EP3560302A1 - Système de ciblerie à gaz pour production de radio-isotopes - Google Patents

Système de ciblerie à gaz pour production de radio-isotopes

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EP3560302A1
EP3560302A1 EP17828971.6A EP17828971A EP3560302A1 EP 3560302 A1 EP3560302 A1 EP 3560302A1 EP 17828971 A EP17828971 A EP 17828971A EP 3560302 A1 EP3560302 A1 EP 3560302A1
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EP
European Patent Office
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cavity
support
window
flange
channel
Prior art date
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Application number
EP17828971.6A
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German (de)
English (en)
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EP3560302B1 (fr
Inventor
Thomas CAMPANELLA
Alain PEREZ DELAUME
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P M B
Original Assignee
P M B
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/08—Holders for targets or for other objects to be irradiated
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H6/00—Targets for producing nuclear reactions

Definitions

  • the present application relates to a target system for the production of radioisotopes by irradiation of a gaseous target fluid under pressure by a charged particle beam, in particular a high energy beam, that is to say at least 1 MeV.
  • positron emission tomography is an imaging technique that requires positron-emitting radioisotopes or molecules labeled with these same radioisotopes.
  • a targeting system is installed at the output of a particle accelerator.
  • a targeting system includes one or more targets to be irradiated. Each target has a radioisotope precursor which makes it possible to produce the corresponding radioisotope when the precursor has been irradiated.
  • the targeting system is mounted at the output of a particle accelerator with a target in an axis of the particle beam emitted by the accelerator.
  • the particle beam produced by the particle accelerator can irradiate the target of the targeting system to produce the radioisotope.
  • the purpose of this application is to provide an improved gas targeting system, further leading to other benefits.
  • a gas targeting system comprising:
  • a body which includes:
  • a cavity configured to contain a target gas to be irradiated with a particle beam emitted by a particle accelerator, the cavity comprising at least one truncated conical section, a closing bottom a broad base of the frustoconical section and an opening, opposite the bottom relative to the truncated conical section, forming an inlet for at least a part of the particle beam to enter the cavity;
  • a cooling circuit comprising at least one channel that has an inlet and an outlet and surrounds at least a portion of the cavity, the channel being positioned as close as possible to the parts heated by an interaction of the particle beam with the gas contained in the cavity, ie for example a surface of the cavity and the window mentioned below;
  • a window positioned opposite the entrance of the cavity to close the cavity, permeable to protons to allow introduction of protons from the particle beam emitted by the particle accelerator into the cavity, the window comprising a thin sheet permeable to at least a portion of the particle beam emitted by the particle accelerator and a support grid configured to support pressure differences between an interior of the cavity and an exterior of the targeting system, with the thin sheet positioned between the support grid and the cavity;
  • a support-flange which holds the window and is fixed hermetically on the body, and which has a mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator; the support-flange being further configured to hermetically seal the cavity and to at least ensure on the one hand a seal between an air outside the targeting system and a cooling fluid circulating in the cooling circuit, and on the other hand a seal between a vacuum formed in a beam line of the particle accelerator and a target gas under pressure contained in the cavity.
  • Such a target system for the production of gaseous radioisotopes which has such a cavity which accommodates the target gas and which is sufficiently cooled by such a cooling circuit, thus allows the necessary nuclear reactions between said target gas and the protons incident in a more compact volume.
  • the cooling circuit is for example unique to cool both the cavity and at least the thin sheet of the window.
  • a gas target system for producing radioisotopes also allows a greater stability of production of radioisotopes and use at higher pressures than usual, in particular thanks to the cooling circuit which has been improved.
  • a length of the cavity that is to say a distance between the inlet and the bottom of the cavity, can then be reduced, while having an "inverted cone” shape which takes into account the divergence phenomena of the beam protons when it collides with the target gas.
  • This reduction in length nevertheless depends on the pressure differential.
  • the system thus has a reduced compactness compared to the systems of the prior art which allows an increase in the effectiveness of radiation protection equipment because it allows to position these equipment closer to the nuclear reaction zones and increase if necessary thicknesses of constituent materials of these equipment for an identical external dimensions.
  • the targeting system is a targeting system for producing 11 C radioisotopes by irradiating a target gas with a charged particle beam emitted by a particle accelerator.
  • the cavity is configured to include a target gas at a pressure of between about 15 bar (1.5 MPa - megapascal) and about 50 bar (5 MPa), or between about 20 bar (2 MPa) and about 50 bar or between about 40 bar (4 MPa) and about 50 bar.
  • a target gas at a pressure of between about 15 bar (1.5 MPa - megapascal) and about 50 bar (5 MPa), or between about 20 bar (2 MPa) and about 50 bar or between about 40 bar (4 MPa) and about 50 bar.
  • a target gas pressure of at least 40 bars makes it possible, for example, to substantially reduce the depth of the cavity required to stop the particle beam.
  • the cavity comprises a target gas which comprises at least one radioisotope precursor 11 C (carbon 1 1).
  • the at least one radioisotope precursor 1 1 C comprises nitrogen gas ( 14 N).
  • the window comprises a brazed assembly composed of the thin sheet positioned at the entrance to the cavity, allowing the charged particles to penetrate into the cavity, and the perforated support grid, which serves as a structural support for the thin sheet, configured to support a pressure differential created on either side of the window during use of the system, that is to say between the vacuum of the particle accelerator and the pressure of the gas filling the cavity .
  • the support grid comprises for example equidistant holes and / or hexagonal shaped openings, for example honeycomb.
  • the support grid has for example an empty surface / material ratio of between about 70% and about 90%, preferably between about 72% and about 85%.
  • the support grid is for example tungsten or nitride aluminum.
  • the support grid has for example a thickness of between about 1 mm (millimeter) and about 3 mm.
  • the thin sheet is of small thickness, that is to say that it has a thickness equal to or less than 100 ⁇ , or even 80 ⁇ , or even 30 ⁇ , or even 20 ⁇ , for example depending on the chosen material.
  • the thin sheet is for example tungsten; it then has for example a thickness of between about 20 ⁇ and about 30 ⁇ .
  • the thin sheet is synthetic diamond CVD ("Chemical Vapor Deposition"), that is to say synthetic diamond obtained by a chemical vapor deposition process; it then has for example a thickness between about 70 ⁇ and about 80 ⁇ .
  • synthetic diamond CVD Chemical Vapor Deposition
  • the cooling circuit channel is formed in a wall of the body.
  • the channel of the cooling circuit comprises at least one helical portion which surrounds at least a portion of the cavity.
  • the helicoidal portion extends from the inlet of the channel, surrounds at least a portion of the cavity to the bottom of the cavity, and then still surrounds at least a portion of the cavity from the bottom to the exit of the canal.
  • the body has a front surface that forms a bearing surface for at least a portion of the thin sheet of the window.
  • both the inlet and the outlet of the channel open to the front surface of the body.
  • the body has a groove, hollowed in the front surface of the body, surrounding at least part of the cavity inlet; the groove forming part of the cooling circuit.
  • the cooling circuit thus makes it possible to limit not only the heating of the target gas contained in the cavity but also of the window during an irradiation of the target gas contained in the cavity.
  • the inlet and the outlet of the canal open into the throat.
  • the cooling circuit is for example non-cryogenic. It contains for example a coolant, for example a cooling water, which circulates in the circuit.
  • the cooling circuit comprises a cooling fluid inlet, for example near the opening of the cavity.
  • the cooling fluid inlet comprises a conduit communicating with the channel.
  • the cooling fluid inlet is configured to circulate cooling fluid on the one hand in the helical portion of the channel, which surrounds the cavity configured to contain the gas to be irradiated, and on the other hand in the groove located opposite a periphery of the window.
  • the cooling circuit also includes a cooling fluid extraction.
  • the extraction of the cooling fluid is for example positioned next to the cooling fluid inlet.
  • the arrival and / or extraction of cooling fluid communicate with the channel between the groove and the helical portion of the channel.
  • the front surface of the body is orthogonal to a median central axis of the frustoconical section of the cavity and / or to an axis of propagation of the particle beam emitted by the particle accelerator.
  • the flange-support forms a mechanical connection interface allowing both the maintenance of the window and the sealing of the interfaces between the coolant, the ambient air, the secondary vacuum (of the particle accelerator) and the target gas. (Of the cavity), for example by compression joints, for example O-rings.
  • seals are positioned between a surface of the flange support and a surface of the corresponding body.
  • the mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator support-flange is configured to maintain the vacuum tightness of the beam line.
  • the mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator comprises for example a ring and a seal, for example an O-ring.
  • the ring and the seal are, for example, held in the flange support.
  • the window is inserted between the body and the support-flange, and for example, the support-flange is fixed screwed on the body.
  • the front surface of the body has a seal, for example an O-ring
  • a seal for example an O-ring
  • / or the flange holder has a seal, for example an O-ring, possibly located opposite the seal of the front surface of the body.
  • At least the thin sheet is jammed, compressed, between the seal of the body and the seal of the support-flange. This makes it possible, for example, to promote a seal between the cooling circuit, the target gas and the vacuum on the particle accelerator side when the system is mounted on the particle accelerator.
  • the body comprises a passage communicating in the cavity through the bottom of the cavity, the passage being configured to fill the gas cavity and empty the cavity of said gas.
  • the bottom of the cavity has a concave surface.
  • the surface is for example rounded and concave.
  • the body is made of AS7G6 aluminum alloy.
  • the body is made by an additive manufacturing process, for example by selective laser melting (SLM process, “Selective Laser Melting”).
  • SLM process selective laser melting
  • the cooling circuit in a wall of the body, for example at least parts of the cooling fluid circulation channel closest to the window and / or an internal surface of the body (c that is to say a wall of the cavity), and / or to vary the shape of a duct, for example between a section of circular shape and a section of rectangular shape, to optimize heat exchange.
  • the targeting system is possibly inscribed in a maximum size of about 50 x 63 x 120 mm.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a targeting system according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view of the system of FIG. 1 along a vertical plane (not shown),
  • FIG. 3 is an exploded view of the system of FIGS. 1 and 2
  • FIG. 4 shows an example of a temperature field (target heating) in degrees Celsius (° C) obtained by numerical simulation for an exemplary implementation of the system of FIGS. 1 to 3.
  • Figures 1 to 4 illustrate a gas targeting system 100 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the gas targeting system 100 comprises here:
  • a cavity 120 configured to contain a target gas to be irradiated with a particle beam F emitted by a particle accelerator (not shown), the cavity 120 comprising at least one frustoconical section 121, a bottom 122 closing a broad base of the section 121 of frustoconical shape and an opening 12, opposite the bottom 122 relative to the section 121 of frustoconical shape, forming an inlet for at least a portion of the particle beam F enters the cavity 120;
  • a cooling circuit 130 having at least one channel 140 which has an inlet 141 and an outlet 142 and surrounds at least a portion of the cavity 120;
  • a window 150 positioned opposite the opening 12 of the cavity 120 for closing the cavity, permeable to protons to allow proton introduction of the particle beam F emitted by the particle accelerator into the cavity, the window 150 having a thin sheet 151, permeable to at least a portion of the particle beam F emitted by the particle accelerator and a support grid 152, configured to withstand pressure differences between an interior of the cavity 120 and an outside of the targeting system 100, with the thin sheet 151 positioned between the support grid 152 and the cavity 120; and a support-flange 160 which holds the window 150 and is hermetically fixed to the body 1 10, and which has a mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator 170; the flange support 160 is furthermore configured to seal the cavity 120, for example by means of a specific flange 180 described below, and to at least ensure, on the one hand, a seal between an air at outside the targeting system and a cooling fluid circulating in the cooling circuit 130, and secondly a seal between a vacuum formed in a beam line of the
  • Such a gas targeting system is particularly compact, as the figures show.
  • radioisotopes for example 11 C.
  • the body is for example a monobloc element.
  • the body 1 10 here comprises a wall 1 1 1.
  • the wall 1 1 1 delimits the cavity 120 and further comprises here, in its thickness, at least a portion of the cooling circuit.
  • the body 1 10 comprises a flange 180 which has a front surface 181.
  • the flange 180 comprises in particular a raised stud which comprises the front surface 181 and a peripheral surface delimiting a periphery of the stud, here orthogonal to the front surface 181.
  • the flange 180 here has a substantially quadrilateral section, even square, as best illustrated in FIG.
  • the flange 180 comprises, here, four holes 185.
  • Each hole 185 here receives a bolt 186 which makes it possible to assemble the body 1 10 with the flange support 160.
  • the body From the front surface 181, the body has an opening 112 from which the cavity 120 extends.
  • the body 1 10 Around at least a portion of the opening January 12, and hollowed in the front surface 181, the body 1 10 has a groove 182 which, here, constitutes a part of the cooling circuit.
  • the groove 182 preferably has a ring shape and surrounds the opening 1 12.
  • the groove 182 thus allows a cooling of the window 150, at least a portion of the thin sheet 151 is here contiguous, in abutment, on the front surface 181, as is described later.
  • the inlet 141 and the outlet 142 of the channel 140 open into the groove 182, which is why they are designated jointly in FIG.
  • the body has a groove 183, hollowed in the front surface 181 and receiving a seal 184.
  • the seal 184 serves here to support the thin sheet 151 of the window 150, helping to form a tight connection.
  • the flange 180 further comprises here an inlet 187 and a cooling fluid extraction 188 for respectively conveying and extracting cooling liquid in the cooling circuit 130.
  • the arrival 187 and the extraction 188 are of course arbitrarily represented and could obviously be interchanged with respect to each other.
  • junctions with corresponding hoses They include here for example junctions with corresponding hoses.
  • the arrival 187 and / or the extraction 188 comprise for example a conduit communicating with the channel, not visible in the figures.
  • the arrival 187 and the extraction 188 communicate here with the channel 140, behind the entrance 141 and the exit 142 which here open in the groove 182 (in "back” extending here with respect to an introduction of the particle beam F into a cavity).
  • the input 141 and the arrival 187 would be merged and / or the output 142 and the extraction 188 would be merged.
  • the body 1 10 then comprises a main portion 190 which comprises a major part of the cavity 120.
  • the main part 190 is for example cylindrical or in particular here a frustoconical portion which comprises at least the frustoconical section 121 of the cavity 120.
  • the frustoconical main portion 190 of the body 1 10 flares from the flange 180, as the cavity 120 flares out from the opening 1 12 of the body, which also forms the opening 1 12, the inlet, of the cavity 120.
  • a particle beam F can thus be introduced into the cavity 120 to irradiate the gas it contains in use.
  • the body is closed by a bottom 191 which has the bottom 122 of the cavity 120.
  • the bottom 122 of the cavity 120 is for example a rounded and concave surface, for example in the form of a dome.
  • the cavity thus has a drop shape. It has a section increasing from the opening 1 12 to the bottom 122 (where the section narrows in its rounded shape).
  • the bottom 191 of the body 1 10 further comprises a specific passage, which passes through the wall of the body and opens into the cavity 120.
  • the gas targeting system 100 comprises a connection tip 192, for example a conventional connection 1/16 " , introduced into this specific passage and to fill or empty the cavity 120 of target gas.
  • the cavity 120 is formed within the body 1 10, it is surrounded by the wall 1 1 1.
  • the body 1 10 here comprises the channel 140 of the cooling circuit 130.
  • the channel 140 here has a portion of helical shape, starting from the flange 180 of the body and extending towards the back of the body into the bottom 191 of the body, to return to the front part of the body, here also to the flange 180
  • the channel 140 continues between the helical portion to the inlet 141 and outlet 142 which in this case open into the groove 182 of the flange 180 of the body 1 10.
  • the channel 140 is here fed via the arrival 187 and extraction 188 of cooling fluid which communicate with the channel between the inlet 141 and outlet 142 of the channel 140 on the front surface 181 of the body on the one hand and the helicoidal portion of the channel 140 'somewhere else.
  • the channel 140 surrounds the cavity 120 and is positioned as close as possible to the parts heated by an interaction of the particle beam F with the gas contained in the cavity 120, namely in particular the surface of the cavity (ie say an inner surface of the body) and the window 150.
  • the gas targeting system 100 also includes the window 150 which includes the thin sheet 151 and the support grid 152.
  • the window allows both the passage of the protons to the cavity and closes the latter with the support flange 160 described below.
  • the front surface 181 possibly has a recess in which the window 150 is possibly deposited.
  • the window is maintained on the body 1 10 with the support-flange 160, described below, favoring a support of the window on the front surface 181 of the body and to ensure the sealing air / vacuum secondary / Cooling fluid / target gas via the use of seals at the interfaces.
  • the support grid 152 makes it possible to support the thin sheet 151 so as to accept pressure differences between the incident part of the secondary vacuum beam F (grid-support side) and the cavity 120 (thin side). sheet) under gas pressure for example between 20 and 50 bar when the system 100 is used.
  • the thin sheet 151 is positioned between the support grid 152 and the front surface 181 of the body 1 10.
  • the thin sheet 151 here covers at least a portion of the front surface 181, and in particular at least the groove 182 which surrounds at least in part the opening 1 12 of the cavity 120, to be cooled by the same cooling circuit 130 which the one that cools the cavity 120.
  • the thin sheet covers both the opening 1 12, the groove 182 and is supported on the seal 184 located between the opening 1 12 and the groove 182.
  • the support grid 152 is for example made of tungsten or nitride aluminum and has for example a thickness of between about 1 mm and about 3 mm.
  • the support grid 152 has, for example, holes of circular or hexagonal shape.
  • the thin sheet 151 is thin, that is to say it has a thickness equal to or less than 100 ⁇ .
  • a thin sheet of tungsten it has for example a thickness between about 20 ⁇ and about 30 ⁇ ; while for a thin CVD synthetic diamond sheet, it has for example a thickness of between about 70 ⁇ and about 80 ⁇ .
  • the gas targeting system 100 comprises the flange support 160.
  • the flange support 160 is for example a massive element which here has a substantially quadrilateral section, in particular square.
  • holes 161 opposite the holes 185 of the flange 180 to receive the bolts 186 which contribute to fix, tight, the flange support 160 to the flange 180 of the body.
  • the flange support 160 has a groove 162, hollowed in a rear surface of the flange support 160, and receiving a seal 163.
  • the seal 163 of the flange support 160 is thus opposite the seal 184 of the body 1 10.
  • the window 150 is pinched, wedged, between the seal 163 of the support-flange 160 and the seal 184 of the body 1 10.
  • the flange support 160 also has a groove 164 which receives a seal 165.
  • the groove 164 is here cut into a peripheral wall, orthogonal here with a rear surface of the flange support 160 which is hollowed out in the flange support 160.
  • the seal 165 surrounds the rear surface of the flange support 160.
  • peripheral wall of the flange support 160 thus co-operates with the peripheral surface of the raised stud of the flange 180 of the body 1 10.
  • the seal 165 is thus positioned between the peripheral wall of the rear surface of the flange support 160 and the peripheral surface of the raised stud of the flange 180 of the body 1 10.
  • seal 165 surrounds, encloses, the raised stud of the flange 180 of the body 1 10.
  • the seals 163 and 165 of the support flange 160 are thus disposed on either side of the groove 182 of the flange 180 of the body.
  • the flange support 160 is thus configured to seal the cavity 120, for example in cooperation with the flange 180 of the body 1 10, and to at least ensure on the one hand a seal between an air outside the targeting system and the cooling fluid circulating in the cooling circuit 130, and on the other hand a seal between a vacuum formed in a beam line of the particle accelerator and the target gas under pressure contained in the cavity 120 when the system 100 is used.
  • the flange support 160 has a mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator 170.
  • the mechanical interface hooked at the output of a particle accelerator 170 here comprises at least one ring 171 and an O-ring 172.
  • the ring 171 and the O-ring 172 are here embedded in the flange support 160.
  • the flange support 160 comprises, in front-face, a groove 166 which delimits a central block 167.
  • the ring 171 is pressed into the groove 166 and the O-ring 172 encloses the central stud 167.
  • the flange support 160 comprises for example an electronic target identification encoding center 168 which is for example an electronic element configured to identify the target.
  • the electronic target identification encoding center 168 is here inserted into a housing provided for this purpose in a corner of the front face of the support-flange 160 and is for example attached to it by a removable fastening element, such as for example a screw.
  • FIG. 4 shows that, in use, the gas targeting system 100 described previously has a maximum heating at the level of the window 150 which is less than 515 ° C., in particular of the order of 478-512 ° C., while the outer surface, the casing, of the system 100 remains at a temperature below about 85 ° C, in particular between about
  • a surface of the cavity 120 is maintained at a temperature below about 249 ° C, or even below about 200 ° C by the cooling system.

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Abstract

La présente demande concerne un système de ciblerie à gaz (100) comportant un corps (110), qui comporte une cavité de forme tronconique; un circuit de refroidissement comportant au moins un canal qui entoure au moins une partie de la cavité; une fenêtre, positionnée en vis-à-vis d'une entrée de la cavité pour fermer la cavité, comportant une fine feuille perméable à au moins une partie d'un faisceau de particules émis par un accélérateur de particules et une grille-support configurée pour supporter des différences de pression entre un intérieur de la cavité et un extérieur du système de ciblerie (100), avec la fine feuille positionnée entre la grille-support et la cavité (120); et un support-bride (160) qui maintient la fenêtre et est fixé hermétiquement sur le corps, et qui comporte une interface mécanique d'accroche en sortie d'un accélérateur de particules (170).

Description

Système de ciblerie à gaz pour production de radio-isotopes
La présente demande concerne un système de ciblerie de production de radio-isotopes par irradiation d'un fluide cible gazeux sous pression par un faisceau de particules chargées, en particulier un faisceau à haute énergie, c'est-à-dire d'au moins 1 MeV.
En médecine nucléaire par exemple, la tomographie à émission de positrons est une technique d'imagerie nécessitant des radio-isotopes émetteurs de positrons ou des molécules marquées par ces mêmes radio- isotopes.
Pour produire des radio-isotopes, un système de ciblerie est installé en sortie d'un accélérateur de particules.
Un système de ciblerie comporte par exemple une ou plusieurs cibles à irradier. Chaque cible comporte un précurseur de radio-isotope qui permet de produire le radio-isotope correspondant lorsque le précurseur a été irradié. Le système de ciblerie est donc monté en sortie d'un accélérateur de particules avec une cible dans un axe du faisceau de particules émis par l'accélérateur. Ainsi, le faisceau de particules produit par l'accélérateur de particule peut irradier la cible du système de ciblerie pour produire le radio- isotope.
Cependant, les systèmes de ciblerie de l'état de l'art présentent différents inconvénients.
L'objet de la présente demande vise à proposer un système de ciblerie à gaz amélioré, menant en outre à d'autres avantages.
A cet effet, est proposé selon un premier aspect, un système de ciblerie à gaz comportant :
un corps, qui comporte :
- une cavité configurée pour contenir un gaz cible à irradier avec un faisceau de particules émis par un accélérateur de particules, la cavité comportant au moins un tronçon de forme tronconique, un fond fermant une base large du tronçon de forme tronconique et une ouverture, opposée au fond par rapport au tronçon de forme tronconique, formant une entrée pour qu'au moins une partie du faisceau de particules pénètre dans la cavité ;
- un circuit de refroidissement comportant au moins un canal qui comporte une entrée et une sortie et entoure au moins une partie de la cavité, le canal étant positionné au plus près des parties échauffées par une interaction du faisceau de particules avec le gaz contenu dans la cavité, à savoir par exemple une surface de la cavité et la fenêtre mentionnée ci-dessous ;
- une fenêtre, positionnée en vis-à-vis de l'entrée de la cavité pour fermer la cavité, perméable aux protons pour permettre une introduction de protons du faisceau de particules émis par l'accélérateur de particules dans la cavité, la fenêtre comportant une fine feuille perméable à au moins une partie du faisceau de particules émis par l'accélérateur de particules et une grille-support configurée pour supporter des différences de pression entre un intérieur de la cavité et un extérieur du système de ciblerie, avec la fine feuille positionnée entre la grille-support et la cavité ; et
un support-bride qui maintient la fenêtre et est fixé hermétiquement sur le corps, et qui comporte une interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules ; le support-bride étant en outre configuré pour fermer hermétiquement la cavité et pour au moins assurer d'une part une étanchéité entre un air à l'extérieur du système de ciblerie et un fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement, et d'autre part une étanchéité entre un vide formé dans une ligne faisceau de l'accélérateur de particules et un gaz cible sous pression contenu dans la cavité.
Un tel système de ciblerie de production de radio-isotopes gazeux qui comporte une telle cavité qui accueille le gaz cible et qui est suffisamment refroidie grâce à un tel circuit de refroidissement, permet ainsi les réactions nucléaires nécessaires entre ledit gaz cible et les protons incidents dans un volume plus compact.
En particulier, le circuit de refroidissement est par exemple unique pour refroidir à la fois la cavité et au moins la fine feuille de la fenêtre. Un tel système de ciblehe à gaz pour produire des radio-isotopes permet en outre une plus grande stabilité de production des radio-isotopes et une utilisation à des pressions plus importantes qu'à l'accoutumé, notamment grâce au circuit de refroidissement qui a été amélioré.
Une longueur de la cavité, c'est-à-dire une distance entre l'entrée et le fond de la cavité, peut alors être réduite, tout en ayant une forme de « cône inversé » qui tient compte des phénomènes de divergence du faisceau de protons lorsqu'il entre en collision avec le gaz cible.
Cette réduction de la longueur dépend néanmoins du différentiel de pression. Dans un exemple de réalisation, il est par exemple possible de doubler la pression en diminuant de moitié cette longueur, c'est-à-dire qu'elle passe par exemple d'environ 180 mm à environ 90 mm.
Le système présente ainsi une compacité réduite par rapport aux systèmes de l'art antérieur ce qui permet une augmentation de l'efficacité des équipements de radioprotection car il permet de positionner ces équipements au plus près des zones de réactions nucléaires et d'augmenter si besoin des épaisseurs de matériaux constitutifs de ces équipements pour un encombrement extérieur identique.
Dans un exemple de mise en œuvre, le système de ciblerie est un système de ciblerie de production de radio-isotopes 11C par irradiation d'un gaz cible par un faisceau de particules chargées émis par un accélérateur de particules.
De préférence, la cavité est configurée pour comporter un gaz cible sous une pression comprise entre environ 15 bars (1 ,5 MPa - mégapascal) et environ 50 bars (5 MPa), voire entre environ 20 bars (2 MPa) et environ 50 bars, voire entre environ 40 bars (4 MPa) et environ 50 bars.
Une pression de gaz cible d'au moins 40 bars permet par exemple de diminuer sensiblement la profondeur de la cavité nécessaire pour stopper le faisceau de particules.
Dans un exemple de mise en œuvre, la cavité comporte un gaz cible qui comporte au moins un précurseur de radio-isotope 11C (carbone 1 1 ). De préférence, l'au moins un précurseur de radio-isotope 1 1C comporte du gaz azote (14N).
Selon un exemple particulièrement commode, la fenêtre comporte un assemblage brasé composé de la fine feuille positionnée en entrée de la cavité, permettant aux particules chargées de pénétrer dans la cavité, et de la grille- support, percée, qui sert de support structural à la fine feuille, configurée pour supporter un différentiel de pression créé de part et d'autre de la fenêtre pendant une utilisation du système, c'est-à-dire entre le vide de l'accélérateur de particules et la pression du gaz remplissant la cavité.
La grille-support comporte par exemple des perçages équidistants et/ou des ouvertures de forme hexagonale, par exemple en nid d'abeille.
La grille-support présente par exemple un ratio surfacique vide / matière compris entre environ 70% et environ 90%, de préférence entre environ 72% et environ 85%.
La grille-support est par exemple en tungstène ou en nitrure l'aluminium.
La grille-support a par exemple une épaisseur comprise entre environ 1 mm (millimètre) et environ 3 mm.
La fine feuille est de faible épaisseur, c'est-à-dire qu'elle a une épaisseur égale ou inférieure à 100 μιτι, voire 80 μιτι, voire 30 μιτι, voire même 20 μιτι, par exemple selon le matériau choisi.
La fine feuille est par exemple en tungstène ; elle a alors par exemple une épaisseur comprise entre environ 20 μιτι et environ 30 μιτι.
Selon un autre exemple, la fine feuille est en diamant synthétique CVD (« Chemical Vapor Déposition »), c'est-à-dire en diamant synthétique obtenu par un procédé de dépose chimique en phase vapeur ; elle a alors par exemple une épaisseur comprise entre environ 70 μιτι et environ 80 μιτι.
Par exemple, le canal du circuit de refroidissement est formé dans une paroi du corps.
Dans un exemple de réalisation privilégié, le canal du circuit de refroidissement comporte au moins une portion hélicoïdale qui entoure au moins une partie de la cavité. Et par exemple, la portion hélicoïdale s'étend depuis l'entrée du canal, entoure au moins une partie de la cavité jusqu'au fond de la cavité, puis entoure encore au moins une partie de la cavité depuis le fond jusqu'à la sortie du canal.
Dans un exemple de réalisation, le corps comporte une surface avant qui forme une surface d'appui pour au moins une partie de la fine feuille de la fenêtre.
Dans un exemple particulier, à la fois l'entrée et la sortie du canal débouchent à la surface avant du corps.
Dans un exemple de réalisation intéressant, le corps comporte une gorge, creusée dans la surface avant du corps, entourant au moins en partie l'entrée de la cavité ; la gorge formant une partie du circuit de refroidissement.
Le circuit de refroidissement permet ainsi de limiter non seulement échauffement du gaz-cible contenu dans la cavité mais aussi de la fenêtre au cours d'une irradiation du gaz-cible contenu dans la cavité.
Par exemple, l'entrée et la sortie du canal débouchent dans la gorge.
Le circuit de refroidissement est par exemple non-cryogénique. Il contient par exemple un liquide de refroidissement, par exemple une eau de refroidissement, qui circule dans le circuit.
Par exemple, le circuit de refroidissement comporte une arrivée de fluide de refroidissement, par exemple à proximité de l'ouverture de la cavité.
Dans un exemple de réalisation, l'arrivée de fluide de refroidissement comporte un conduit communiquant avec le canal.
Et par exemple, l'arrivée de fluide de refroidissement est configurée pour faire circuler du fluide de refroidissement d'une part dans la portion hélicoïdale du canal, qui entoure la cavité configurée pour contenir le gaz à irradier, et d'autre part dans la gorge située en vis à vis d'une périphérie de la fenêtre.
Dans un autre exemple, le circuit de refroidissement comporte aussi une extraction de fluide de refroidissement.
L'extraction du fluide de refroidissement est par exemple positionnée à côté de l'arrivée de fluide de refroidissement. Dans un exemple de réalisation privilégié, l'arrivée et/ou l'extraction de fluide de refroidissement communiquent avec le canal entre la gorge et la portion hélicoïdale du canal.
De préférence, la surface avant du corps est orthogonale à un axe médian, central, du tronçon tronconique de la cavité et/ou à un axe de propagation du faisceau de particules émis par l'accélérateur de particules.
Le support-bride forme une interface mécanique de connexion permettant à la fois le maintien de la fenêtre et les étanchéités des interfaces entre le liquide de refroidissement, l'air ambiant, le vide secondaire (de l'accélérateur de particules) et le gaz cible (de la cavité), par exemple par compression de joints, par exemple de joints toriques.
Des joints sont par exemple positionnés entre une surface du support-bride et une surface du corps correspondante.
Dans un exemple particulier, l'interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules du support-bride est configurée pour maintenir l'étanchéité du vide de la ligne faisceau.
L'interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules comporte par exemple une bague et un joint, par exemple un joint torique. La bague et le joint sont par exemple maintenus dans le support-bride.
Dans un exemple particulièrement intéressant, la fenêtre est insérée entre le corps et le support-bride, et par exemple, le support-bride est fixé vissé sur le corps. Ceci permet de démonter et/ou remonter la fenêtre facilement pour son remplacement par simple dévissage et/ou vissage, par exemple de vis de serrage, par exemple quatre vis, d'au moins une partie du support-bride.
Par exemple, la surface avant du corps comporte un joint, par exemple un joint torique, et/ou le support-bride comporte un joint, par exemple un joint torique, possiblement situé en face du joint de la surface avant du corps.
Le cas échéant, au moins la fine feuille est coincée, comprimée, entre le joint du corps et le joint du support-bride. Ceci permet par exemple de favoriser une étanchéité entre le circuit de refroidissement, le gaz cible et le vide côté accélérateur de particules lorsque le système est monté sur l'accélérateur de particules.
Dans un exemple de réalisation, le corps comporte un passage communiquant dans la cavité à travers le fond de la cavité, le passage étant configuré pour remplir la cavité de gaz et vider la cavité dudit gaz.
Dans un autre exemple de réalisation, le fond de la cavité comporte une surface concave. La surface est par exemple arrondie et concave.
Dans un exemple de réalisation particulièrement commode, le corps est réalisé en alliage d'aluminium AS7G6.
Dans un autre exemple de réalisation particulièrement commode, le corps est réalisé par un procédé de fabrication additive, par exemple par fusion laser sélective (procédé SLM, « Sélective Laser Melting »).
Il est ainsi particulièrement facile d'intégrer le circuit de refroidissement dans une paroi du corps, par exemple au moins des parties du canal de circulation du fluide de refroidissement au plus proche de la fenêtre et/ou d'une surface interne du corps (c'est-à-dire une paroi de la cavité), et/ou de faire varier la forme d'un conduit, par exemple entre une section de forme circulaire et une section de forme rectangulaire, pour optimiser les échanges thermiques.
Par exemple, le système de ciblerie est possiblement inscrit dans un encombrement maximal d'environ 50 x 63 x 120 mm.
L'invention, selon un exemple de réalisation, sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 montre une vue en perspective d'un système de ciblerie selon un exemple de réalisation de la présente invention,
La figure 2 est une vue en coupe du système de la figure 1 selon un plan vertical (non représenté),
La figure 3 est vue en éclaté du système des figures 1 et 2, et La figure 4 montre un exemple de champ de température (échauffement de la ciblerie) en degrés Celsius (°C) obtenu par simulation numérique pour un exemple de mise en œuvre du système des figures 1 à 3.
Les éléments identiques représentés sur les figures précitées sont identifiés par des références numériques identiques.
Les figures 1 à 4 illustrent un système de ciblerie à gaz 100 selon un exemple de réalisation de l'invention.
En référence aux figures 1 et 2, le système de ciblerie à gaz 100 comporte ici :
- un corps 1 10, qui comporte :
- une cavité 120 configurée pour contenir un gaz cible à irradier avec un faisceau de particules F émis par un accélérateur de particules (non représenté), la cavité 120 comportant au moins un tronçon 121 de forme tronconique, un fond 122 fermant une base large du tronçon 121 de forme tronconique et une ouverture 1 12, opposée au fond 122 par rapport au tronçon 121 de forme tronconique, formant une entrée pour qu'au moins une partie du faisceau de particules F pénètre dans la cavité 120 ;
- un circuit de refroidissement 130 comportant au moins un canal 140 qui comporte une entrée 141 et une sortie 142 et entoure au moins une partie de la cavité 120 ;
- une fenêtre 150, positionnée en vis-à-vis de l'ouverture 1 12 de la cavité 120 pour fermer la cavité, perméable aux protons pour permettre une introduction de protons du faisceau de particules F émis par l'accélérateur de particules dans la cavité, la fenêtre 150 comportant une fine feuille 151 , perméable à au moins une partie du faisceau de particules F émis par l'accélérateur de particules et une grille-support 152, configurée pour supporter des différences de pression entre un intérieur de la cavité 120 et un extérieur du système de ciblerie 100, avec la fine feuille 151 positionnée entre la grille-support 152 et la cavité 120 ; et - un support-bride 160 qui maintient la fenêtre 150 et est fixé hermétiquement sur le corps 1 10, et qui comporte une interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules 170 ; le support-bride 160 étant en outre configuré pour fermer hermétiquement la cavité 120, par exemple à l'aide d'une bride spécifique 180 décrite ci-après, et pour au moins assurer d'une part une étanchéité entre un air à l'extérieur du système de ciblerie et un fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement 130, et d'autre part une étanchéité entre un vide formé dans une ligne faisceau de l'accélérateur de particules et le gaz cible sous pression contenu dans la cavité 120.
Un tel système de ciblerie à gaz est particulièrement compact, comme les figures permettent de le constater.
Il est notamment destiné à la production de radio-isotopes, par exemple de 11C.
Le corps est par exemple un élément monobloc.
Il est par exemple réalisé en alliage d'aluminium AS7G6, en particulier par un procédé de fabrication additive, par exemple par fusion laser sélective (procédé SLM, « Sélective Laser Melting ») ce qui permet de réaliser simultanément la cavité 120 qu'il contient ainsi que le circuit de refroidissement qui est avantageusement formé au sein d'une paroi du corps comme décrit ci- dessous.
En effet, le corps 1 10 comporte ici une paroi 1 1 1 .
La paroi 1 1 1 délimite la cavité 120 et comporte en outre ici, dans son épaisseur, au moins une partie du circuit de refroidissement.
En partie avant, ici à gauche sur les figures, le corps 1 10 comporte une bride 180 qui comporte une surface avant 181 .
Dans le présent exemple de réalisation, la bride 180 comporte notamment un plot en relief qui comporte la surface avant 181 et une surface périphérique, délimitant un pourtour du plot, ici orthogonale à la surface avant 181 .
La bride 180 a ici une section sensiblement quadrilatérale, voire carrée, comme l'illustre mieux la figure 3. La bride 180 comporte, ici, quatre trous 185. Chaque trou 185 reçoit ici un boulon 186 qui permet d'assembler le corps 1 10 avec le support- bride 160.
Depuis la surface avant 181 , le corps comporte une ouverture 1 12 depuis laquelle s'étend la cavité 120.
Autour d'au moins une partie de l'ouverture 1 12, et creusée dans la surface avant 181 , le corps 1 10 comporte une gorge 182 qui, ici, constitue une partie du circuit de refroidissement. La gorge 182 a toutefois de préférence une forme d'anneau et entoure l'ouverture 1 12.
La gorge 182 permet ainsi un refroidissement de la fenêtre 150 dont au moins une partie de la fine feuille 151 est ici accolée, en appui, sur la surface avant 181 , comme ceci est décrit ultérieurement.
Dans le présent exemple de réalisation, l'entrée 141 et la sortie 142 du canal 140 débouchent dans la gorge 182, ce pourquoi elles sont désignées conjointement sur la figure 2.
En outre ici, entre la gorge 182 et l'ouverture 1 12, le corps comporte un sillon 183, creusé dans la surface avant 181 et recevant un joint 184. Le joint 184 sert d'ici d'appui à la fine feuille 151 de la fenêtre 150, contribuant à former une liaison étanche.
Enfin, la bride 180 comporte en outre ici une arrivée 187 et une extraction 188 de fluide de refroidissement pour respectivement acheminer et extraire du liquide de refroidissement dans le circuit de refroidissement 130.
Dans l'exemple représenté, l'arrivée 187 et l'extraction 188 sont bien entendu représentées de façon arbitraire et pourraient évidemment être interverties l'une par rapport à l'autre.
Elles comportent ici par exemple des jonctions avec des flexibles correspondants.
L'arrivée 187 et/ou l'extraction 188 comportent par exemple un conduit communiquant avec le canal, non visible sur les figures.
En particulier, l'arrivée 187 et l'extraction 188 communiquent ici avec le canal 140, en arrière de l'entrée 141 et de la sortie 142 qui ici débouchent dans la gorge 182 (en « arrière » s'étendant ici par rapport à une introduction du faisceau de particule F dans a cavité).
Selon un autre exemple de réalisation, l'entrée 141 et l'arrivée 187 seraient confondues et/ou la sortie 142 et l'extraction 188 seraient confondues.
A partir de la bride 180, le corps 1 10 comporte ensuite une partie principale 190 qui comporte une majeure partie de la cavité 120. La partie principale 190 est par exemple cylindrique ou en particulier ici une partie tronconique qui comporte au moins le tronçon 121 tronconique de la cavité 120.
Ainsi, la partie principale 190, tronconique, du corps 1 10 s'évase depuis la bride 180, comme la cavité 120 s'évase depuis l'ouverture 1 12 du corps, qui forme également l'ouverture 1 12, l'entrée, de la cavité 120.
L'ouverture 1 12, de forme circulaire, a donc un diamètre inférieur à celui de toute section, circulaire, du tronçon 121 tronconique de la cavité.
Par l'ouverture 1 12, un faisceau de particules F peut ainsi être introduit dans la cavité 120 pour irradier le gaz qu'elle contient en service.
Enfin, le corps est clos par un fond 191 qui comporte le fond 122 de la cavité 120.
Le fond 122 de la cavité 120 est par exemple une surface arrondie et concave, par exemple en forme de dôme.
Partant de l'ouverture 1 12, la cavité a ainsi une forme de goutte. Elle comporte une section croissante depuis l'ouverture 1 12 jusqu'au fond 122 (où la section se rétrécie de par sa forme arrondie).
Le fond 191 du corps 1 10 comporte en outre un passage spécifique, qui traverse la paroi du corps et débouche dans la cavité 120. Le système de ciblerie à gaz 100 comporte un embout de connexion 192, par exemple un raccord classique 1/16", introduit dans ce passage spécifique et permettant de remplir ou vider la cavité 120 de gaz cible.
Comme mentionné précédemment, la cavité 120 est formée au sein du corps 1 10, elle est entourée par la paroi 1 1 1 .
Dans la paroi 1 1 1 du corps 1 10, principalement dans la partie de la paroi 1 1 1 qui entoure la cavité 120, le corps 1 10 comporte ici le canal 140 du circuit de refroidissement 130. Le canal 140 a ici une portion de forme hélicoïdale, débutant depuis la bride 180 du corps puis s'étendant vers l'arrière du corps jusque dans le fond 191 du corps, pour revenir en partie avant du corps, ici également à la bride 180. Le canal 140 se poursuit entre la portion hélicoïdale jusqu'aux entrée 141 et sortie 142 qui ici débouchent dans la gorge 182 de la bride 180 du corps 1 10.
Le canal 140 est ici alimenté via les arrivée 187 et extraction 188 de fluide de refroidissement qui communiquent avec le canal entre les entrée 141 et sortie 142 du canal 140 en surface avant 181 du corps d'une part et la portion hélicoïdale du canal 140 d'autre part.
Ainsi, le canal 140 entoure la cavité 120 et est positionné au plus près des parties échauffées par une interaction du faisceau de particules F avec le gaz contenu dans la cavité 120, à savoir notamment la surface de la cavité (c'est-à-dire une surface interne du corps) et la fenêtre 150.
Comme mentionné précédemment, le système de ciblerie à gaz 100 comporte aussi la fenêtre 150 qui comporte la fine feuille 151 et la grille-support 152.
La fenêtre permet à la fois le passage des protons vers la cavité et ferme hermétiquement cette dernière à l'aide du support-bride 160 décrit ci- après.
Pour faciliter un positionnement de la fenêtre 150, la surface avant 181 comporte possiblement une empreinte en creux dans laquelle la fenêtre 150 est possiblement déposée.
De préférence la fenêtre est maintenue sur le corps 1 10 à l'aide du support-bride 160, décrit ci-après, favorisant un appui de la fenêtre sur la surface avant 181 du corps et permettant de garantir les étanchéités air / vide secondaire / fluide de refroidissement / gaz cible via l'utilisation de joints aux interfaces.
La grille-support 152 permet de soutenir la fine feuille 151 de manière à accepter des différences de pression entre la partie incidente du faisceau F sous vide secondaire (côté grille-support) et la cavité 120 (côté fine feuille) sous pression de gaz compris par exemple entre 20 et 50 bars lorsque le système 100 est utilisé.
La fine feuille 151 est positionnée entre la grille-support 152 et la surface avant 181 du corps 1 10. La fine feuille 151 recouvre ici au moins une partie de la surface avant 181 , et en particulier au moins la gorge 182 qui entoure au moins en partie l'ouverture 1 12 de la cavité 120, pour pouvoir être refroidie par le même circuit de refroidissement 130 qui celui qui refroidit la cavité 120.
Ainsi, ici, la fine feuille recouvre à la fois l'ouverture 1 12, la gorge 182 et est en appui sur le joint 184 situé entre l'ouverture 1 12 et la gorge 182.
La grille-support 152 est par exemple en tungstène ou en nitrure l'aluminium et a par exemple une épaisseur comprise entre environ 1 mm et environ 3 mm.
La grille-support 152 a par exemple des perçages de forme circulaire ou hexagonale.
La fine feuille 151 est de faible épaisseur, c'est-à-dire qu'elle présente une épaisseur égale ou inférieure à 100 μιτι.
Par exemple, pour une fine feuille en tungstène, elle a par exemple une épaisseur comprise entre environ 20 μιτι et environ 30 μιτι ; tandis que pour une fine feuille en diamant synthétique CVD, elle a par exemple une épaisseur comprise entre environ 70 μιτι et environ 80 μιτι.
Enfin, le système de ciblerie à gaz 100 comporte le support- bride 160.
Le support-bride 160 est par exemple un élément massif qui a ici une section sensiblement quadrilatérale, en particulier carrée.
Il comporte ici des trous 161 en vis-à-vis des trous 185 de la bride 180 pour recevoir les boulons 186 qui contribuent à fixer, serré, le support- bride 160 à la bride 180 du corps.
Le support-bride 160 comporte un sillon 162, creusé dans une surface arrière du support-bride 160, et recevant un joint 163.
Dans le présent exemple de réalisation, le joint 163 du support- bride 160 est ainsi en vis-à-vis du joint 184 du corps 1 10. Ainsi, la fenêtre 150 est pincée, coincée, entre le joint 163 du support-bride 160 et le joint 184 du corps 1 10.
Pour sécuriser d'avantage une étanchéité du circuit de refroidissement, le support-bride 160 comporte aussi un sillon 164 qui reçoit un joint 165.
Le sillon 164 est ici creusé dans une paroi périphérique, ici orthogonale à surface arrière du support-bride 160 qui est formée en creux dans le support-bride 160. Ainsi, le joint 165 entoure la surface arrière du support bride 160.
La paroi périphérique du support-bride 160 coopère ainsi avec la surface périphérique du plot en relief de la bride 180 du corps 1 10.
Le joint 165 est ainsi positionné entre la paroi périphérique de la surface arrière du support-bride 160 et la surface périphérique du plot en relief de la bride 180 du corps 1 10.
II est donc également possible de considérer que le joint 165 entoure, enserre, le plot en relief de la bride 180 du corps 1 10.
Les joints 163 et 165 du support-bride 160 sont ainsi disposés de part et d'autre de la gorge 182 de la bride 180 du corps.
Le support-bride 160 est ainsi configuré pour fermer hermétiquement la cavité 120, par exemple en coopération avec la bride 180 du corps 1 10, et pour au moins assurer d'une part une étanchéité entre un air à l'extérieur du système de ciblerie et le fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement 130, et d'autre part une étanchéité entre un vide formé dans une ligne faisceau de l'accélérateur de particules et le gaz cible sous pression contenu dans la cavité 120 lorsque le système 100 est utilisé.
Enfin, le support-bride 160 comporte une interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules 170.
Dans le présent exemple de réalisation, l'interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules 170 comporte ici au moins une bague 171 et un joint torique 172.
En particulier, la bague 171 et le joint torique 172 sont ici incrustés dans le support-bride 160. A cet effet, le support-bride 160 comporte, en face-avant, une gorge 166 qui délimite un plot central 167.
La bague 171 est enfoncée dans la gorge 166 et le joint torique 172 enserre le plot central 167.
Enfin, le support-bride 160 comporte par exemple un centre électronique d'encodage d'identification de cible 168 qui est par exemple un élément électronique configuré pour identifier la cible.
Le centre électronique d'encodage d'identification de cible 168 est ici inséré dans un logement prévu à cet effet dans un coin de la face avant du support-bride 160 et y est par exemple attaché par un élément de fixation amovible, comme par exemple une vis.
La figure 4 permet de constater qu'en service, le système de ciblerie à gaz 100 décrit précédemment présente un échauffement maximal au niveau de la fenêtre 150 qui est inférieur à 515°C, notamment de l'ordre de 478-512°C, tandis que la surface extérieure, l'enveloppe, du système 100, demeure à une température inférieure à environ 85°C, en particulier comprise entre environ
51 °C et environ 84°C. Une surface de la cavité 120 est quant à elle maintenue à une température inférieure à environ 249°C, voire inférieure à environ 200°C par le système de refroidissement.
* * *

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de ciblerie à gaz (100) comportant :
un corps (1 10), qui comporte :
une cavité (120) configurée pour contenir un gaz cible à irradier avec un faisceau de particules (F) émis par un accélérateur de particules, la cavité (120) comportant au moins un tronçon (121 ) de forme tronconique, un fond (122) fermant une base large du tronçon de forme tronconique et une ouverture (1 12), opposée au fond par rapport au tronçon de forme tronconique, formant une entrée pour qu'au moins une partie du faisceau de particules pénètre dans la cavité ;
un circuit de refroidissement (130) comportant au moins un canal (140) qui comporte une entrée (141 ) et une sortie (142) et entoure au moins une partie de la cavité (120) ;
une fenêtre (150), positionnée en vis-à-vis de l'entrée de la cavité pour fermer la cavité, perméable aux protons pour permettre une introduction de protons du faisceau de particules (F) émis par l'accélérateur de particules dans la cavité, la fenêtre comportant une fine feuille (151 ) perméable à au moins une partie du faisceau de particules émis par l'accélérateur de particules et une grille-support (152) configurée pour supporter des différences de pression entre un intérieur de la cavité et un extérieur du système de ciblerie, avec la fine feuille (151 ) positionnée entre la grille-support (152) et la cavité (120) ; et - un support-bride (160) qui maintient la fenêtre (150) et est fixé hermétiquement sur le corps (1 10), et qui comporte une interface mécanique d'accroché en sortie d'un accélérateur de particules (170) ; le support-bride (160) étant en outre configuré pour fermer hermétiquement la cavité (120) et pour au moins assurer d'une part une étanchéité entre un air à l'extérieur du système de ciblerie et un fluide de refroidissement circulant dans le circuit de refroidissement (130), et d'autre part une étanchéité entre un vide formé dans une ligne faisceau de l'accélérateur de particules et un gaz cible sous pression contenu dans la cavité (120).
2. Système (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le canal (140) du circuit de refroidissement est formé dans une paroi (1 1 1 ) du corps.
3. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal (140) du circuit de refroidissement comporte au moins une portion hélicoïdale qui entoure au moins une partie de la cavité (120).
4. Système (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion hélicoïdale s'étend depuis l'entrée (141 ) du canal, entoure au moins une partie de la cavité (120) jusqu'au fond (122) de la cavité, puis entoure encore au moins une partie de la cavité (120) depuis le fond (122) jusqu'à la sortie (142) du canal.
5. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la grille-support (152) présente un ratio surfacique vide / matière compris entre environ 70% et environ 90%.
6. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la grille-support (152) est en tungstène ou en nitrure l'aluminium.
7. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la grille-support (152) a une épaisseur comprise entre environ 1 mm et environ 3 mm.
8. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la fine feuille (151 ) a une épaisseur égale ou inférieure à
100 μιτι, voire 80 μιτι, voire 30 μιτι, voire même 20 μιτι.
9. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la fine feuille (151 ) est en tungstène ou en diamant synthétique.
10. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps (1 10) comporte une surface avant (181 ) qui forme une surface d'appui pour au moins une partie de la fine feuille (151 ) de la fenêtre (150).
1 1 . Système (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps (1 10) comporte une gorge (182), creusée dans la surface avant (181 ), entourant au moins en partie l'entrée de la cavité ; la gorge (182) formant une partie du circuit de refroidissement (130).
12. Système (100) selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce qu'à la fois l'entrée (141 ) et la sortie (142) du canal (140) débouchent dans la gorge (182).
13. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la fenêtre (150) est insérée entre le corps (1 10) et le support-bride (160).
14. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le fond (122) de la cavité comporte une surface concave.
15. Système (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le corps est réalisé en alliage d'aluminium AS7G6 et/ou par un procédé de fabrication additive.
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