CN1099813A - 低活性表面强放射源制靶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种低活性表面强放射源的制靶工艺，
经切割、抛光、清洗后，使用蒸发沉积法在铱粒表面镀
上TiN+TiC+TiN复合膜，并使膜与基体材料合金
化。此新工艺制做的铱源芯表面上镀的复合膜与基
体材料结合紧密，抗辐射，耐高温，低活性。照射后，
源芯表面放射性粉末脱落极少，符合医用标准。本发
明生产的铱粒成本低，质量好，经济效益、社会效益显
著。
Description
本发明属金属材料的镀覆工艺领域，具体涉及一种低活性表面强放射源的制靶工艺。
放射源治疗癌症在1901年已被人们所采用，最初用镭-226、钴-60、铯-137，把放射源放入体内进行近距离治疗，开始是由医务人员用手装源，此种方法只能操作低剂量率的放射源，对病人治疗时间长，疗效差。后来发展到由机器往病人体内装源，称其为后装源。随着科学的发展，自80年代末由荷兰核通公司推出机电一体化的后装源治疗机，其特点是由计算机控制的高智能遥控操作。用于治疗癌症的放射源可做得体积小，活度大，目前国际上通用的放射源是φ1.12×6.5mm微型源，活度高达10Ci的铱-192。
我国引进了此种治疗机，由于其使用的源半衰期只有72天，需要经常更换，但这种铱-192源，国内不能生产，需进口，且价格昂贵。此种源生产难度大，要求高。因此种源直接与治疗的脏器接触，要求生产φ1.1×6.5mm的源表面放射性核素污染小于180Bg。用传统的制靶工艺是很难达到这个要求的。使用传统工艺生产100Ci的源，照射后源芯表面放射粉末脱落高达22.5mCi，经检索与本发明最相近文献为美国专利US4497874公开了在金属钴外层镀上TiN+TiC层工艺，用于切削工具领域。日本非专利文献，公开了用于治疗肿瘤的铱-192源的生产工艺，在铱的表面镀铂层。以上文献均与本发明有本质的不同。
本发明的目的在于提供一种照射后源芯表面放射性粉末脱落极少，低活性表面强放射源的新型制靶工艺。
本发明的技术方案如下：
将直径为0.5-1mm的铱丝用线切割机切成1-5mm长度的铱粒，由于切下的铱粒切口有毛刺，再用100-400目的金钢砂加直径为5-10mm的玛瑙球在球磨机上球磨24-72小时，把毛刺磨掉，将切口磨成园形，再用100目玻璃粉抛光，清洗液清洗，酒精脱水，氟里昂中清洗。
将清洗好的铱粒装入网状镀膜装置内即大小为φ76×200mm壁上有φ0.3mm小孔的不锈钢网滚筒内，再将装有铱粒的滚筒放入镀膜机内，进行镀膜，镀膜机为日本进口IPB30/30T型蒸发镀膜机。本工艺采用蒸发沉积法进行镀膜，镀膜机内设有加热装置将Ti熔化，使其成为蒸气，铱粒以5-10转/分的速度不停的转动，当铱粒加热到450-600℃时，先在铱粒上沉积约400-600A8的Ti。钛层厚度可在镀膜机上读出。随后按常规通入N2气生成约0.5-1.5μm厚的TiN膜，再按常规通入C2H2气生成约2.5μm-3.5μm厚的TiN+TiC复合膜。再通入N2，生成3-4μm TiN+TiC+TiN复合膜，镀膜后的铱粒在300-450℃在H2气氛中退火10-7天，在TiC晶格内生成阻止铱原子扩散的阻挡层（CH4）-。膜厚度均可由镀膜机上读出。镀膜后的铱粒再按常规放入反应堆内进行照射，照射的中子通量为1×1014-1×1015n/cm2·S，照射时间为60-7天。取出放进热室分装，焊接即可。
用此新工艺制造的铱源芯，表面层合金化，且具有抗辐照，耐高温的优点，复合膜与铱基体相容性好，膜厚均匀。源芯表面低活性，生产100Ci的铱源其放射性粉末脱落只有2.95×10-3mCi，源表面擦拭剂量大大低于180Bg，完全符合标准。本发明生产的源质量好、成本低、3元/粒。对生产场地放射性污染小，国际市场上售价为2000美元/粒。
本发明制造的后装源提供给中国医学科学院肿瘤医院，解放军301医院，307医院等单位临床试用，效果良好，达到国内外同类产品水平。此种工艺经中国原子能科学研究院同位素研究所进行试用，质量完全符合要求。
本发明有如下实施例：
将φ0.7的铱丝用线切割机床切成φ0.7×4mm的铱粒，再用100目金钢砂与φ5mm玛瑙球10∶1在球磨机上球磨72小时，再用100目玻璃砂进行抛光，经清洗液清洗，酒精脱水，再用氟里昂清洗，最后将铱粒装入φ76×200mm具有φ0.3mm小孔的不锈钢网滚筒内，再将装有铱粒的滚筒放入镀膜机内进行镀膜。镀膜机内加热装置将Ti熔化，形成Ti蒸气，滚筒以5转/分速度不停地转动，当铱粒加热到450℃时，在铱粒上沉积500A0的Ti，可由镀膜机上读出。再按常规通入N2气，生成1μm厚TiN膜，再按常规通入C2H2气生成2.5μm厚TiN+TiC。再通入N2，生成3μm TiN+TiC+TiN复合膜，镀膜后的铱粒在350℃在H2气氛中退火7天，在TiC晶格内生成阻止铱原子扩散的阻挡层（CH4）-。镀膜后的铱粒按常规放入反应堆内进行照射，在重水堆中，中子通量为1×1014n/cm2·S的条件下照射60天，然后取出分装即可。铱粒源芯，经60天辐照后出堆，在做源前需要对源芯进行20分钟超声波清洗，对于100Ci的源芯进行清洗的结果表明，清洗下来的放射性只有2.95×10-3mCi。
为了模拟堆照铱粒源芯，膜与基体抗热冲击性能将镀TiN+TiC+TiN复合膜的铱粒，在空气中500℃保温退火4个月，为模拟停、开堆铱粒温度的变化，把经过500℃退火4个月的铱粒迅速取出，由500℃降到室温，然后在电子探针上放大3000倍观察，膜与基体仍然结合完好，证实用此工艺镀的膜与基体相容性好，抗热冲击。
Claims (5)
1、一种低活性表面强放射源制靶工艺，包括铱丝的切割、球磨、清洗、镀膜工序，其特征在于将铱粒装入真空镀膜机的镀膜装置内，慢速转动，采用蒸发沉积法在铱粒表面镀TiN+TiC+TiN复合膜。
2、根据权利要求1所述的低活性表面强放射源制靶工艺，其特征在于镀膜时铱粒加热的温度是450-600℃。
3、根据权利要求1所述的低活性表面强放射源制靶工艺，其特征在于铱粒被加热后先在表面沉积400-600A8的钛层，随后按常规通入N2气，生成0.5-1.5μm厚的TiN膜，再按常规通入C2H2气，生成约2.5-3.5μm厚的TiN+TiC复合膜，再通入N2，生成3-4μmTiN+TiC+TiN复合膜。
4、根据权利要求1所述的低活性表面强放射源制靶工艺，其特征在于镀膜后的铱粒在300-450℃在H2气氛中退火10-7天，在TiC晶格内生成阻止铱原子扩散的阻挡层（CH4）-
5、根据权利要求1所述的低活性表面强放射源制靶工艺，其特征在于网状镀膜装置在镀膜机内转动速度为5-10转/分。
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1994
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