用于低能系统，而是可用于较高能量的系统，例如，达到25MeV和更高的束电流。
同位素生产系统100可包括冷却系统122，其将冷却流体(例如，水或气体，诸如氦)输送至不同系统的各种构件，以便吸收由相应的构件生成的热。例如，一个或多个冷却通道可在生产室120附近延伸，且从其吸收热能。同位素生产系统100还可包括控制系统118，其可用于控制各种系统和构件的操作。控制系统118可包括所需电路以用于自动地控制同位素生产系统100和/或允许某些功能的手动控制。例如，控制系统118可包括一个或多个处理器或其它基于逻辑的电路和储存介质，其构造成储存可由一个或多个处理器存取的编程指令。控制系统118可构造成使本文所述的步骤或操作中的至少一些自动化，诸如用于在生产室内生成固体靶和/或将粒子束引导到固体靶上的步骤或操作。然而，在一些实施例中，这些步骤或操作中的一个或多个不是自动的，而是可手动地执行(例如，通过技术人员)。例如，同位素生产系统100可允许个人打开或关闭阀，且启用一个或多个泵来引起溶液流，以便生成固体靶或溶解照射的靶。
控制系统118可包括一个或多个用户界面，其位于粒子加速器102和靶系统114附近或远离它们。尽管图1中未示出，但同位素生产系统100还可包括用于粒子加速器102和靶系统114的一个或多个辐射和/或磁屏蔽物。
同位素生产系统100可构造成将带电粒子加速到预定能量水平。例如，本文所述的实施例将带电粒子加速至大约18MeV或更小的能量。在其它实施例中，同位素生产系统100将带电粒子加热到大约16.5MeV或更小的能量。在特定实施例中，同位素生产系统100将带电粒子加速到大约9.6MeV或更小的能量。在更特定的实施例中，同位素生产系统100将带电粒子加速到大约7.8MeV或更小的能量。然而，本文所述的实施例还可具有高于18MeV的能量。例如，实施例可具有高于100MeV、500MeV或更大的能量。同样，实施例可使用各种束电流值。举例来说，束电流可在大约10μA到30μA之间。在其它实施例中，束电流可高于30μA、高于50μA或高于70μA。在还有其它实施例中，束电流可高于100μA、高于150μA或高于200μA。
同位素生产系统100可具有多个生产室120A-C，单独的靶材料116A-C位于该处。转移装置或系统(未示出)可用于使生产室120A-C相对于粒子束112转移，以便粒子束112入射到不同的靶材料116上。真空也可在转移过程期间保持。备选地，粒子加速器102和提取系统115可不沿仅一个路径引导粒子束112，而是可沿对于各个不同的生产室120A-120C独特的路径引导粒子束112。此外，束通路117可从离子加速器102到生产线120是大致线性的，或备选地，束通路117可在沿其的一个或多个点处弯曲或转向。例如，位于束通路117旁边的磁体可构造成沿不同路径再引导粒子束112。
为了执行电镀过程，电解溶液引导到生产室120中。如本文所述，靶组件140包括电极和暴露于电解溶液的传导基底或背衬。生产室、电解溶液、电极和传导基底共同形成电解池。功率源127电连接至电极和传导基底。功率源127构造成在电极与传导基底之间施加电压，从而引起电解溶液中的金属离子形成沿传导基底的层。
例如，电解溶液可包括可溶无机盐(例如，氯化物、硫酸盐、高氯酸盐)、酸(例如，硝酸、硫酸、盐酸或高氯酸)或碱(例如，氢氧化钠、氨)。可选地，添加剂可用于改善金属的沉积。此类添加剂可包括试剂、表面活性剂、阴极或阳极去极化剂和应力降低剂。
各种参数可受控，以便获得期望的固体靶。此类参数包括施加的电压(例如，固定的或变化的)、电流密度、溶液的温度，以及电解溶液的成分(例如，金属浓度、pH和可选的复合剂、表面活性剂、去极化剂和应力降低剂)。其它参数可包括电极和传导基底(或阳极和阴极)的表面面积。
功率源(例如，电池、整流器等)可控制电压和/或电流，以便获得期望的固体靶。例如，功率源可受控制以提供恒定的电压或恒定的电流或改变电压和/或电流的波形。恒定的电压可允许随时间改变涂镀电流或电流密度。在恒定电流电解中，指定的电流通过电解池设置，且电压可调整(例如，随着时间增大)，以便指定的电流保持在电解池内。在一些实施例中，电流可为脉冲的或具有变化的幅度。
在一些实施例中，电解溶液在电镀过程期间移动。电解溶液的移动可减小金属离子在电镀过程期间将变得更集中于某些区域的可能性，以便固体靶可更均匀地沉积。移动可使用一个或多个机构来实现。作为一个实例，实施例可包括搅拌或振动装置126(称为126A,126B,126C)，其构造成在靶体142中引起振动，从而移动生产室内的电解溶液。各个装置126还可称为振动器或摇动器。如图所示，装置126联接到靶体142的外部。然而，装置126可沉积在靶体142的内部内。在一些实施例中，装置126可由控制系统118控制。例如，控制系统118可在电镀过程期间启用装置126。
备选地或除上文之外，流体控制系统125可构造成在电镀过程期间使电解溶液移动穿过生产室120。例如，生产室120可通过另外两个流体端口接近。流体控制系统125可在电镀过程期间使电解溶液在生产室120内来回移动。例如，当施加正压时，溶液可通过第一端口流入生产室120，且通过第二端口流出生产室120，且在施加负压时，溶液可通过第二端口流入生产室120，且通过第一端口流出生产室120。
备选地或除上文之外，可在电镀过程期间搅动靶组件140。在此实施例中，靶组件140可在电镀过程期间相对于系统100的其余部分断开，且在电镀过程之后连接。
作为另一个实例，装置126可在电镀过程期间沉积在生产室内。在此实施例中，装置126可称为搅拌器。一个或多个装置126可与电解溶液一起流入生产室120中。装置126可在电解溶液内处于恒定运动，或可在指定时间启用(例如，通过流过溶液的电流)。在电镀过程期间，装置126移动(例如，搅拌)电解溶液。在电镀过程之后，装置126可与电解溶液一起流出生产室。
本文所述的具有一个或多个子系统的同位素生产系统和/或回旋加速器的实例在通过引用以其整体结合到本文中的美国专利申请公开第2011/0255646号中找到。此外，可结合本文所述的实施例使用的同位素生产系统和/或回旋加速器也在美国专利申请第12/492,200号; 第12/435,903号; 第12/435,949号; 第12/435,931号和美国专利申请第14/754,878号(具有代理人卷号281969(553-1948))中描述，其中每一个通过引用以其整体结合到本文中。本文所述的振动装置(或振动器或摇动器)可类似于通过引用以其整体结合到本文中的美国专利第8,653,762中号所述的机电马达。
图2为提取系统150和靶系统152的侧视图，其可结合同位素生产系统和粒子加速器使用，诸如系统100(图1)或粒子加速器102(图1)。靶系统152可替代靶系统114(图1)。在所示实施例中，提取系统150包括第一提取单元154和第二提取单元156，其各自包括箔片支座158和一个或多个提取箔片160(也称为剥离器箔片)。提取过程可基于剥离箔片原理。更具体而言，带电粒子(例如，加速的负离子)的电子在带电粒子穿过提取箔片160时剥离。粒子的电荷从负电荷变为正电荷，从而改变磁场中的粒子的踪迹。提取箔片160可定位成控制包括正电荷粒子的外部粒子束162的踪迹，且可用于使外部粒子束162朝指定的靶位置164转向。
在所示实施例中，箔片支座158是可旋转的圆盘传送带，其能够保持一个或多个提取箔片160。然而，不需要箔片支座158是可旋转的。箔片支座158可沿轨迹或轨道166选择性地定位。提取系统150可具有一个或多个提取模式。例如，提取系统150可构造成用于单束提取，其中仅一个外部粒子束162引导至出口端口168。在图2中，存在标为1-6的六个出口端口168。
提取系统150还可构造成用于双束提取，其中两个外部束162同时引导至两个出口端口168。在双束模式中，提取系统150可选择性地定位提取单元156,158，使得各个提取单元拦截粒子束的一部分(例如，上半部分和下半部分)。提取单元156,158构造成沿轨迹166在不同位置之间移动。例如，驱动马达可用于沿轨迹166选择性地定位提取单元156,158。各个提取单元156,158具有覆盖一个或多个出口端口168的操作范围。例如，提取单元156可分配至出口端口4,5和6，且提取单元158可分配至出口端口1,2和3。各个提取单元可用于将粒子束引导到指定的出口端口中。
箔片支座158可为绝缘的，以允许剥离的电子的电流测量。提取箔片160位于束达到最终能量的束路径的半径处。在所示实施例中，各个箔片支座158保持多个提取箔片160(例如，六个箔片)，且可围绕轴线170旋转以允许将不同的提取箔片160定位在束路径内。
靶系统152包括多个靶组件172。总共六个靶组件172被示出且各自对应于相应的出口端口168。当粒子束162穿过选择的提取箔片160时，其将通过相应的出口端口168进入对应的靶组件172。粒子束进入对应的靶体174的靶室(未示出)中。靶室保持靶材料(例如，液体、气体或固体材料)，且粒子束入射到靶室内的靶材料上。如下文更详细所述，粒子束可首先入射到靶体174内的一个或多个靶片上。使靶组件172电绝缘以允许在入射到靶材料、靶体174和/或靶体174内的靶片或其它箔片上时检测粒子束的电流。
本文所述的具有一个或多个子系统的同位素生产系统和/或回旋加速器的实例在通过引用以其整体结合到本文中的美国专利申请公开第2011/0255646号中找到。此外，可结合本文所述的实施例使用的同位素生产系统和/或回旋加速器也在美国专利申请第12/492,200号; 第12/435,903号; 第12/435,949号; 第12/435,931号和美国专利申请第14/754,878号中描述，其中每一个通过引用以其整体结合到本文中。
图3和4分别是根据实施例形成的靶组件200的后部透视图和前部透视图。图5和6是靶组件200的分解视图。靶组件200构造成接收和保持溶液(例如，电解溶液或溶解溶液)。在其它实施例中，靶组件200还可构造成在照射期间保持液体靶材料。然而，在其它实施例中，靶组件200可在电镀过程期间构造到电解溶液，且在同位素生产期间保持固体靶。
靶组件200包括靶体201和构造成附接至靶体201的搅拌或振动装置225(图3,5和6中所示)。靶体201在图3和4中完全组装。靶体201由三个本体区段202,204,206和靶插入件220(图5和6)形成。本体区段202,204,206限定靶体201的外部结构。具体而言，靶体201的外部结构由本体区段202(其可称为前本体区段或凸缘)、本体区段204(其可称为中间本体区段)和本体区段206(其可称为后本体区段)形成。本体区段202,204和206包括具有通道和凹部来形成各种特征的刚性材料块。通道和凹部可保持靶组件200的一个或多个构件。本体区段202,204和206可通过适合的紧固件彼此固定，紧固件示为各自具有对应的垫片210的多个螺栓208(图3,5和6)。在彼此固定时，本体区段202,204和206形成密封的靶体201。
在一些实施例中，靶体201可形成电解池的一部分，其包括彼此分开的阳极和阴极。此实施例可类似于以下的靶体302。为此，本体区段204的一部分(或子区段)和/或靶插入物220的一部分(或子区段)可包括绝缘材料。因此，绝缘部分或子区段可分开电解池的阳极和阴极。备选地，离散的绝缘体区段(未示出)可加至靶体201。例如，绝缘体区段可定位在靶插入物220与本体区段204之间。
还示出了靶组件200包括沿后表面213定位的多个配件212。配件212可操作为端口，其提供进入靶体201的流体通路。配件212构造成可操作地联接至流体控制系统，诸如流体控制系统125(图1)。配件212可提供用于氦和/或冷却水的流体通路。除由配件212形成的端口外，靶组件200可包括流体端口214和第二流体端口215。第一流体端口214和第二流体端口215与靶组件200的生产室218(图5)流连通。第一流体端口214和第二流体端口215可操作地联接到流体控制系统。
在示例性实施例中，第二流体端口215可提供电解溶液，且单独地提供溶解溶液至生产室218，且第一流体端口214可提供工作气体(例如，惰性气体)以用于控制生产室218内的溶液所经历的压力，和/或使溶液在生产室218内且贯穿同位素生产系统移动。然而，在其它实施例中，第一流体端口214可提供靶材料，且第二流体端口215可提供工作气体。应当理解，第一流体端口214和第二流体端口215可在不同实施例中具有其它位置。此外，实施例可包括额外的流体端口。
靶本体201形成束通路或腔221，其允许粒子束(例如，质子束)入射到生产室218内的靶材料上。粒子束(由图5中的镜头P指出)可通过通路开口219(图4和5)进入靶体201。粒子束通过靶组件200从通路开口219行进至生产室218(图5)。在操作期间，生产室218填充液体，例如，大约2.5毫升(ml)的溶液。生产室218限定在靶插入物220内，其例如可包括具有通向靶插入物220的一侧的腔222(图5)的铌材料。靶插入物220包括第一材料端口214和第二材料端口215。第一材料端口214和第二材料端口215构造成例如接纳配件或喷嘴。
关于图5和6，靶插入物220在本体区段206与本体区段204之间对准。靶组件200可包括密封环226，其定位在本体区段206与靶插入物220之间。靶组件200还包括箔片部件228和密封边界236(例如，Helicoflex®边界)。箔片部件228可包括金属合金盘，其例如包括可热处理的钴基合金，诸如Harvar®。箔片部件228定位在本体区段204与靶插入物220之间，且覆盖腔222，从而包围生产室218。本体区段206还包括腔230(图5)，其在形状和尺寸上设置成将密封环226和靶插入物220的一部分接纳在其中。此外，本体区段206包括腔232(图5)，其在尺寸和形状上设置成将箔片部件228的一部分接纳在其中。箔片部件228还与穿过本体区段204的通路的开口238(图6)对准。
可选地，箔片部件240可设在本体区段204与本体区段202之间。箔片部件240可为类似于箔片部件228的合金盘。箔片部件240与具有围绕其的环形边沿242(图5)的本体区段204的开口238对准。如图5中所示，密封件244、密封环246和密封环250与本体区段202的开口248同心地对准，且联接到本体区段202的边沿252上。密封件244、密封环246和密封环250设在箔片部件240与本体区段202之间。应当注意，可提供更多或更少的箔片部件。例如，在一些实施例中，仅包括箔片部件228。因此，单箔片部件或多箔片部件布置由各个实施例构想出。
应当注意，箔片部件228和240不限于盘形或圆形形状，且可以以不同形状、构造和布置来提供。例如，其中，一个或多个箔片部件228和240或额外的箔片部件可为正方形、矩形或椭圆形的。另外，应当注意，箔片部件228和240不限于由特定材料形成，而是在各个实施例中由活化材料形成，诸如中等或高度活化材料，其可如本文更详细所述在其中具有感生放射性。在一些实施例中，箔片部件228和240是金属的且由一种或多种金属形成。
如图5和6中所示，多个销254接纳在各个本体区段202,204和206中的开口256内，以在组装靶组件200时对准这些构件。此外，多个密封环258与本体区段204的开口260对准，以用于接纳穿过其间的螺栓208，螺栓208固定在本体区段202的开孔262(例如，螺纹开孔)内。
在操作期间，当粒子束从本体区段202穿过靶组件200进入生产室218时，箔片部件228和240可为重活化的(例如，其中的感生放射性)。箔片部件228和240(例如，其可为薄的(例如，5-50微米或micro(μm))箔片合金盘)隔离加速器且具体是加速器室内的真空且与腔222中的液体隔离。箔片部件228和240还允许冷却氦穿过其间和/或箔片部件228和240之间。应当注意，箔片部件228和240构造成具有允许粒子束穿过其间的厚度。结果，箔片部件228和240可变为高度辐射和活化的。
一些实施例提供了靶组件200的自屏蔽，其主动地屏蔽靶组件200来防护和/或防止来自活化的箔片部件228和240的辐射离开靶组件200。因此，箔片部件228和240由主动辐射屏蔽物封装。具体而言，本体区段202,204和206中的至少一个(且在一些实施例中是所有)由衰减靶组件200内且具体是来自箔片部件228和240的辐射的材料形成。应当注意，本体区段202,204和206可由相同材料、不同材料或者相同或不同材料的不同量或组合形成。例如，本体区段202和204可由相同材料(诸如铝)形成，且本体区段206可由铝和钨的组合形成。
本体区段202、本体区段204和/或本体区段206形成为使得各自(具体是箔片部件228和240与靶组件200的外侧之间)的厚度提供防护来减少从其发射的辐射。应当注意，本体区段202、本体区段204和/或本体区段206可由具有比铝的密度值大的密度值的任何材料形成。另外，本体区段202、本体区段204和/或本体区段206中的各个可由不同材料或如本文更详细所述的材料或组合形成。
搅拌或振动装置115构造成固定到本体区段中的至少一个。如本文使用的那样，在搅拌或振动装置"固定到"构件时，搅拌或振动装置以足以将振动传递到构件中的方式附接至构件。搅拌或振动装置可由一个或多个元件固定。例如，搅拌或振动装置可包括通过硬件(例如，螺钉或螺栓)固定至靶体的壳体。备选地或除硬件之外，搅拌或振动装置可通过其它类型的紧固件(例如，锁扣、扣件、带等)和/或粘合剂固定至靶体。举例来说，靶体(诸如靶体201)可包括彼此固定且相对于彼此具有固定位置的第一本体区段和第二本体区段。生产室可由第一本体区段或第二本体区段中的至少一个限定。搅拌或振动装置可固定至第一本体区段或第二本体区段中的至少一个。
如图3,5和6中所示，搅拌或振动装置225固定至本体区段206。然而，在其它实施例中，搅拌或振动装置225可固定至本体区段204、本体区段202或靶插入物220。在其它实施例中，搅拌或振动装置225可同时固定至一个以上的本体区段。例如，如果两个本体区段的外表面齐平或是平的，则搅拌或振动装置225可延伸跨过两个本体区段之间的界面。
在所示实施例中，搅拌或振动装置225固定至本体区段206的外表面或外部表面207。在其它实施例中，搅拌或振动装置225可定位在靶组件200的凹部、腔或室内。在所示实施例中，搅拌或振动装置225通过一条或多条线227电连接至控制系统(未示出)，诸如控制系统118(图1)，以便控制系统可控制搅拌或振动装置225的操作和/或供能。然而，构想出振动装置225可无线地控制和/或通过无线传输功率接收功率。
图7为根据实施例形成的靶组件300的至少一部分的截面。靶组件300可包括未示出的额外构件，诸如关于靶组件200(图3)所述的那些。靶组件300包括限定生产室304的靶体302。靶体302还包括流体端口306,307。可选地，靶体302可包括额外端口，诸如流体端口308,309。流体端口306-309提供至生产室304的流体通路，使得流体(例如，气体或液体)可引导到生产室304中和引导到生产室304外。流动可由流体控制系统(诸如流体控制系统125(图1))控制。在所示实施例中，流体端口306-309定位成使得单个截面平面与各个流体端口306-309交叉。在其它实施例中，流体端口306-309可关于彼此和靶体302具有不同位置。
在一些实施例中，流体端口306-309可具有指定的功能。例如，流体端口306,308可总是为接收流体的入口端口，且流体端口307,309可总是流体通过其离开的出口端口。在其它实施例中，流体端口306-309中的一个或多个可允许流体沿任一方向流过其间。
在一些实施例中，一个或多个流体端口306-309可构造成允许电镀过程(或电解)期间生成的气体(诸如H2和O2)除去。从生产室304除去气体可称为排气。例如，构造成用于排气的流体端口可位于气体可累积的生产室的气体累积区域附近。参看图7，气体可向上转移到气体累积区域305，其在流体端口306和308附近。流体端口306,308中的至少一个可与泵流连通，泵构造成从气体累积区域305抽取气体且抽到生产室304外。可选地，靶体302的内表面350,352可定形为将气体朝构造成用于排气的流体端口引导，且/或提供空间来允许气体累积在生产室304内，而不会引起对电镀过程的不期望的影响。
靶组件300还包括靶箔片或片310。靶箔片310可与束通路312对准和/或设置在束通路312中。粒子束325(为了参照所示的箭头)构造成入射到靶箔片310上。靶箔片310还覆盖通向生产室304的开口314。因此，生产室304可为基本上由靶体302的内表面350,352和靶箔片310的内表面311限定的空间。
靶体302可包括彼此固定的多个本体区段。例如，靶体302可包括后本体区段316、中间本体区段317和前本体区段318。前本体区段318也可称为前凸缘。在一些实施例中，后本体区段316和前本体区段318包括金属材料，诸如铝、铜、钨、铌、钽或包括以上材料或其它材料中的一种或多种的组合的合金。在一些实施例中，中间本体区段317包括绝缘材料。更具体而言，绝缘材料设计成将生产室304内的电极和传导基底电分离，以便可执行电镀过程。此外，绝缘材料设计成经受同位素生产期间生成的热。举例来说，绝缘材料可包括高性能热塑性塑料(例如，聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK))或陶瓷材料。基于使用的绝缘材料，中间本体区段317可包括或可不包括流体端口306,307。
靶组件300还包括电极320和暴露于生产室304的传导基底322。例如，传导基底322的内表面352部分地限定生产室304，且靶箔片310的内表面311部分地限定生产室304。在所示实施例中，电极320由靶箔片310和靶体302的前本体区段318形成。传导基底322由后本体区段316形成。当电解溶液设置在生产室304中时，生产室304、电极320和传导基底322形成电解池335。在电镀过程期间，电极320可作用为阳极，且传导基底322可作用为阴极。传导基底322(或后本体区段316)具有限定生产室304的一部分的内表面352。电极320和传导基底322也可分别称为第一电极和第二电极，或分别称为阳极和阴极。中间本体区段317包括内表面350。
图8为电解溶液330填充了生产室304之后的靶组件300的截面。电解溶液330可由流体控制系统引导到生产室304中。如图所示，功率源(例如，功率供应，诸如电池或整流器)322电连接到电极320和传导基底322。尽管功率源332在电极320与传导基底322之间施加电压，但电解溶液330内的金属离子沿内表面352沉积，且形成或产生固体靶(或靶层)326。在一定时间段之后，固体靶326可具有足够的厚度以用于同位素生产。电镀过程可在设置的时间段之后结束，且在确定满足指定的一个或多个条件(例如，检测的电压)之后结束。尽管上文描述了具有单个层的固体靶的开发，但应当理解，可执行多个电镀过程来生成多个层。例如，就图9来说，固体靶326可包括直接地结合到内表面352的第一子层326A(例如，铜)，以及结合到第一子层326A且构成将照射的靶材料的第二子层326B。
备选地或除上文之外，固体靶326可沿靶箔片310的内表面311沉积。因此，实施例可具有沿内部表面352、内表面311或内部表面352和内表面311两者定位的固体靶326。对于固体靶沿内部表面352和内表面311两者定位的实施例，可使用可选的第三电极。例如，靶体可包括一个或多个额外的本体区段，其中这些额外的本体区段中的一个作用为另一个电极。
可选地，电解溶液330可移动(例如，搅拌、搅动、泵送等)来减小金属离子的梯度(例如，具有较大浓度的区域)产生的可能性，其在生成固体靶326时不是期望的。如上文所述，一个或多个机构可用于在电镀过程期间移动电解溶液。例如，振动装置340可固定至靶体302，且构造成在靶体302中引起振动，从而在生产室304内移动电解溶液。如图所示，装置340固定到靶体302的外部。然而，装置340可沉积在靶体302的凹部内。
备选地或除上文之外，流体控制系统125可构造成在电镀过程期间使电解溶液移动穿过生产室304。例如，流体控制系统可将变化量的压力提供至电解溶液330，使得电解溶液移动穿过端口306-309。变化的压力的组合可用于引起生产室304内的期望移动。备选地或除上文之外，靶体302可在电镀过程期间搅动。
作为另一个实例，一个或多个搅拌装置342可在电镀过程期间沉积在生产室304内。在此实施例中，一个或多个搅拌装置342可与电解溶液330一起流入生产室304中。搅拌装置342可在电解溶液内处于恒定运动，或可在指定时间启用(例如，通过流过溶液的电流)。在电镀过程期间，搅拌装置342移动(例如，搅拌)电解溶液330。在电镀过程之后，搅拌装置342可与电解溶液330一起流出生产室。
在图8中，后本体区段316包绕和限定生产室304的容积的一部分，且中间本体区段317包绕和限定生产室304的容积的一部分。可选地，本体区段316,317和318的尺寸和形状可选择成实现期望的性能。例如，本体区段316,317和318的尺寸和形状可选择成向电极320提供期望量的表面面积，以及向传导基底322提供期望量的表面面积。更具体而言，传导基底322可定形为提供盖356，其限定靶体301的整个后壁(且仅后壁)。作为另一个实例，传导基底322可定形为提供罩358，其仅限定靶体301的后壁的一部分。在任一实例中，中间本体区段317和前本体区段316可定形为完成靶体302。在此情况下，可获得电极320(或阳极)和传导基底322(或阴极)的表面面积的指定比率。此外，固体靶326沉积在其上的表面区域可更清楚地限定或局部化。如图所示，盖356和罩358垂直于粒子束325定向。可选地，盖356和罩358可相对于粒子束325定向成非垂直角。
图9和10示出了利用粒子束325照射和固体靶326的溶解期间的靶组件的截面。在照射之前，气体(例如，氦或氩)可引导穿过端口306-309中的两个或更多个以抽吸或另外干燥电解溶液。生产室304还可抽空(例如，通过泵)以在照射之前除去大量气体。在照射(如，图10中所示)之后，溶解溶液344可由流体控制系统引导到生产室304中。溶解溶液344可保持在生产室304内且允许溶解固体靶326的材料。在指定的时间段之后，溶液(现在称为产物溶液)可引导到生产室304外，且引导到构造成处理溶液以获得放射性同位素的系统中。
图11示出了根据实施例的方法400。例如，方法400可采用本文所述的各个实施例的结构或方面(例如，同位素生产系统、靶系统和/或方法)。例如，方法400可为生成固体靶的方法或生成放射性同位素的方法。在一些实施例中，方法400可为自动化的。例如，包括一个或多个处理器和储存介质的一个或多个电路和/或控制系统可执行方法400的一个或多个步骤。储存介质可储存可由一个或多个处理器访问的编程指令。在其它实施例中，一个或多个操作可手动地执行。对于包括多个靶组件的实施例，方法400可执行为在一个或多个靶组件内生成固体靶，同时一个或多个其它靶组件接收粒子束。在固体靶在靶组件内生成之后，这些靶组件可被照射，而其它靶组件接收溶解溶液，以除去照射的靶。其它靶组件然后可用于生成固体靶。
该方法包括在402处使电解溶液流入靶组件的生产室。靶组件可包括电极和具有暴露于生产室的表面的传导基底。电解溶液、电极和传导基底可有效地形成电解池。
在404处，电压可施加在电极与传导基底之间，同时电解溶液在生产室内，从而引起电镀过程。电压可由功率源(例如，功率供应，诸如电池或整流器)施加。可选地，在电压在404处施加时，电解溶液可在406处移动。生产室内的移动可为减小溶液中的金属离子在电镀过程期间变得更集中于某些区域的可能性的任何运动。如本文使用的短语"在生产室内"不需要溶液容纳在固定容积内。例如，电解溶液可在电镀过程期间泵送到生产室中和生产室外。移动可为恒定的或间断的。例如，在施加电压时，电解溶液流可连续地循环穿过生产室。作为另一个实例，电解溶液可定期移动(例如，循环一秒、保持一秒、循环一秒，以此类推)。电解溶液还可经历变化的压力来引起电解溶液的运动。
在电镀过程期间，气体可在生产室内生成且聚集在生产室的气体累积穴或区域处。可选地，在407处，可排出或除去气体。例如，流体端口可位于该气体累积区域附近。可允许气体流过流体端口。在一些实施例中，泵可构造成通过流体端口在足以除去气体或足以防止气体可对电镀过程具有不需要的影响的速率下吸取气体。尽管操作406和407看来似乎在图1中的不同时间实施，但应当理解，同时地且在404处施加电压时，气体可在406处排出，且电解溶液可在406处移动。
备选地，电解溶液可在施加电压时以大致静止的方式保持在生产室内。短语"大致静止方式"可允许生产室内生成的气体引起的例如压力变化引起的一些运动。在此情况中，在施加电压时或施加电压之后，可除去或排出气体。
在408处，电解溶液引导到生产室外。可选地，清洗或抽吸步骤可在在408处除去电解溶液之后执行。可选地，后本体区段316可在电镀过程期间或在电解溶液除去之后经历热能(例如，通过加热器)。应当理解，步骤402,404,406和408可重复来形成具有多层的固体靶。例如，在靶体的金属材料不能形成与靶材料的充分结合时，此实施例可为期望的。因此，固体靶的一个或多个基底层可设在靶体的表面与照射的靶材料之间。可选地，在完成固体靶之后，一种或多种流体(例如，液体或气体)可引导穿过生产室来除去不需要的残余物和/或干燥生产室的表面。固体靶也可经历加热。
在产生固体靶之后，固体靶可用于生成放射性同位素。更具体而言，固体靶可在410处利用粒子束照射。在412处，可除去活化材料。例如，溶解的溶液可引入生产室中，且允许溶解照射的固体靶。然后可除去生产室内的溶液(称为产物溶液)。放射性同位素可从生产溶液回收/取得。可构想出可实施除去活化材料的其它方法。
尽管未示出，但系统可包括靶处理系统。靶处理系统可位于靶组件附近且可包括屏蔽封壳。靶处理系统可具有用于将照射的固体靶处理成放射性药物的设备和材料。
实施例可构造成生成一种或多种放射性药物。放射性药物的非限制性实例可包括铜-64(Cu64)、镓-68(Ga68)、镓-67(Ga67)、碘-123(I123)、碘-124(I124)、铊-201(Tl201)、铟-111(In111)、钪-44(Sc44)、锌-63(Zn63)、钯-103(Pd103)和钴-57(Co57)。在特定实施例中，生成的放射性药物包括铜-64(Cu64)、镓-68(Ga68)、镓-67(Ga67)、碘-123(I123)或铊-201(Tl201)中的至少一者。然而，应当理解，其它放射性药物可利用本文所述的实施例生成。
电解溶液(或电镀溶液)基于期望的固体靶。靶材料的非限制性实例包括镍(Ni)、锌(Zn)、碲(Te)、铊(Tl)、铑(Rh)、镉(Cd)或银(Ag)。靶材料可选择带有或富有指定的同位素，诸如Ni58、Ni64、Zn68或Cd112。
如本文所述，电镀过程可在靶体的内表面上或在之前电镀到靶体的内表面上的基底层(例如，铜、金或银)上生成固体靶或靶层。
溶解溶液可构造成用于照射的固体靶。溶解溶液的非限制性实例包括盐酸(HCL)、氧化碱性溶液、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、过氧化氢(H2O2)、硫酸氢钠(NaHSO4)或氢溴酸(HBr)。在溶解照射的固体靶之后，各种处理步骤可基于固体靶或靶层执行来生成放射性药物。例如，这些步骤可包括分离、洗脱、净化或蒸发产物溶液。
本文所述的实施例不旨在限于生成用于医疗使用的放射性同位素，而是还可生成其它同位素和使用其它靶材料。另外，各种实施例可连同具有不同定向(例如，垂直或水平定向)的不同类型的回旋加速器以及不同加速器(诸如线性加速器或激光诱导加速器，替代螺旋加速器)实施。此外，本文所述的实施例包括制造如上文所述的同位素生产系统、靶系统和回旋加速器的方法。
如本文使用的"处理器"包括处理电路，其构造成执行一个或多个任务、功能或步骤，诸如本文所述的那些。例如，处理器可为基于逻辑的装置，其基于储存在有形或非暂时性计算机可读介质如存储器上的指令来执行操作。处理器可包括一个或多个ASIC和/或FPGA。可以注意到，如本文使用的"处理器"不旨在必须限于单个处理器或单个硬接线的装置。例如，处理器可仅包括单个处理器(例如，具有一个或多个核)、多个离散的处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)，和/或一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施例中，处理器是适当地编程或指示执行操作(诸如本文所述的算法)的现成设备。
实施例还可以包括执行一个或多个操作、任务、功能或步骤(如在此描述的那些)的硬连线装置(例如，一个或多个电子电路或电路)。性能可由硬接线逻辑确定。例如，一个或多个电路可设计成自动地开启和关闭阀，且以期望方式启用泵。
一个或多个电路或处理器可配置为从各种子系统接收信号(例如，数据或信息)。一个或多个电路或处理器也可构造成执行本文提出的方法的一个或多个步骤。处理器还可包括或可通信地联接至存储器或储存介质。在一些实施例中，存储器可包括非易失性存储器。例如，存储器可为或包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器等。存储器可构造成储存关于系统的各种参数的数据。
将理解的是，以上描述旨在为示范性而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可与彼此组合使用。此外，可制作出许多改型来使特定情形或材料适于本发明的主题的教导内容，而不脱离其范围。本文所述的各种构件的大小、材料类型、各种构件的定向和数目及位置旨在限定某些实施例的参数，且绝不限制并且只是示例性实施例。本领域的技术人员在查阅以上描述时将清楚权利要求和精神和范围内的许多其它实施例和改型。因此，本发明的主题的范围应当参照所附权利要求连同此权利要求所述的等同方案的完整范围确定。在所附权利要求中，用语"包括(including)"和"其中(in which)"用作相应用语"包括(comprising)"和"其中(which)"的通俗英文同义词。此外，在以下权利要求中，用语"第一"、"第二"和"第三"等只用作标记，且不旨在对其对象施加数字要求。此外，以下权利要求的限制并未以装置加功能的格式撰写，且不旨在基于35 U.S.C. § 112(f)理解，除非且直到此权利要求限制明确地使用短语"装置"后接没有进一步的结构的功能的声明。
该书面描述使用了实例来公开各种实施例，且还使本领域的普通技术人员能够实施各种实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。各种实施例可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果实例包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。
本发明的主题的某些实施例的以上描述将在连同附图阅读时更好理解。就附图示出各种实施例的功能框的图示而言，功能框不一定表示硬件电路之间的区分。因此，例如，功能块中的一个或多个(例如，处理器或存储器)可在单件硬件中实施(例如，通用信号处理器、微控制器、随机存取存储器、硬盘等)。类似地，程序可为独立程序，可结合为操作系统中的子例行程序，可在安装的软件包中作用，等。各种实施例不限于附图中所示的布置和手段。

Claims (10)

1.一种系统，包括：
具有生产室的靶组件，所述靶组件包括电极和暴露于所述生产室的传导基底，所述靶组件具有提供到所述生产室的通路的流体端口；
流体控制系统，其具有构造成保持电解溶液的储存容器和连接到所述靶组件的流体端口的流体线路，所述储存容器和所述靶组件的生产室通过所述流体线路中的至少一条而流连通；以及
功率源，其构造成电连接到所述电极和所述传导基底，其中所述生产室、所述电极和所述传导基底在所述电解溶液设置在所述生产室中时形成电解池，所述功率源构造成将电压施加至所述电极和所述传导基底以沿传导基底沉积固体靶。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一个或多个电路或处理器，其构造成：
使用所述流体控制系统将所述电解溶液的流引入所述生产室；
使用所述功率源将所述电压施加至所述靶组件，从而将金属离子沉积到所述传导基底上；以及
在施加所述电压之后使用所述流体控制系统将所述电解溶液的流引到生产室外。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述靶组件包括设置在所述电极与所述传导基底之间的中间本体区段，所述中间本体区段是绝缘的。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路或处理器构造成在施加所述电压时为以下至少一者：(a)在所述生产室内引起所述电解溶液的流动，或(c)启用引起所述生产室内的振动的振动装置。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述靶组件包括箔片，其覆盖通向所述生产室的开口，所述箔片限定所述生产室的一部分。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述靶组件包括通向所述生产室的开口，其构造成接收粒子束，所述传导基底与所述开口对准，使得所述粒子束沿所述传导基底入射到所述固体靶上。
8.一种系统，包括：
构造成生成粒子束的粒子加速器；
具有生产室的靶组件，所述靶组件包括电极和暴露于所述生产室的传导基底，所述靶组件具有提供到所述生产室的通路的流体端口；
流体控制系统，其具有构造成保持电解溶液的储存容器和连接至所述靶组件的流体端口的流体线路，所述储存容器和所述靶组件的生产室通过所述流体线路中的至少一条而流连通；以及
功率源，其构造成电连接到所述电极和所述传导基底，其中所述生产室、所述电极和所述传导基底在所述电解溶液设置在所述生产室中时形成电解池；
其中所述流体控制系统包括与所述生产室流连通的至少一个泵，所述至少一个泵构造成将所述电解溶液的流引入所述生产室，以及在电压由所述功率源施加之后，将所述电解溶液的流引到所述生产室外。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：包括一个或多个处理器的控制系统，以及构造成储存可由所述一个或多个处理器访问的编程指令的储存介质，其中所述一个或多个处理器构造成控制所述至少一个泵和所述功率源，用以：
将所述电解溶液的流引入所述生产室；
将所述电压施加至所述靶组件，从而沿所述传导基底沉积固体靶；以及
在施加所述电压之后将所述电解溶液的流引到生产室外。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制系统构造成控制所述粒子加速器以将所述粒子束引导到所述生产室内的固体靶上。
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