CN116936151A - 一体式溶靶装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一体式溶靶装置及其使用方法，包括溶解槽、观察窗、胶塞、钢针和垫片，溶解槽内开设有水平布置且连通的溶解腔和安装腔，溶解腔的顶部开设有的通孔，安装腔的顶部开设有开口；观察窗设置于溶解腔的侧壁上；开设有中间孔的胶塞设置于通孔内；垫片设置于安装腔内相邻溶解腔的侧壁上；靶片竖直安装在安装腔中、并紧贴垫片，且靶片上带有目标产物的一侧朝向溶解腔，以通过钢针穿过中间孔伸入至溶解腔内注入溶解液进行溶靶操作。本发明通过在溶解槽中设置水平连通的溶解腔和安装腔，并将靶片以竖直姿态从安装腔顶部的开口放入其中，使靶片上的目标产物朝向溶解腔中，以解决溶靶过程中溶解效率低、存在漏液风险及靶片安装操作不便的问题。

Description

一体式溶靶装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及放射性核素生产技术领域，尤其涉及一体式溶靶装置及其使用方法。

背景技术

回旋加速器是生产放射性核素的重要方式之一，其原理通过加速器产生高速带电粒子轰击靶件上选定的稳定元素，从而发生核反应来生产用于核医学诊断和治疗、工业以及农业等方面的放射性核素。常用的放射性核素有：18F、64Cu、67Ga、68Ga、68Ge、89Zr、123I、124I、131I、32P、225Ac、103Pd、57Co、22Na、14C等。

靶件是生产放射性核素的核心部件，根据其形态的不同，可以分为固体靶、液体靶和气体靶三种。其中，固体靶是生产放射性核素最常用的形态。通常靶件采用铜、银、金等单质金属作为靶件，通过电镀、电沉积等方法将选定的稳定核素牢固的固定在其表面上。固体靶在加速器中完成核反应后，在靶件上产生了目标核素，需要将靶片上的目标核素进行溶解，并经过分离纯化工作，去除杂质，最终得到较高纯度的目标核素产品。

靶件的溶解是将靶片上目标产物区域浸泡到溶解液中，对目标核素进行溶解，注意避免将靶件其他区域也浸泡到溶解液中，与溶解液反应增加金属杂质。由于大部分目标产物的化学性质都不活泼，通常都需要加热并配合适当的搅拌才能实现完全溶解。

靶片溶解应尽量缩短时间，一方面溶靶时间过长会导致目标产品的衰变，造成产率降低另一方面溶靶操作时间过长，使操作人员接受更多的辐射剂量。

因靶件具有放射性，溶靶操作通常在手套箱中进行。目前的溶解靶片装置，通常是在溶解槽的底部开有孔洞，将靶件从溶解槽底部通过密封垫片进行安装，使目标产物区域正对孔洞朝上露出，然后加入溶解液进行溶解。其中，加热通常是将溶解槽放置到水浴或油浴锅中进行加热。搅拌通过溶解反应产生的副产物氢气、氧气在溶解液中形成气泡鼓动实现搅拌。但是上述方法存在以下问题：

1、靶件朝上的溶解方式不利于靶件上目标产物的溶解，且无法放置搅拌子进行磁力搅拌，溶解效率低，时间长；

2、泄漏的风险，密封垫片因本身质量缺陷或安装等因素，存在失效漏液的可能，放射性液体将直接从装置漏出到环境中，对操作人员和环境造成放射性伤害、污染；

3、安装方式，目前大多采用密封垫片、螺栓等固定方式，需要借助螺丝刀、扳手等工具，在手套箱中操作极为不便，操作繁琐，人员接触剂量大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，故本发明提供一体式溶靶装置及其使用方法，通过在溶解槽中设置水平连通的溶解腔和安装腔，并将靶片以竖直姿态从安装腔顶部的开口放入其中，使靶片上的目标产物朝向溶解腔中，以解决溶靶过程中溶解效率低、存在漏液风险及靶片安装操作不便的问题。

本发明提供一体式溶靶装置，包括溶解槽、观察窗、胶塞、钢针和垫片，溶解槽内开设有溶解腔和安装腔，溶解腔和安装腔水平布置，且溶解腔和安装腔之间开设有贯穿的连通口，溶解腔的顶部开设有贯穿溶解槽的通孔，安装腔的顶部开设有贯穿溶解槽的开口；观察窗设置于溶解腔的侧壁上；胶塞设置于通孔内，且胶塞上开设有中间孔；垫片设置于安装腔内相邻溶解腔的侧壁上，且垫片开设有对应连通口的贯通口；其中，安装腔中竖直安装有靶片，并使靶片紧贴垫片，且使靶片上带有目标产物的一侧朝向溶解腔，以通过钢针穿过中间孔伸入至溶解腔内注入溶解液进行溶靶操作。

于本发明的一实施例中，安装腔相邻溶解腔的一侧开设有凹槽，使安装腔沿其开口的方向呈“凸”形轮廓，且凹槽与垫片的尺寸相匹配，以使垫片卡合安装于凹槽中，并使垫片凸起于安装腔的侧壁。

于本发明的一实施例中，还包括塞板，塞板放置于靶片和安装腔的侧壁之间、并与垫片分别位于靶片的两侧。

于本发明的一实施例中，溶解槽的底部设置有底座，底座大于溶解槽的底面，且底座的周向上开设有若干个贯穿孔。

于本发明的一实施例中，溶解槽和底座为增材制造的一体式构件。

于本发明的一实施例中，溶解腔的底部设置为锥形。

于本发明的一实施例中，胶塞的周向上设置有对称的扇形凸起，通孔中开设有对应扇形凸起的扇形缺口，通孔在扇形缺口的下方开设有容纳胶塞的夹槽。

于本发明的一实施例中，中间孔的内径小于钢针的外径，通孔的周向上开设有贯穿溶解槽的排气孔。

本发明还提供一体式溶靶装置使用方法，包括以下步骤：

在溶解槽的溶解腔内放置搅拌子，将胶塞安装到溶解腔的通孔内，接着将钢针安装到胶塞的中间孔内；

将溶解槽放置到水/油浴锅中，并设置温度和搅拌速度；

将垫片、靶片和塞板依次放入到溶解槽的安装腔内；

通过钢针向溶解腔内注入溶解液，进行溶靶，并通过溶解槽上的观察窗观察溶靶情况；

溶解完成后，通过钢针将溶解液转移至收集瓶中，并通过钢针反复注入和收集纯水，对溶解槽和靶片进行冲洗；

冲洗完成后，通过钢针注入压缩空气，并结合水/油浴锅的温度，对溶解槽和靶片进行烘干；

烘干完成后，依次取出塞板、靶片和垫片，并关闭水/油浴锅电源，取出溶解槽。

于本发明的一实施例中，在将垫片、靶片和塞板依次放入到溶解槽的安装腔内的步骤还包括：

将垫片放入到安装腔的凹槽中；

将靶片以竖直姿态放入到安装腔中，并使靶片上带有目标产物的一侧朝向垫片；

将塞板插入到靶片背向垫片的一侧，并通过安装腔的侧壁使塞板将靶片挤压向垫片。

本发明的有益效果如下：

1、一体式溶靶装置的靶片采用竖直溶解的方式，在重力作用下，能使靶件上产物在溶解过程中更容易从靶件基底上脱落下来进入溶解液中，融入溶解液中，加快溶解速度；

2、一体式溶靶装置操作简单，安装便捷，减少操作人员受影响剂量；

3、一体式溶靶装置结构简单紧凑，可放入普通的水/油浴锅中进行加热和搅拌；

4、一体式溶靶装置的溶解槽为3D打印的整体，无放射性液体泄漏的风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明一体式溶靶装置的结构示意图；

图2为本发明一体式溶靶装置的剖视图；

图3为本发明一体式溶靶装置的溶解槽的结构示意图；

图4为本发明一体式溶靶装置使用方法的流程图。

图中：1、溶解槽；10、底座；100、贯穿孔；11、溶解腔；110、通孔；111、扇形缺口；112、夹槽；113、排气孔；12、安装腔；120、凹槽；13、连通口；2、观察窗；3、胶塞；31、中间孔；32、扇形凸起；4、垫片；41、贯通口；5、靶片；6、塞板。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图3，本发明提供一体式溶靶装置，包括溶解槽1、观察窗2、胶塞3、钢针和垫片4，溶解槽1内开设有溶解腔11和安装腔12，溶解腔11和安装腔12水平布置，且溶解腔11和安装腔12之间开设有贯穿的连通口13，溶解腔11的顶部开设有贯穿溶解槽1的通孔110，安装腔12的顶部开设有贯穿溶解槽1的开口；观察窗2设置于溶解腔11的侧壁上；胶塞3设置于通孔110内，且胶塞3上开设有中间孔31；垫片4设置于安装腔12内相邻溶解腔11的侧壁上，且垫片4开设有对应连通口13的贯通口41；其中，安装腔12中竖直安装有靶片5，并使靶片5紧贴垫片4，且使靶片5上带有目标产物的一侧朝向溶解腔11，以通过钢针穿过中间孔31伸入至溶解腔11内注入溶解液进行溶靶操作。

进一步的，还包括塞板6，塞板6放置于靶片5和安装腔12的侧壁之间、并与垫片4分别位于靶片5的两侧。溶解槽1的底部设置有底座10，底座10大于溶解槽1的底面，且底座10的周向上开设有若干个贯穿孔100。溶解槽1和底座10为增材制造的一体式构件。溶解腔11的底部设置为锥形。

本实施例中，溶靶装置为3D打印的一体式溶解槽1，材质为尼龙玻纤，溶解槽1还可以使用聚四氟乙烯、聚醚醚酮PEEK、不锈钢等耐酸碱、耐高温的材质加工替代。溶靶装置主要由溶解槽1、观察窗2、带孔橡胶塞3、密封垫片4、靶片5以及塞板6组成。

溶解槽1为顶部一侧开口的一体式溶解槽1，内部掏空有两个空腔，开口侧为靶片5的安装腔12，封闭侧为容纳溶解液的溶解腔11，两个腔室连通。靶片5的安装腔12用于安装密封垫片4、靶片5、塞板6，用于将靶片5进行固定并密封；溶解腔11用于装盛溶解液，其顶部中央位置有一通孔110，通孔110处用于安装开设有中间孔31的胶塞3，胶塞3的中间孔31内插入钢针，并连接蠕动泵用于加入和收集溶解液；溶解腔11内底部为锥形的凹槽120，用于将少量的溶解液汇聚在一起，便于溶解液回收干净；溶解槽1的底座10布设有很多贯穿孔100，用于放置到水/油浴锅中，平衡底座10的上下压差，以保持溶靶装置的稳定性。

其中，观察窗2采用PE有机玻璃材质，通过密封胶固定在溶解槽1侧壁的开口上，用于观察溶解情况。同样的，观察窗2的材质还可以采用亚克力等耐酸碱、耐高温的有机玻璃材质，便于观察即可。胶塞3可以为橡胶材质，其开设有一个中间孔31，用于穿过钢针向溶解槽1中注入或抽取溶解液。垫片4可以为3mm厚的膨四氟乙烯材质，垫片4位于溶解槽1和靶片5之间，用于密封靶片5上不需要溶解的部分，同时防止溶解液进入靶片5的安装腔12内。塞板6为不锈钢材质，通过在靶片5放入后插入其背后剩余的较小空间，通过挤压将靶片5压向溶解腔11，并压缩垫片4实现快速密封。

需要说明的是，通过靶片5采用竖直溶解的方式，在重力作用下，能使靶件上产物在溶解过程中更容易从靶件基底上脱落下来进入溶解液中，融入溶解液中，加快溶解速度。同时溶解槽1为3D打印的整体，无放射性液体泄漏的风险。

请参阅图2至图3，于一实施例中，安装腔12相邻溶解腔11的一侧开设有凹槽120，使安装腔12沿其开口的方向呈“凸”形轮廓，且凹槽120与垫片4的尺寸相匹配，以使垫片4卡合安装于凹槽120中，并使垫片4凸起于安装腔12的侧壁。

本实施例中，将垫片4卡合安装于溶解槽1上的凹槽120处，使安装腔12中的靶片5通过挤压垫片4实现密封效果，相比于传统紧固螺栓的密封方式，一方面可以便捷的实现快速密封效果，另一方面简化了操作步骤，同时还可利用塞板6弥补安装腔12中靶片5和垫片4实现密封作用的厚度尺寸。

值得一提的是，即使用于密封的垫片4失效，泄露也是限于安装腔12内，同样可以通过连通的溶解腔11进行收集处理，靶片5的安装腔12和溶解槽1为一体式结构，因此密封失效也不会导致溶解液泄露到环境中。

请参阅图2至图3，于一实施例中，胶塞3的周向上设置有对称的扇形凸起32，通孔110中开设有对应扇形凸起32的扇形缺口111，通孔110在扇形缺口111的下方开设有容纳胶塞3的夹槽112。

进一步的，中间孔31的内径小于钢针的外径，通孔110的周向上开设有贯穿溶解槽1的排气孔113。

胶塞3周向上的两边对称位置有两个扇形凸起32的形状，与溶解槽1顶部通孔110中的扇形缺口111配合，当将胶塞3放入通孔110内后旋转90°即可进行固定。如此在将钢针沿胶塞3的中间孔31插入或拔出时，即可确保胶塞3在通孔110的夹槽112中保持稳定位置。同样的，使胶塞3的中间孔31与钢针进行过盈配合，以实现固定钢针和密封的作用，此时通过通孔110外侧的排气孔113保持溶解腔11内外的气压平衡。

请参阅图4，本发明还提供一体式溶靶装置使用方法，包括以下步骤：

在溶解槽1的溶解腔11内放置搅拌子，将胶塞3安装到溶解腔11的通孔110内，接着将钢针安装到胶塞3的中间孔31内；

将溶解槽1放置到水/油浴锅中，并设置温度和搅拌速度；

将垫片4、靶片5和塞板6依次放入到溶解槽1的安装腔12内；

通过钢针向溶解腔11内注入溶解液，进行溶靶，并通过溶解槽1上的观察窗2观察溶靶情况；

溶解完成后，通过钢针将溶解液转移至收集瓶中，并通过钢针反复注入和收集纯水，对溶解槽1和靶片5进行冲洗；

冲洗完成后，通过钢针注入压缩空气，并结合水/油浴锅的温度，对溶解槽1和靶片5进行烘干；

烘干完成后，依次取出塞板6、靶片5和垫片4，并关闭水/油浴锅电源，取出溶解槽1。

进一步的，在将垫片4、靶片5和塞板6依次放入到溶解槽1的安装腔12内的步骤还包括：

将垫片4放入到安装腔12的凹槽120中；

将靶片5以竖直姿态放入到安装腔12中，并使靶片5上带有目标产物的一侧朝向垫片4；

将塞板6插入到靶片5背向垫片4的一侧，并通过安装腔12的侧壁使塞板6将靶片5挤压向垫片4。

一体式溶靶装置在进行溶靶操作时，采用靶片5竖直放置的溶靶方式，其溶解效率高耗时短，溶解操作简单，安装便捷，且通过垫片4和塞板6对靶片5进行挤压实现密封，替代传统溶解槽1采用紧固螺栓的方式，无需借助额外的安装工具，减少操作人员可能接触到的剂量；且其结构简单紧凑，可放入普通的水/油浴锅中进行加热和搅拌，从而便捷的进行溶靶操作。

综上，本发明提供的一体式溶靶装置及其使用方法，采用靶片5竖直溶解的方式，在重力作用下，能使靶件上产物在溶解过程中更容易从靶件基底上脱落下来进入溶解液中，融入溶解液中，加快溶解速度；且一体式溶靶装置操作简单，安装便捷，减少操作人员受影响剂量；并可放入普通的水/油浴锅中进行加热和搅拌；同时其溶解槽1为3D打印的整体，无放射性液体泄漏的风险。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一体式溶靶装置，其特征在于，包括：

溶解槽(1)，所述溶解槽(1)内开设有溶解腔(11)和安装腔(12)，所述溶解腔(11)和所述安装腔(12)水平布置，且所述溶解腔(11)和所述安装腔(12)之间开设有贯穿的连通口(13)，所述溶解腔(11)的顶部开设有贯穿所述溶解槽(1)的通孔(110)，所述安装腔(12)的顶部开设有贯穿所述溶解槽(1)的开口；

观察窗(2)，所述观察窗(2)设置于所述溶解腔(11)的侧壁上；

胶塞(3)，所述胶塞(3)设置于所述通孔(110)内，且所述胶塞(3)上开设有中间孔(31)；

垫片(4)，所述垫片(4)设置于所述安装腔(12)内相邻所述溶解腔(11)的侧壁上，且所述垫片(4)开设有对应所述连通口(13)的贯通口(41)；

其中，所述安装腔(12)中竖直安装有靶片(5)，并使所述靶片(5)紧贴所述垫片(4)，且使所述靶片(5)上带有目标产物的一侧朝向所述溶解腔(11)，以通过钢针穿过所述中间孔(31)伸入至所述溶解腔(11)内注入溶解液进行溶靶操作。

2.根据权利要求1所述的溶靶装置，其特征在于，所述安装腔(12)相邻所述溶解腔(11)的一侧开设有凹槽(120)，使所述安装腔(12)沿其开口的方向呈“凸”形轮廓，且所述凹槽(120)与所述垫片(4)的尺寸相匹配，以使所述垫片(4)卡合安装于所述凹槽(120)中，并使所述垫片(4)凸起于所述安装腔(12)的侧壁。

3.根据权利要求2所述的溶靶装置，其特征在于，还包括塞板(6)，所述塞板(6)放置于所述靶片(5)和所述安装腔(12)的侧壁之间、并与所述垫片(4)分别位于所述靶片(5)的两侧。

4.根据权利要求1所述的溶靶装置，其特征在于，所述溶解槽(1)的底部设置有底座(10)，所述底座(10)大于所述溶解槽(1)的底面，且所述底座(10)的周向上开设有若干个贯穿孔(100)。

5.根据权利要求4所述的溶靶装置，其特征在于，所述溶解槽(1)和所述底座(10)为增材制造的一体式构件。

6.根据权利要求1所述的溶靶装置，其特征在于，所述溶解腔(11)的底部设置为锥形。

7.根据权利要求1所述的溶靶装置，其特征在于，所述胶塞(3)的周向上设置有对称的扇形凸起(32)，所述通孔(110)中开设有对应所述扇形凸起(32)的扇形缺口(111)，所述通孔(110)在所述扇形缺口(111)的下方开设有容纳所述胶塞(3)的夹槽(112)。

8.根据权利要求7所述的溶靶装置，其特征在于，所述中间孔(31)的内径小于所述钢针的外径，所述通孔(110)的周向上开设有贯穿所述溶解槽(1)的排气孔(113)。

9.一体式溶靶装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

在溶解槽(1)的溶解腔(11)内放置搅拌子，将胶塞(3)安装到所述溶解腔(11)的通孔(110)内，接着将钢针安装到所述胶塞(3)的中间孔(31)内；

将所述溶解槽(1)放置到水/油浴锅中，并设置温度和搅拌速度；

将垫片(4)、靶片(5)和塞板(6)依次放入到所述溶解槽(1)的安装腔(12)内；

通过所述钢针向所述溶解腔(11)内注入溶解液，进行溶靶，并通过所述溶解槽(1)上的观察窗(2)观察溶靶情况；

溶解完成后，通过所述钢针将溶解液转移至收集瓶中，并通过所述钢针反复注入和收集纯水，对所述溶解槽(1)和所述靶片(5)进行冲洗；

冲洗完成后，通过所述钢针注入压缩空气，并结合水/油浴锅的温度，对所述溶解槽(1)和所述靶片(5)进行烘干；

烘干完成后，依次取出所述塞板(6)、所述靶片(5)和所述垫片(4)，并关闭水/油浴锅电源，取出所述溶解槽(1)。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，在所述将垫片(4)、靶片(5)和塞板(6)依次放入到所述溶解槽(1)的安装腔(12)内的步骤还包括：

将所述垫片(4)放入到所述安装腔(12)的凹槽(120)中；

将所述靶片(5)以竖直姿态放入到所述安装腔(12)中，并使所述靶片(5)上带有目标产物的一侧朝向所述垫片(4)；

将所述塞板(6)插入到所述靶片(5)背向所述垫片(4)的一侧，并通过所述安装腔(12)的侧壁使所述塞板(6)将所述靶片(5)挤压向所述垫片(4)。