DE3020954A1

DE3020954A1 - Rotatable target assembly esp. using tritium for particle accelerator - has targets exposed successively to bombardment by movement of previous target

Info

Publication number: DE3020954A1
Application number: DE19803020954
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl.-Chem. Teufen Zeller jun.
Original assignee: FABIAN HANS JOHANN DR
Current assignee: FABIAN HANS JOHANN DR
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1981-12-10

Abstract

A rotatable target assembly for particle accelerators, esp. a rotatable tritium target assembly, is intended for generating neutron beams, esp. in cancer therapy. Two or more targets of circular shape or circular cross-section and movable one relative to the others are used; each target can be moved so that in one position it itself is bombarded, while in a second position it permits bombardment of the next target in the series. In one preferred arrangement a number of disc-shaped targets are mounted rotatable about a common axis; each target possesses an aperture which, in the appropriate position, can permit the passage of the bombarding beams to the next target. In another embodiment, a number of concentric targets of decreasing size, each of truncated conical shape, operate on a similar principle. A very lage number of targets can be incorporated in one compact appts., thus providing a long target operating life without need to interrupt use of the appts. in order to change targets.

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine rotierbare Targetanordnung für Teilchenbeschleuniger, insbesondere rotierbare Tritium-Targetanordnung zum Erzeugen von Neutronenstrahlen, mit einem kreisrunden Targetquerschnitt und einer zentrischen Targetlagerung.The invention relates to a rotatable target arrangement for particle accelerators, in particular rotatable tritium target arrangement for generating neutron beams, with a circular target cross-section and a central target bearing.

Rotierbare Targetanordnungen der genannten Art werden für verschiedene Zwecke eingesetzt, wie für Werkstoffprüfungen bei Fusionsuntersuchungen und in der Krebstherapie. Im Falle einer Tritium-Targetanordnung wird eine auf einer rotierbar çelaDerten Targetunterlage aufgedampfte Targetschicht, die beispielsweise aus Titan-Tritied sein kann, mit Deuteronenstrahlen bobardiert, und die dabei ausgelöste Kernreaktion T (d, n) He führt z Freiwerden von Neutronen. Die von der Neutronenquelle nahezu kugelsymmetrisch ausgehenden Neutronenstrahlen werden in der Krebstherapie durch einen geeigneten Strahlenschutz abgeschirmt, so daß sie nur in Form eines möglichst engen Neutronenstrahlenbündels durch einen Kanal in der Abschirmung austreten können, um zum Zerstören eines bösartigen Tumors auf diesen geleitet zu werden.Rotatable target arrangements of the type mentioned are used for various Purposes used, such as for material testing in fusion investigations and in the Cancer therapy. In the case of a tritium target assembly, one becomes rotatable on top of one çelaDerten target support, vapor-deposited target layer, made for example of titanium tritied can be, bobarded with deuteron beams, and the nuclear reaction triggered thereby T (d, n) He leads to the release of neutrons. The one from the neutron source almost spherically symmetrical outgoing neutron beams are used in cancer therapy shielded a suitable radiation protection, so that they are only in the form of a possible narrow neutron beam can exit through a channel in the shield, to be directed to destroy a malignant tumor.

In bekannter Weise werden in einem Targetgehäuse rotierbare gelagerte Targets in Form von Scheiben oder zur Vergrößerung der Lebensdauer bzw. Standzeit in Form von Zylindern ausgebildet. Es ist günstig, die Standzeit einer Targetanordnung so gro3 wie möglich zu machen. Bei einer zu kurzen Standzeit muß der Bestrahlungsbetrieb zur Erzeugung von Neutronenstrahlen wegen der ntwenigen Erneuerung des Targets zu häufig unterbrochen erzen.In a known manner, rotatable bearings are mounted in a target housing Targets in the form of disks or to increase the service life or service life designed in the form of cylinders. It is favorable to the service life of a target arrangement as big as possible. If the downtime is too short, the irradiation operation must to generate neutron beams because of the need to renew the target frequently interrupted ores.

Daraus ergibt sich ein ungünstiges Verhältnis Strahlzeit zu Rüstzeit, was einen routinemäßigen durchgehenden Bestrahlu-.gsbetrieb zur Behandlung einer großen Anzahl von Patienten unmöglich macht. Die Standzeit der bekannten scheibenförmigen und zylinderförmigen Targets kann durch Vergrößern ihrer Targetfläche verbessert werden. Dieses führt jedoch zu einer sperrigen Bauweise, die sich nachteilig auf die Größe, das Gewicht und die Kosten der Strahlenabschirmung sowie ihrer Aufhängung auswirkt.This results in an unfavorable ratio of beam time to set-up time, what a routine non-stop irradiation .gsbetrieb for the treatment of a makes large numbers of patients impossible. The service life of the well-known disc-shaped and cylindrical targets can be improved by increasing their target area will. However, this leads to a bulky design, which is disadvantageous the size, weight and cost of the radiation shield and its suspension affects.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine rotierbare Targetanordnung der genannten Art mit einfachen Mitteln so auszubilden, daß die Standzeit der Targetanordnung unter Beibehaltung einer kompakten Bauweise weitgehend beliebig vergrössert werden kann und nicht mehr besonders ins Gewicht fallende Umrüstungen erst nach langen Betriebszeiten erforderlich sind.The object of the present invention is to provide a rotatable To train target arrangement of the type mentioned with simple means so that the Service life of the target arrangement while maintaining a compact design to a large extent can be enlarged as required and conversions that are no longer particularly significant are only required after long periods of operation.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine rotierbare Targetanordnung erfind-ungsgemäß dadurch aus, daß zumindest zwei relativ zueinander bewegliche, einzelne, rotierbare Targets zu einer Targetanordnung zusammengefaßt sind und daß zeserl- ein zu bestrahlendes Target ein weiteres Target in einer ersten agebeziehung hierzu bestrahlungsmäßig abdeckt sowie in einer weiten Lagebeziehung hierzu für eine Bestrahlung freigibt. Die Erfindung geht somit von dem Gedanken aus, daß es statt einer Vergrößerung von einzelnen Targets wesentlich günstiger ist, in einer Target anordnung mehrere Targets normaler Baugröße in einer kompakten Weise zusammenzufassen und so zu gestalten, daß sie relativ zueinander beweglich sind, um je nach ihrer Relativposition selbst bestrahlt zu werden oder ein nächstes Target bestrahlungsäßig freizugeben. Da sich hierdurch eine größere Anzahl von Targets zusammenfassen läßt, ohne daß sich diese Targets gegenseitig störend behindern, lassen sich die jeweiligen Standzeiten praktisch beliebigen erwünschten Verhältnissen anpassen.A rotatable target arrangement stands out for solving the problem posed according to the invention characterized in that at least two relatively movable, individual, rotatable targets are combined to form a target arrangement and that zeserl- a target to be irradiated another target in a first relationship covers this irradiation-wise as well as in a wide positional relationship to this for releases an irradiation. The invention is therefore based on the idea that it instead of enlarging individual targets is much cheaper in one Target arrangement to summarize several targets of normal size in a compact way and to make them so that they are movable relative to one another, depending on their Relative position itself to be irradiated or a next target irradiated to release. Since this allows a larger number of targets to be combined, Without these targets interfering with each other, the respective Adapt service life to practically any desired conditions.

Ene Möglichkeit zum relativen Bewegen der Targets besteht darin, daß diese gemäß einer bevorzugten Ausführungsform relativ zueinander verschiebbar, vorzugsweise axial verschiebbar, gelagert sind. Hierbei ist es möglich, daß die verschiedenen Targets mit einetemeinsamen Rotierantrieb verbunden und jedoch einzeln verschiebbar sind, so daß sie wahlweise aus dem Bestrahlungsbereich verschoben werden können, und zwar unter bestrahlungsmäßiger Freigabe des nächsten Targets.One way to move the targets relative to each other is that these, according to a preferred embodiment, can be displaced relative to one another, preferably axially displaceable, are mounted. It is possible that the different Targets connected to a common rotary drive and individually displaceable so that they can optionally be moved out of the irradiation area, with the next target being released by irradiation.

Eine andere Bewegungsmöglichkeit besteht darin, daß die Targets gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform relativ zueinander um ihre Mittelachse verdrehbar gelagert sind und daß das jeweils bestrahlungsmäßig abdeckende bzw. freigebende Target it wenigstens einem mit dem Strahlengang ausrichtbaren Strahlendurchgang ausgebildet ist. Die Targets einer solchen Targetanordnung dürfen somit nicht ständig mit einem gemeinsamen Rotierantrieb verbunden sein, da das oder die den Strahlengang durchlassenden Targets jeweils mit dem Strahlendurchgang auf den Strahlengang ausgerichtet werden müssen. Eine axiale Verschiebung der Targets ist jedoch bei dieser Ausführungsfor nicht erforderlich, so daß eine kurze bzw. niedrige Bauhöhe möglich ist.Another possibility of movement is that the targets according to another preferred embodiment relative to one another about their central axis are rotatably mounted and that the respective radiation-wise covering or releasing Target it at least one beam passage that can be aligned with the beam path is trained. The targets of such a target arrangement must therefore not be constantly be connected to a common rotary drive, since that or the beam path transmitting targets each aligned with the beam passage on the beam path Need to become. An axial displacement of the target is in this Ausführungsfor not necessary, so that a short or low overall height is possible.

Gemäß einer einfachen Ausführungsform ist der Strahlendurchgang als eine Target-Durchgangsöffnung ausgebildet. Diese kann als zumindest ein im wesentlichen rundes Loch ausgebildet sein.According to a simple embodiment, the beam passage is as a target through hole is formed. This can be considered at least one essentially be formed round hole.

Stattdessen ist es auch möglich, die Durchgangsöffnung als zumindest einen Target-Schlitz auszubilden, was vor allem bei einer ablenkbaren Bestrahlungseinheit sinnvoll ist, da dann die gesamte Oberfläche des darunter befindlichen Targets über den Target-Schlitz abgetastet werden kann.Instead, it is also possible to use the through opening as at least to form a target slot, especially in the case of a deflectable irradiation unit makes sense, because then the entire surface of the target located underneath over the target slot can be scanned.

Bei einer einfachen Ausführungsform sind die Targets scheibenförmig ausgebildet. Derartige Targets sind relativ einfach und preiswert herzustellen. Sie lassen sich unter gegenseitiger Ausrichtung ihrer Mittelachsen in einer kompakten Bauform hintereinander anordnen, um durch gegenseitiges Verdrehen und/oer Verschieben bestrahlungsmäßig zugänglich zu sein.In a simple embodiment, the targets are disk-shaped educated. Such targets are relatively simple and inexpensive to manufacture. With mutual alignment of their central axes, they can be arranged in a compact Arrange the design one behind the other in order to be able to move by mutual rotation and / or displacement to be irradiated accessible.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Targets zylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise werden jedoch konusförmige Iargets benutzt. Derartige zylindrische oder konische Targets sind zweckmäßigerweise hohl und ineinander verschachtelbar ausgebildet, u eine möglichst kompakte Bauform zu erzielen. Die Targets werden jeweils an ihren äußeren Manteloberflächn bestrahlt und können mit etwa kreisrunden und/oder schlitzförmigen Durchgangsöfnungen versehen sein.In another embodiment, the targets are cylindrical educated. However, conical targets are preferably used. Such cylindrical or conical targets are expediently hollow and can be nested one inside the other designed to achieve the most compact design possible. The targets are each irradiated on their outer jacket surface and can be approximately circular and / or be provided slot-shaped through openings.

In weiterer Ausgestaltung sind die jeweils eine Targetunterlage und eine darauf befindliche, zu bestrahlende, äußere Targetschicht aufweisenden Targets mit Kühlmitteln ausgebildet. Diese ermöglichen eine große thermische Flächenbelastbarkeit der Targets und damit kleine Strahlquerschnitte. Bei einer Ausführungsform befinden sicWim Inneren der Targetunterlage FlüssigReits-Kühlkanäle. Diese werden von einer Kühlflüssigkeit durchströmt und verhindern somit eine zu große thermische Aufheizung der zu bestrahlenden Targetschicht. Im Zusammenhang mit konischen Targets besteht eine besonders bevorzugte Ausführungsform darin, daß eine Kühlflüssigkeitszufuhr auf die innenseitige Oberfläche einer hohlen konischen Targetunterlage an derem querscr.nittsverminderten Endbereich und eine Kühlflüssigkeitsableituna am querschnittserweiterten innenseitigen Endbereich der Targetunterlage durchgeführt wird. Infolge der Konizität wird die Kühlflüsslgkeit durch die auftretenden Fliehkräfte zu einer Zwangsströmung in Targetlängsrichtung veranlaßt, so daß keine isolierenden, stationären Kühlflüssigkeitsfilmeentstehen können, wie es bei bekannten, innengekühlten Zylinder-Targets der Fall ist.In a further embodiment, each is a target pad and a target having an outer target layer to be irradiated thereon formed with coolants. These allow great thermal Surface loading capacity of the targets and thus small beam cross-sections. At a Embodiment they are located inside the target support liquid-riding cooling channels. A cooling liquid flows through these and thus prevent a large thermal heating of the target layer to be irradiated. In connection With conical targets, a particularly preferred embodiment consists in that a supply of cooling liquid to the inside surface of a hollow conical Target pad at the end area with reduced cross-section and a coolant drain carried out at the enlarged cross-section inside end area of the target base will. As a result of the conicity, the cooling liquid is reduced by the centrifugal forces that occur caused a forced flow in the longitudinal direction of the target, so that no insulating, stationary cooling liquid films can arise, as is the case with known, internally cooled Cylinder targets is the case.

Vorzugsweise sind die einzelnen Targets mit konzentrischen, antreibbaren Hohlwellen verbunden, die zum Rotieren und gegenseitigen Bewegen der Targets dienen. Diese Hohlwellen können zweckmäßigerweise auch gleichzeitig für eine Zufuhr und Ableitung von Kühlflüssigkeit sorgen.The individual targets are preferably concentric, drivable Connected hollow shafts that are used to rotate and move the targets. These hollow shafts can expediently also be used for a supply and Ensure drainage of coolant.

Die erfindungsgemäße Targetanordnung ermöglicht ohne maßgebliche bauliche Vergrößerung eine wesentliche Erhöhung der bisher erzielbaren Standzeit und somit ein erheblich günstigeres N altnis Strahlzeit zu Rüstzeit. Da die Rüstzeit nicht wesentl cl davon abhängt, ob ein oder mehrere Targets gleichzeitig ausgewechselt werden, und da die Rüstvorgänge in wesentlich längere Betriebsabständen durchzuführen sind, ergeben sich erheblich günstigere und preiswertere Betriebsverhältnisse. Auch sehr langwierige bzw. umfangreiche Untersuchungen lassen sich somit ohne Betriebsunterbrechung durchführen.The target arrangement according to the invention allows without significant structural Enlargement a significant increase in the previously achievable service life and thus a considerably cheaper n altnis beam time to set-up time. Since the set-up time is not depends essentially on whether one or more targets are exchanged at the same time and since the set-up processes have to be carried out at significantly longer operating intervals are, result in significantly more favorable and cheaper operating conditions. Even Very lengthy or extensive examinations can therefore be carried out without interrupting operations carry out.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Targetanordnung mit drei rotierbaren sowie gegeneinander verdrehbaren scheibenförmigen Targets und einer diesehalternden konzentrischen Hohlwel lenanordnung, Figur 2 - in Unteransicht eines der scheibenförmigen Targets aus Figur 1, Figur 3 - eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Targetanordnung mit vier ineinandergeschachtelten, konischen, rotierbaren Targets, die von einer konzentrischen Hohlwellenanordnung relativ zueinander axial verschiebbar gehalten sind, Figur 4 - ein konisches Target mit einem Kühlmittelkrelslauf, Figur 5 - eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgernäßen Targetanordnung mit drei ineinandergeschachtelten, konischen, rotierbaren Targets' die von einer konzentrischen Hohlwellenanordnung gegenseitig verdrehbar gehalten sind, und Figur 6 - ein konisches Target mit einer schlitzförmigen Durchgangsöffnung.The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments explained in more detail. They show: FIG. 1 - a first embodiment a target arrangement according to the invention with three rotatable and against each other twistable disk-shaped targets and a concentric hollow shaft arrangement holding them, FIG. 2 - a bottom view of one of the disk-shaped targets from FIG. 1, FIG 3 - a second embodiment of a target arrangement according to the invention with four nested, conical, rotatable targets, supported by a concentric Hollow shaft arrangements are held axially displaceably relative to one another, FIG. 4 - a conical target with a coolant flow, Figure 5 - a third embodiment a target arrangement according to the invention with three nested, conical, rotatable targets' mutually by a concentric hollow shaft arrangement are held rotatable, and Figure 6 - a conical target with a slot-shaped Through opening.

Eine in Figur 1 dargestellte Targetanordnung besitzt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel drei scheibenförmige Targets 10, 12 und 14, die mit einekonzentrischen Hohlwellenanordnung 16 verbunden und in bezug aufeinander einzeln rotierbar sowie verdrehbar sind. Die bei der Ausführungsform unten angeordneten beiden Targets 12 bzw. 14 sind jeweils mit einer radial verlaufenden, schlitzförmigen Durchgangsöffnung 18 bzw. 20 versehen, deren Form klar aus Figur 2 ersichtlich ist.A target arrangement shown in FIG. 1 has in the present case Embodiment three disc-shaped targets 10, 12 and 14, which with a concentric Hollow shaft assembly 16 connected and individually rotatable with respect to one another as well are rotatable. The two targets 12 arranged at the bottom in the embodiment or 14 are each with a radially extending, slot-shaped through opening 18 and 20, the shape of which can be clearly seen from FIG.

Die Targets 10, 12 und 14 befinden sich innerhalb eines Gehäuses 24, das im vorliegenden Fall an der rechten Unterseite einen Strahleneingang 26 aufweist. Die konzentrische Hohlwelleordnung 16 ist mit einer an der Oberseite des Gehäuses 24 d-ngeflanschten Antriebs- und Steuereinheit 28 verbunden. Mittels geeigncter, nicht näher bezeichneter Bedienungselemente eines Bedienungsfeldes 30 läßt sich die gesamte Targetanordnung steuern.The targets 10, 12 and 14 are located within a housing 24, which in the present case has a beam entrance 26 on the right underside. The concentric hollow shaft assembly 16 is with one at the top of the housing 24 connected to the flanged drive and control unit 28. By means of suitable, unspecified control elements of a control panel 30 can be control the entire target arrangement.

Auf diese Weise können die einzelnen Targets 10, 12, 14 wahlweise rotiert oder zum Stillstand gebracht werden. Bei dem dargestellten Betriebszustand wird durch die Bestrahlung gemäß Pfeilrichtung S gerade das mittlere Target 12 bestrahlt, da die schlitzförmige Durchgangsöffnung 20 des Targets 14 mit dem Strahlengang ausgerichtet ist und das Target 12 rotiert. Wenn ein Bestrahlen des Targets 10 erwünscht ist, muß auch das mittlere Target 12 so angehalten werden, daß seine Durchgangsöffnung 18 mit der Durchgangsöffnung 20 im Bereich des Strahleneingangs 26 fluchtet. Auf diese Weise können die einzelnen Targets ohne gegenseitige Behinderung nacheinander bestrahlt werden.In this way, the individual targets 10, 12, 14 can optionally rotated or brought to a standstill. In the operating state shown is caused by the irradiation according to the direction of the arrow S just the middle one Target 12 irradiated, since the slot-shaped through opening 20 of the target 14 with is aligned with the beam path and the target 12 rotates. When an irradiate of the target 10 is desired, the middle target 12 must also be stopped so that that its passage opening 18 with the passage opening 20 in the region of the beam entrance 26 aligns. In this way, the individual targets can be used without any mutual hindrance are irradiated one after the other.

Gemäß Figur 1 können die einzelnen scheibenförmigen Targets hohl ausgebildet und mit inneren Leitblechen 22 so versehen sein, daß sich eine Kühlmittelströmung gemäß Pfeildarstellung erzielen läßt. Die Kühlflüssigkeit kann durch eine jeweils zugeorcnete Hohlwelle zu- und abgeführt werden. Die spezielle Ausbildung der Kühlmittel ist an sich beliebig und kann an die jeweiligen Betriebserfordernisse angepaßt werden. Auch müssen nicht unbedingt i schlitzförmige Durchgangsöffnungen 18, 20 verwendet werden. Es lassen sich beispielsweise auch kreisrunde Durchgangsöffnungen 32 verwenden, die gemäß Darstellung in Figur 2 radial hintereinander angeordnet sein können. Die schlitzförmigen Durchgangsöffnungen 18, 20 können gegebenenfalls auch zu einer kreisrunden Durchgangsöffnung aufgeweitet werden, die sich etwa vom Zentrum bis zur Peripherie des scheibenformigen Targets erstreckt.According to Figure 1, the individual disk-shaped targets can be made hollow and be provided with inner baffles 22 so that a coolant flow can be achieved according to the arrow. The coolant can through one each zugeorcnete hollow shaft are supplied and removed. The special design of the coolant is arbitrary per se and can be adapted to the respective operational requirements. It is also not absolutely necessary to use slot-shaped through openings 18, 20 will. For example, circular through openings 32 can also be used, which can be arranged radially one behind the other as shown in FIG. the Slot-shaped through openings 18, 20 can optionally also be circular Through opening are widened, extending approximately from the center to the periphery of the disc-shaped target extends.

Die Targetanordnung aus Figur 1 kann auch so ausgebildet sein, daß die rotierbaren scheibenförmigen Targets relativ zueinander axial verschiebbar ausgebildet sind und mit einem scnräg einfallenden Strahlenbündel beaufschlagt werden, das infolge der axialen Verschiebbarkeit auf die einzelnen Targets auftreffen kann.The target arrangement from Figure 1 can also be designed so that the rotatable disk-shaped targets are designed to be axially displaceable relative to one another are and are acted upon by a narrowly incident beam, which as a result the axial displaceability can impinge on the individual targets.

Eine solche Ausführungsform führt allerdings zu einer etwas grösseren Bauhöhe der Targetanordnung. Die einzelnen Targets können ständig mit einem gemeinsamen Rotierantrieb verbunden sein. Sie müssen lediglich eine gegenseitige axiale Verschiebbarkeit atweisen.Such an embodiment, however, leads to a somewhat larger one Overall height of the target arrangement. The individual targets can constantly share a common Rotary drive be connected. You only need a mutual axial displaceability at wise.

Bei der Ausführungsform aus Figur 3 sind der Ausführungsform aus Figur 1 entsprechende Teile mit denselben Hinweiszahlen belegt.In the embodiment from FIG. 3, the embodiment from FIG 1 corresponding parts are given the same reference numbers.

In einem Gehäuse 24 mit einem im vorliegenden Fall seitlichen Strahleneingang 26 und einer oberseitigen Antriebs- sowie Steuereinheit 28, die ebenfalls ein Bedienungsfeld 30 aufweist, befindet sich eine konzentrische Hohlwellenanordnung 16. Mit dieser sind im vorliegenden Fall vier ineinandergeschachtelte, hohle, konische bzw. kegelstumpfförmige Targets 34, 36, 38 und 40 so verbunden, daß sie nacheinander in Pfeildarstellung voneinander abhebbar sind. Die einzelnen Targets 34 bis 40 können über die Hohlwellenanordnung 16 ständig mit einem gemeinsamen Rotiert antrieb verbunden sein und müssen lediglich eine gegenseitige axiale Verschiebbarkeit aufweisen. Bei dem dargestellten Betriebszustand ist es beispielsweise möglich, daß das Target 34 bereits bestrahlt wurde und nach einem vollständigen Abheben nach oben ein Bestrahlen des darunter befindlichen Targets 36 ermöglicht. Auf diese Weise können die einzelnen Targets nacheinander bestrahlt werden. Wegen der axialen VerschieDbarkeit- der. ein zelnen Targets müssen diese nicht wie bei der Ausführungsform aus Figur 1 entsprechende Strahlendurchgänge aufweisen.In a housing 24 with a lateral beam entrance in the present case 26 and a top-side drive and control unit 28, which also has a control panel 30, there is a concentric hollow shaft arrangement 16. With this are in the present case four nested, hollow, conical or frustoconical Targets 34, 36, 38 and 40 connected so that they are shown one after the other in arrows are liftable from each other. The individual targets 34 to 40 can use the hollow shaft arrangement 16 be constantly connected to a common rotating drive and only have to have a mutual axial displaceability. In the operating state shown it is possible, for example, that the target 34 has already been irradiated and after a complete lifting up an irradiation of the underlying target 36 allows. In this way, the individual targets can be irradiated one after the other will. Because of the axial displacement of the. individual targets must have this do not have corresponding beam passages as in the embodiment from FIG.

In Figur 4 ist ein hohles, konisches Target 42 mit einer Rotierwelle 44 schematisch dargestellt. Es ist angedeutet, daß die nicht näher bezeichnete Targetunterlage hohl ausgebildet sein kann und im Inneren ein Leitblech 46 aufweist, das für einen in Pfeilrichtung erfolgenden Kühlflüssigkeitsstrom sorgt. Direkt unterhalb des äußeren Konusmantels, das heißt unterhalb der zu bestrahlenden Targetschicht, wird die Kühlflüssigkeit am querschnittsverminderten Endbereich zugeführt und am querschnittserweiterten Endbereich abgeführt, das heißt im vorliegenden Fall um 180° umgelenkt. Ein derartiger Kühlvorgang ist ausgesprochen wirksam, da sich infolge der Fliehkräfte radial innerhalb der Targetschicht in der Targetunterlage kein stationärer, thermisch isolierender Kühlflüssigkeitsfilm ergeben kann. Durch die Nonizität wird eine Zwangsströmung in Targetlängsrichtung begründet, und zwar im Unterschied zu zylindrischen Targets, bei denen eine entsprechende Flüssigkeitsinnenkühlung zu Problemen infolge von stationären Kühlflüssigkeitsfilmen führt.In Figure 4 is a hollow, conical target 42 with a rotating shaft 44 shown schematically. It is indicated that the unspecified target support may be hollow and has a baffle 46 inside, which for a provides cooling liquid flow taking place in the direction of the arrow. Just below the outer The cone jacket, i.e. below the target layer to be irradiated, is the cooling liquid at the end area with reduced cross-section and at the widened cross-section End area discharged, that is to say deflected by 180 ° in the present case. One of those The cooling process is extremely effective because it is radially inside as a result of the centrifugal forces the target layer in the target substrate is not a stationary, thermally insulating one Coolant film can result. The nonicity creates a forced flow in the longitudinal direction of the target, in contrast to cylindrical targets, in which a corresponding internal liquid cooling causes problems as a result of stationary Leads coolant films.

Bei der Ausführungsform aus Figur 5 sind den Ausführungsformen aus den Figuren 1 und 3 entsprechende Teile mit denselben Hinweiszahlen belegt. In einem Gehäuse 24 mit einem seitlichen Strahleneingang 26 und einer oberseitig angeflanschten Antriebssowie Steuereinheit 28, die ebenfalls ein Bedienungsfeld 30 aufweist, befindet sich eine konzentrische Hohlwellenanordnung 16.In the embodiment of FIG. 5, the embodiments the end Parts corresponding to FIGS. 1 and 3 have been given the same reference numbers. In one Housing 24 with a lateral beam entrance 26 and one flanged on the top Drive and control unit 28, which also has a control panel 30, is located a concentric hollow shaft arrangement 16.

Im vorliegenden Fall trägt diese drei ineinandergeschachtelte, hohle, konische bzw. kegelstumpfförmige Targets 48, 50 und 52, die über die konzentrische Hohlwellenanordnung 16 einzeln rotiert und gegenseitig verdreht werden können. Die äußeren Targets 48 und 50 sind jeweils mit einer in Targetlängsrichtung verlaufenden, schlitzförmigen Durchgangsöffnung 54 bzw. 56 versehen, wie es auch aus Figur 6 ersichtlich ist. Beim Drehen des äußeren Targets 48 wird dieses bestrahlt. Wenn das äußere Target 48 unter Ausrichtung seiner Durchgangsöffnung 54 mit dem Strahleneingang 26 angehalten wird, kann ein Bestrahlen des mittleren Targets 50 erfolgen. Wenn auch dieses unter Ausrichtung seiner Durchgangsöffnung 56 mit dem Strahleneingang 26 angehalten wird, kann ein Bestrahlen des inneren Targets 52 durchgeführt werden.In the present case, it carries three nested, hollow, conical or frustoconical targets 48, 50 and 52, which over the concentric Hollow shaft assembly 16 rotated individually and mutually rotated. the outer targets 48 and 50 are each provided with a Slit-shaped through opening 54 or 56 is provided, as can also be seen from FIG is. When the outer target 48 is rotated, it is irradiated. When the outer target 48 stopped while aligning its through opening 54 with the beam entrance 26 is, the middle target 50 can be irradiated. Even if this one below Alignment of its through opening 56 with the beam entrance 26 is halted, Irradiation of the inner target 52 can be performed.

Ober die schlitzförmigen Durchgangsöffnungen 54, 56 können die äußeren Mantelflächen der einzelnen Targets 48, 50 sowie 52 mit einem in Pfeilrichtung S ablenkbaren Strahlenbündel abgetastet werden. Ein axiales Verschieben der einzelnen Targets ist hierbei nicht erforderlich.Via the slot-shaped through openings 54, 56, the outer Jacket surfaces of the individual targets 48, 50 and 52 with a one in the direction of the arrow S deflectable beams are scanned. An axial displacement of each Targets are not required here.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform können die einzelnen Targets der Targetanordnungen aus den Figuren 3 und 5 zylindrisch ausgebildet sein. Auch hierbei lassen sich axial verschiebbare Targets oder lediglich relativ zueinander verdrehbare Targets einsetzen, um ein nacheinander erfolgendes Bestrahlen der äußeren Target-Zylinderflächen zu ermöglichen.In a further, not shown embodiment, the individual targets of the target arrangements from FIGS. 3 and 5 are cylindrical be. Here too, axially displaceable targets or only relatively Use mutually rotatable targets for sequential irradiation to enable the outer target cylinder surfaces.

Die Detailgestaltung einer Targetanordnung nach der vorliegenden Erfindung ist an sich beliebig und kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden, was beispielsweise für die Form un izahl sowie Lagerung der einzelnen Targets gilt. Wichtig ist lediglich, daß mehrere Targets zu einer kompakten Targetanordnung zusammengefaßt sindiund behinderungsfrei nacheinander bestrahlt werden können, indem die einzelnen rotierbaren Targets relativ zueinander bzw. in bezug auf den Strahleneingang verschiebbar und/oder verdrehbar gelagert sind.The detailed design of a target arrangement according to the present invention is in itself arbitrary and can be adapted to the respective requirements, what For example, the number of shapes and storage of the individual targets apply. It is only important that several targets are combined to form a compact target arrangement are and can be irradiated one after the other without hindrance by the individual rotatable targets can be displaced relative to one another or with respect to the beam entrance and / or are rotatably mounted.

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Claims

Rotatable target arrangement for particle accelerator claims 1. Rotatable target arrangement for particle accelerators, in particular rotatable ones Tritium target arrangement for generating neutron beams, with a circular one Target cross-section and a central target bearing, characterized in that that at least two relatively movable, individual, rotatable targets (10, 12, 14; 34, 36, 38, 40; 48, 5, 52) are combined to form a target arrangement and that in each case one target to be irradiated (12, 14; 34, 36, 38; 48, 50) another Target (10, 12; 36, 38, 40; 50, 52) in a first positional relationship to this in terms of radiation covers and in a second positional relationship to this releases for irradiation.

2. Target arrangement according to claim 1, characterized in that the Targets (34, 36, 38, 40) are mounted displaceably relative to one another.

-3. Target arrangement according to Claim 2, characterized in that the Targets (34, 36, 38, 40) are mounted so as to be axially displaceable relative to one another.

4. Target arrangement according to claim 1, characterized in that the Targets (10, 12, -14; 48, 50, 52) relative to each other and.

their central axis are rotatably mounted and that each -radiationally covering or releasing target (12, 14; 48, 50) with at least one with the Beam path as a weightable beam passage (18, 20; 54, 56) is formed.

5. Target arrangement according to claim 4, characterized in that the Beam passage (18, 20; 54, 56) designed as a taret passage opening is.

6. Target arrangement according to claim 5, characterized in that the Through opening (32) designed as at least one substantially round hole is.

7. Target arrangement according to claim 5, characterized in that the Through opening (18, 20; 54, 56) designed as at least one target slot is.

8. Target arrangement according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the targets (10, 12, 14) are disc-shaped are.

9. Target arrangement according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the targets are cylindrical.

10. Target arrangement according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the targets (34, 36, 38, 40; 48, 50, 52) are conical are trained.

11. Target arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that that the targets (34, 36, 38, 40; 48, 50, 52) are hollow and can be nested one inside the other are trained.

12. Target arrangement according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the one target base and one on it, targets to be irradiated, having an outer target layer, with coolants (22, 46) are formed.

13. Target arrangement according to claim 12, characterized by liquid cooling channels inside the target pad.

14. Target arrangement according to claim 12 or 13, characterized by a supply of cooling liquid to the inside surface of a hollow conical Target pad at its end area with reduced cross-section and through a coolant drainage on the inside end area of the target base with enlarged cross-section.

15. Target arrangement according to one or more of claims 1 to 14, characterized by concentric, drivable ones connected to the individual targets Hollow shafts (16) for rotating and mutual loading of the targets (10, 12, 14; 34, 36, 38, 40; 48, 50, 52).

16. Target arrangement according to claim 15, characterized by a the hollow shafts (16) taking place supply and discharge of cooling liquid.