ES2436010A1 - Ciclotrón clásico superconductor compacto - Google Patents

Abstract

Ciclotrón clásico superconductor compacto de focalización débil fundamentalmente orientado a la producción de isótopos. Comprende al menos dos piezas de material magnético (1) que actúan como polos magnéticos y como circuito de retorno magnético, situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio (2) del ciclotrón, al menos dos bobinas (3) superconductoras situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio (2) del ciclotrón alojadas en las piezas de material magnético (1), una cámara de vacío (12) con una entrada de partículas a acelerar con al menos dos electrodos (17, 18), y una cavidad resonante de radiofrecuencia que comprende un conductor interior (15) conectado a uno de los electrodos (18) y un conductor exterior conectado al otro electrodo (17); y las bobinas (3) están rodeadas de al menos un criostato (10) de modo que solo las bobinas (3) trabajan a temperatura criogénica.

Description

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se puede incluir en el campo técnico de los ciclotrones. Concretamente describe una invención relacionada con los ciclotrones cásicos superconductores compactos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El número total de ciclotrones existentes está aumentando gradualmente en todo el mundo para poder satisfacer las necesidades crecientes de la medicina nuclear. Los ciclotrones son la herramienta principal para la producción de los radioisótopos empleados en técnicas de imagen médica avanzada, siendo el 18F y otros isótopos de vida más corta como el 11C los comúnmente utilizados en procedimientos de tomografía por emisión de positrones, PET. En los últimos tiempos, usuarios clínicos han expresado su interés en máquinas compactas y ligeras que les proporcionen mono-dosis y que puedan ser instaladas en hospitales sin necesidad de hacer arduas modificaciones en infraestructuras ya existentes. Sin embargo, los ciclotrones convencionales necesitan un yugo de hierro muy pesado. El diseño de un ciclotrón superconductor permite reducir considerablemente el tamaño y el peso de esta máquina.

Los ciclotrones son aceleradores de partículas cargadas. En el interior de los mismos actúa un campo magnético de valor casi constante que mantiene a los iones en trayectorias circulares de radio creciente con su energía. En ciertos lugares de la trayectoria de los iones, unos pares de electrodos generan un campo eléctrico que produce un incremento en la energía de los iones igual a la diferencia de potencial de los electrodos en el momento de paso de los mismos. Si la sintonía entre la frecuencia de giro de los iones y la oscilación del campo de los electrodos es la correcta, los iones experimentan un aumento progresivo de su energía y del radio de giro de su trayectoria hasta que alcanzan la energía deseada.

Los ciclotrones pueden dividirse en diferentes tipos en función de si son superconductores o no, en función del tipo de focalización (fuerte o débil), de la frecuencia de oscilación de la cavidad (fija o variable), del nivel de campo magnético utilizado (superconductor o no), etc.

Los ciclotrones clásicos tienen una frecuencia de oscilación de los campos de aceleración constante. Su campo magnético presenta simetría de revolución y es ligeramente decreciente con el radio, lo que es necesario para la focalización de los iones (focalización débil). La disminución radial del campo magnético y el incremento de masa relativista de los iones al aumentar su energía producen una ligera variación de la frecuencia de giro de los mismos en el interior del ciclotrón. La diferencia entre la frecuencia de giro de los iones (variable) y la del campo de aceleración (fija) reduce la energía máxima que pueden alcanzar los iones, o, a igual energía final deseada incrementa el voltaje mínimo que hay que aplicar a los electrodos de aceleración.

Los ciclotrones isócronos tienen un campo magnético variable en la dirección azimutal. Dicho campo magnético permite la focalización de las partículas incluso con un campo magnético de valor medio creciente con el radio (focalización fuerte). Esto permite compensar el incremento de masa relativista de los iones con el crecimiento radial del campo magnético de forma que no se produzca desfase entre la frecuencia de giro de los iones y la de los campos de aceleración. La necesidad de aplicar un campo magnético con una variación suficiente en la dirección azimutal que permita una focalización correcta de las partículas limita el campo magnético máximo (y por tanto, el tamaño mínimo) que pueden tener estos ciclotrones, pues por debajo de cierto tamaño no es posible tener un término de focalización que proporcione estabilidad al sistema.

Los sincrociclotrones son ciclotrones de focalización débil. Su campo magnético, por tanto, presenta simetría de revolución y es decreciente con el radio. El campo de aceleración tiene una frecuencia variable que se adapta a la variación de la frecuencia de los iones a lo largo de su trayectoria, evitando así el desfase entre el giro de los iones y el campo de aceleración. Sus principales inconvenientes son que producen iones de modo pulsado, lo que reduce la corriente máxima que se puede obtener, y la complejidad del sistema de creación del campo de aceleración de frecuencia variable.

Algunos tipos de ciclotrones están destinados a la producción de radioisótopos, mientras que otros que trabajan con mayor energía se aplican para tratamientos de radioterapia.

Del estado de la técnica se conoce un ciclotrón superconductor compacto de focalización débil que comprende dos bobinas superconductoras situadas en lados opuestos de su plano medio, y comprende unos polos magnéticos que rodean a dichas bobinas y que contienen la cámara de aceleración de las partículas. Los polos magnéticos están en contacto térmico con las bobinas superconductoras y hay un refrigerador criogénico térmicamente acoplado con las bobinas superconductoras y los polos magnéticos. Como los polos magnéticos están en contacto con las bobinas, se enfrían debido a que éstas trabajan a temperatura criogénica. Para evitar pérdidas de calor desde los polos al ambiente, que harían que finalmente se calentaran también las bobinas, se utiliza un criostato que se dispone alrededor de los polos magnéticos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención propone un ciclotrón clásico superconductor, compacto, de focalización débil que tiene la particularidad de que las bobinas están aisladas térmicamente del resto de los componentes del ciclotrón y funcionan a temperatura criogénica. El resto de los componentes del ciclotrón, incluido el material magnético del imán funcionan a temperatura ambiente.

El ciclotrón descrito en la presente invención comprende un sistema magnético que dispone de un electroimán con unas piezas de material magnético que actúan como polos magnéticos, siendo uno un polo superior y otro un polo inferior, y dispone al menos de dos bobinas superconductoras. Comprende asimismo una cámara de vacío independiente del circuito magnético, dentro de la que se crea el campo eléctrico de aceleración. Como se ha comentado, las bobinas están aisladas térmicamente del material magnético del imán y del resto de los componentes. Este aislamiento se consigue gracias a que las bobinas están dispuestas dentro de al menos un criostato, con vacío en su interior, destinado a evitar pérdidas térmicas.

Además, el ciclotrón dispone de sistemas auxiliares de criogenia, de vacío, de alimentación eléctrica, un sistema de diagnósticos de haz, un sistema de inyección de partículas y un sistema de extracción.

El ciclotrón de la presente invención puede emplearse en múltiples aplicaciones, destacando, entre ellas, su uso para la producción de radioisótopos para la producción de radiofármacos para pruebas de diagnosis.

La cámara de vacío está situada en el plano medio del ciclotrón y proporciona el vacío necesario para limitar las pérdidas del haz de partículas por colisiones. En su interior se disponen al menos dos electrodos que originan un campo eléctrico alternante, en los al menos dos huecos que hay entre ellas, un hueco a través del que las partículas pasan de uno de los electrodos a otro y otro hueco por el que las partículas vuelven hacia el primer electrodo. Por otra parte las piezas de material magnético generan un campo magnético perpendicular al campo eléctrico que generan los electrodos.

Las partículas son introducidas a baja energía en la zona central del ciclotrón, dentro de la cámara de vacío, mediante una fuente de partículas, que puede ser parte del ciclotrón o externa. En el interior de la cámara de vacío las partículas están expuestas al campo eléctrico y al campo magnético mencionados y describen una trayectoria en forma de espiral creciente.

El blanco sobre el que se hacen chocar los iones para obtener los isótopos deseados puede estar situado en el interior de la cámara de vacío del ciclotrón o bien fuera de ésta. En caso de que el blanco sea externo, el ciclotrón comprende un dispositivo de extracción de partículas que está situado en el radio de la trayectoria de las partículas correspondiente a una energía de extracción previamente definida. Este dispositivo de extracción desvía los iones de sus trayectorias y los dirige hacia el blanco externo.

Las bobinas trabajan a temperatura criogénica y están debidamente aisladas del resto del ciclotrón para evitar que las piezas de material magnético, que están a temperatura ambiente, cedan calor a las bobinas.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del ciclotrón.

Figura 2.- Muestra una sección del ciclotrón.

Figura 3.- Muestra una vista de sección de una bobina en un criostato.

Figura 4.- Muestra una vista de sección de la cámara de vacío.

Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del ciclotrón con un corte que muestra los elementos que hay dispuestos en el interior.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Seguidamente se describe, con ayuda de las figuras 1 a 5 anteriormente referidas, una realización preferente de la invención.

El ciclotrón de la presente invención, que se aprecia en la figura 1, es un ciclotrón clásico compacto, superconductor y de focalización débil para la producción de isótopos. Comprende un electroimán con al menos dos piezas de material magnético (1) que actúan como polos magnéticos y como circuito de retorno magnético, dispuestos de forma simétrica a ambos lados del plano medio (2) del ciclotrón, al menos dos bobinas (3) superconductoras situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio del ciclotrón, alojadas en las piezas de material magnético (1), una cámara de vacío (12) en cuyo interior se produce un campo resonante de radiofrecuencia que crea el campo eléctrico de aceleración de las partículas. Estos elementos se aprecian en la figura 2 en la que se muestra una vista en sección del ciclotrón que permite observar los elementos que hay en su interior.

Las bobinas (3) están rodeadas de al menos un criostato (10) destinado a evitar pérdidas térmicas. Dicho criostato (10) es el elemento encargado de que las bobinas (3) funcionen a temperatura criogénica y por lo tanto en régimen superconductor. El resto de componentes del ciclotrón no trabajan a temperatura criogénica. Así pues, las piezas de material magnético (1) trabajan a una temperatura que puede considerarse temperatura ambiente ya que no hay transferencia de calor hacia las bobinas (3), que están protegidas con el criostato (10).

El ciclotrón comprende además sistemas auxiliares de criogenia, de vacío y de alimentación eléctrica. Comprende también sistemas de diagnósticos de haz, de inyección, de extracción y el blanco o blancos sobre los que colisionan las partículas aceleradas.

Los dos piezas de material magnético (1) del electroimán tienen una superficie interior (4) con simetría de revolución con picos y valles, diseñados mediante un proceso de optimización que permite obtener el campo magnético deseado en el plano medio, minimizando al mismo tiempo la fuerza magnetomotriz (amperios-vuelta) necesaria en las bobinas (3) para producir el campo magnético. Las piezas de material magnético (1) tienen la función de retornar el campo magnético, limitando el campo magnético disperso en el exterior del ciclotrón. Eventualmente las piezas de material magnético (1) pueden estar divididas en varias porciones para facilitar el montaje del ciclotrón. Dichas piezas de material magnético pueden estar fabricadas en hierro o en algún otro material magnético.

En una realización preferente de la invención, el material superconductor de las bobinas (3) puede ser cable superconductor de baja temperatura crítica como el niobio titanio (NbTi), niobio estaño (Nb3Sn) o niobio aluminio (Nb3Al), así como material superconductor de alta temperatura crítica como Ba2Sr2Ca1Cu2O8, Ba2Sr2Ca1Cu3O10, MgB2, YBa2Cu3O7.

Cada bobina (3) puede montarse en el interior de una carcasa (5) que está destinada a alojar las bobinas (3), posicionarlas correctamente respecto a las piezas de material magnético (1), transmitir las fuerzas soportadas por las bobinas (3). Esta carcasa (5) está a una temperatura que garantiza que las bobinas (3) funcionen en régimen superconductor.

Las carcasas (5) están rodeadas del criostato (10) y se montan sobre las piezas de material magnético (1) mediante unas barras de sujeción (6) que transmiten la carga a dichas piezas de material magnético (1) y facilitan el correcto centrado de las bobinas (3) en ellas.

Las barras de sujeción (6) son una posible fuente de pérdida térmica de la carcasa (5) de las bobinas (3) con el resto de componentes del ciclotrón por lo que están fabricados en un material de muy baja conductividad térmica, como por ejemplo G10 o similar.

Las bobinas (3) deben trabajar a compresión. En la dirección vertical, es decir, perpendicular al plano medio (2) del ciclotrón dicha compresión se garantiza por la fuerza que comprime a las bobinas (3) contra la cara más alejada del plano medio (2). Esta fuerza es la que sufren las bobinas debida al campo magnético y que en el ciclotrón de la presente invención es una fuerza que las repele. En la dirección azimutal y radial, la compresión se garantiza mediante el montaje a presión de una abrazadera (7) de un material de mayor coeficiente de dilatación que la bobina (3) en toda su circunferencia exterior.

La circunferencia interior de la bobina (3) estará en contacto simple con la carcasa (5) pero quedará una holgura a la temperatura de trabajo debido a las diferencias de dilatación térmica. La carcasa (5) comprende en su interior un sistema de chavetas de guiado (8) que impide que debido a esa diferencia de dilataciones se produzca un descentrado de la bobina por causa de la holgura. En la figura 3 se muestra una bobina (3) en una carcasa (5) y se aprecian las chavetas de guiado (8).

En una realización de la invención la carcasa (5) está rodeada de un criostato (10) con vacío en su interior para minimizar las pérdidas térmicas hacia el resto de elementos del ciclotrón. En esta realización preferente una pantalla de radiación (11) se coloca entre la carcasa (5) y la pared del criostato (10) y dicha pantalla de radiación (11) está a una temperatura intermedia entre ambos elementos con lo que ayuda adicionalmente a limitar esas pérdidas. Estos elementos se aprecian también en la figura 3.

En una realización preferente la cámara de vacío (12) se inserta entre los polos (1) del electroimán y es independiente del propio imán, del criostato (10) y de las bobinas (3), como se observa en la figura 2. Así pues no se transmite ninguna carga mecánica, a excepción del propio peso, entre la cámara de vacío (12) y el resto de elementos. La cámara de vacío (12) se dispone dentro de un conducto horizontal practicado en el imán centrado en el plano medio (2) que permite introducir y sacar la cámara de vacío (12) en el conjunto imáncriostato sin tener que mover o desmontar ninguno de los componentes de imán (1), bobinas (3), carcasa (5) de las bobinas, criostato (10) o barras de sujeción (6) de las bobinas del criostato.

En otra realización preferente de la invención la cámara de vacío (12) puede estar formada por las superficies interiores (4) de las piezas de material magnético (1) y eventualmente también del criostato (10).

En la cámara de vacío (12) existe el vacío necesario para limitar las pérdidas del haz de partículas debidas a colisiones. La cámara de vacío (12) dispone de al menos un puerto de vacío (13) para la conexión de una o varias bombas de vacío.

En el interior de la cámara de vacío (12) están montados los electrodos que generan el campo eléctrico y una entrada de la fuente de iones (y la propia fuente de iones en caso de que sea parte del ciclotrón). En una realización de la invención en la que el blanco sobre el que se disparan las partículas aceleradas es externo, en la cámara de vacío (12) se dispone también de un sistema de extracción de partículas.

El ciclotrón puede disponer de un sistema de diagnóstico para medir la corriente del haz para distintas energías.

En el interior de la cámara de vacío (12) se genera el campo de aceleración de los iones. Dicha cámara de vacío se aprecia con claridad en la figura 4 donde se observa cómo en ella se disponen al menos dos electrodos (17,18) entre los que quedan al menos dos huecos

(14) a través de los que las partículas que pasan sufren una aceleración en función de la diferencia de potencial que haya en el hueco (14) en ese momento.

El ciclotrón incluye también una cavidad resonante de radiofrecuencia formada por una línea coaxial con una longitud de cuarto de onda y que comprende un conductor interior (15) y un conductor exterior. El conductor interior (15) está conectado a uno de los electrodos (18). El conductor exterior puede ser un sistema de carcasa o planchas unido a la cara interior de la cámara de vacío (12) o bien ser el propio interior de la cámara de vacío, y está conectado al otro electrodo (17).

En una realización de la invención uno de los electrodos (18) está conectado a un voltaje oscilante a la frecuencia de resonancia y el otro electrodo (17) está conectado a tierra.

De los al menos dos electrodos (17, 18) dispuestos en el interior de la cámara de vacío (12), uno de ellos está conectado al conductor exterior y actúa como electrodo dummy-dee (17), y el otro está conectado al conductor interior (15) y actúa como electrodo dee (18) como se observa en la figura 4.

El voltaje de los huecos (14) se crea en el interior de la cámara de vacío (12) entre los electrodos (17,18). La frecuencia de resonancia se sintoniza a un valor adecuado para que cuando las partículas pasan por los huecos (14) siempre experimenten una aceleración debida al campo de radiofrecuencia, en lugar de un frenado.

El incremento de masa de las partículas por efecto relativista y la disminución del campo magnético con el radio de la trayectoria, necesaria para tener un correcto enfoque vertical, hacen que la frecuencia de giro de las partículas no sea constante a lo largo de la trayectoria. La cámara de vacío (12) se sintoniza a una frecuencia intermedia dentro del rango de frecuencias de giro que experimentan las partículas. Esta diferencia de frecuencias produce un desfase entre partículas y campo de radiofrecuencia que ocasiona la pérdida de parte de las partículas o la imposibilidad de llegar a la energía de las partículas deseada.

El voltaje mínimo aplicado debe ser lo suficientemente grande para que el número total de aceleraciones produzca un desfase total que permita que las partículas sigan recibiendo un campo eléctrico de aceleración hasta que se extraigan o se hagan chocar contra el blanco. Valores de voltaje menores a dicho voltaje mínimo harían a la partícula tener un desfase superior al permitido antes de alcanzar la energía requerida con lo que el campo eléctrico pasaría a tener sentido contrario al deseado y frenaría las partículas.

Cuando el electrodo dee (18) está cargado positivamente, las partículas son aceleradas hacia él a través del hueco (14) por el campo magnético generado entre el electrodo dummy-dee (17) y el electrodo dee (18). Esta partícula recibe un incremento de energía de valor qV0cosq, donde q es la fase del campo eléctrico en el momento en que la partícula pasa a través del hueco (14), V0 es el voltaje máximo entre los electrodos (17, 18) y q la carga de la partícula. Una vez que la partícula entra en el electrodo dee (18), experimenta sólo el campo magnético generado por los polos (1) del imán por lo que la trayectoria de la partícula en el electrodo dee (18) es media circunferencia. Cuando la partícula abandona el electrodo dee (18), la polaridad de dicho electrodo dee (18) se invierte, de modo cuando la partícula entra en el hueco (14) se acelera hacia el electrodo dummy-dee (17).

Este proceso se repite cuando la partícula cierra su trayectoria en el electrodo dummy-dee

(17) para pasar a través del hueco (14) hasta el electrodo dee (18), ganando de nuevo energía en su paso por el hueco (14) e invirtiéndose la polaridad de los electrodos (17, 18) de nuevo, en sincronía con el paso de la partícula. El proceso completo se repite cíclicamente. Cada vez que las partículas atraviesan el hueco (14) ganan energía, con lo que aumenta su velocidad y por tanto aumenta el radio de la siguiente órbita de su trayectoria. Así pues la trayectoria que siguen las partículas inyectadas en el ciclotrón es aproximadamente una espiral creciente.

Las piezas de material magnético (1) junto con la bobina (3) generan un campo magnético que es perpendicular al plano longitudinal de los huecos (14), perpendicular a la superficie del electrodo dee (18) y por tanto, perpendicular al campo eléctrico generado por dicho electrodo dee (18). El campo magnético ejerce una fuerza que es perpendicular tanto a la dirección de movimiento de los iones acelerados como al campo eléctrico. El diámetro de la trayectoria de las partículas depende de la velocidad de la partícula y de la intensidad del campo magnético. Dicho campo magnético causa que la dirección de movimiento de las partículas cambie de forma continuada pero no altera su velocidad por lo que la energía de la partícula no varía.

En el interior de la cámara de vacío (12) hay una entrada de partículas. Dichas partículas pueden proceder de una fuente de iones interna, es decir, que es parte del ciclotrón, o de una fuente de iones externa, es decir no es parte del ciclotrón pero está conectada a él. Esta fuente de partículas introduce las partículas a baja energía en la zona central de la cámara de vacío (12). Estas partículas se ven expuestas al campo eléctrico generado por los electrodos (17, 18) y al campo magnético generado por los dos polos (1) magnéticos que se encuentran en la parte superior y en la parte inferior al plano medio (2) del ciclotrón. En una realización preferente de la invención las partículas que se aceleran son H+ o H-.

Cuando los iones alcanzan la energía deseada se extraen de la cámara de vacío para dirigirlos hacia el blanco contra el que se van a hacer colisionar o bien se hacen colisionar directamente contra un blanco situado en el interior de la cámara de vacío (12).

En caso de que el blanco esté situado fuera de la cámara de vacío (12), el ciclotrón dispone de un dispositivo de extracción, situado en el radio de la trayectoria de las partículas correspondiente con una energía de extracción predefinida. Este dispositivo desvía los iones de sus trayectorias circulares y los dirige hacia el blanco. Puede ser una lámina que extraiga electrones de las partículas invirtiendo el efecto del campo magnético de dichas partículas, un deflector electrostático que desvíe sus trayectorias o una perturbación del campo magnético.

Las superficies de la cámara de vacío (12) que están en contacto con los campos electromagnéticos de radiofrecuencia son de un material de alta conductividad eléctrica, o bien son de cualquier otro material y llevan un recubrimiento de un material de alta conductividad eléctrica de, al menos, cinco veces la profundidad de penetración por efecto película del campo electromagnético en el conductor. Así se garantiza que prácticamente la totalidad de la corriente circula por el recubrimiento de alta conductividad eléctrica.

Los elementos de la cámara de vacío (12) que, debido a las corrientes que circulen por ellos, precisen de refrigeración, pueden estar refrigerados con agua por su interior o por las caras opuestas a aquellas por las que circulen las corrientes.

Las pérdidas eléctricas de la cámara de vacío (12) son mayores cuanto menores sean sus dimensiones y cuanto menor sea la distancia entre el conductor interior (15) y el conductor exterior de la propia cámara de vacío (12). Para evitar o reducir al mínimo estas pérdidas eléctricas, la cámara de vacío (12) se realizará con una altura y una anchura lo mayor posibles dentro del espacio disponible. La altura disponible dentro del imán (1) está limitada a radios menores que el radio exterior del criostato (10) de la bobina (3). En la figura 5, donde se muestra una perspectiva seccionada del criostato, se aprecia una geometría preferida de la cámara de vacío (12).

El sistema dispone de al menos dos elementos de ajuste (19) que se aprecian en la figuras 1, 2, 4 y 5, uno manual y otro regulado de forma automática por el sistema de control de la radiofrecuencia, cuya función es modificar la geometría de la cámara de vacío (12) para realizar un ajuste adecuado de la frecuencia de resonancia. Los elementos de ajuste (19) pueden ser capacitivos, tal que permiten modificar la capacidad de algunos de los elementos de la cámara de vacío (12), o inductivos, tal que permiten modificar la inductancia de algunos de los elementos de la cámara de vacío (12).

El ciclotrón dispone asimismo de un acoplador (9), que puede ser inductivo o capacitivo, y que permite acoplar de forma débil el campo resonante en el interior de la cámara de vacío

(12) con una línea de transmisión coaxial a través de la que llega la potencia necesaria para compensar las pérdidas en dicha cámara de vacío (12). El acoplador (20) se aprecia en la figura 1. El ciclotrón tiene conexiones a un equipo amplificador de radiofrecuencia del que se obtiene la potencia necesaria.

El ciclotrón comprende adicionalmente una sonda (16), que consiste en un elemento acoplado débilmente con los campos de radiofrecuencia del interior de la cámara de vacío (12). La sonda (16), que se aprecia por ejemplo en la figura 2, permite extraer un pequeño porcentaje de la potencia del interior del cámara de vacío (12) dirigirlo a un equipo de medida para conocer el nivel de carga de la cavidad de radiofrecuencia.

El ciclotrón comprende al menos un blanco contra el que se hacen chocar las partículas aceleradas para producir la reacción nuclear con la que se obtienen los isótopos deseados.

En una realización de la invención el blanco está situado en el interior de la cámara de vacío y las partículas aceleradas se hacen chocar directamente con él. En otra realización de la invención, el blanco es un recipiente con una entrada por la que se introduce la sustancia base para la producción del radioisótopo y con una salida por la que se extrae la sustancia activada una vez que se ha producido la cantidad necesaria de isótopos. El blanco tiene una ventana que comunica su interior con la cámara de vacío (12). Dicha ventana se cierra con una delgada membrana de material de alta resistencia a la temperatura y a los esfuerzos mecánicos. En una realización preferente este material es Havar, aluminio, niobio o titanio. El material que se emplea para cubrir la ventana del blanco debe poder aislar el vacío de la cámara de vacío (12) de la presión del gas o líquido que se introduce en el blanco y soportar los esfuerzos derivados de esa diferencia de presiones. Asimismo la membrana debe permitir que gran parte de las partículas aceleradas la atraviesen para llegar hasta el interior

del blanco.

Claims (8)

1. R E I V I N D I C A C I O N E S

   1.- Ciclotrón clásico superconductor compacto de focalización débil fundamentalmente

   orientado a la producción de isótopos que comprende: -al menos dos piezas de material magnético (1) que actúan como polos magnéticos y como circuito de retorno magnético, situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio (2) del ciclotrón, -al menos dos bobinas (3) superconductoras situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio (2) del ciclotrón alojadas en las piezas de material magnético (1), -una cámara de vacío (12) con una entrada de partículas a acelerar, y en el interior de la cámara de vacío (12) se disponen:

   -

   al menos dos electrodos (17, 18), y -al menos dos huecos (14) dispuestos entre los dos electrodos (17, 18) a través de los que se aceleran las partículas,

   -

   una cavidad resonante de radiofrecuencia que comprende un conductor interior (15) que está conectado a uno de los electrodos (18) y un conductor exterior que está conectado al otro electrodo (17),

   y el ciclotrón está caracterizado por que las bobinas (3) están rodeadas de al menos un criostato (10) de modo que solo las bobinas (3) trabajan a temperatura criogénica.
2. 2.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 1 caracterizado por que la cámara de vacío (12) se inserta entre las piezas de material magnético (1) y es independiente de ellas.
3. 3.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 1 caracterizado por que la cámara de vacío (12) está formada por las superficies interiores (4) de las piezas de material magnético (1) y/o del criostato (10).
4. 4.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 1 caracterizado por que las bobinas (3) están dispuestas en el interior de una carcasa (5) y dicha carcasa (5) está rodeada del criostato (10).
5. 5.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 4 caracterizado por que el

   criostato (10) comprende en su interior una pantalla de radiación (11) dispuesta entre la carcasa

   (5) y la pared del criostato (10) destinada a minimizar las pérdidas térmicas entre la carcasa (5) y el criostato (10).

   5 6.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende adicionalmente un blanco interno situado en el interior de la cámara de vacío (12).
6. 7.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende un dispositivo de extracción de partículas situado en el interior de la cámara de 10 vacío (12) destinado a desviar las partículas hacia un blanco externo.
7. 8.- Ciclotrón clásico superconductor compacto según una de las reivindicaciones 6 o 7 caracterizado por que el blanco se dispone en un recipiente con una entrada destinada al paso de una sustancia base para la producción de los isótopos, una salida destinada a la extracción 15 de los isótopos formados y una ventana de comunicación con el interior de la cámara de vacío

   (12) que está cerrada con una membrana de un material de alta resistencia a la temperatura y a los esfuerzos mecánicos.

   OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

   N.º solicitud: 201330626

   ESPAÑA

   Fecha de presentación de la solicitud: 30.04.2013

   Fecha de prioridad:

   INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

   DOCUMENTOS RELEVANTES

   Categoria

   @ Documentos citados Reivindicaciones afectadas

   X X A A US 2007171015 A1 (MASSACHUSETTS INST TECHNOLOGY) 26.07.2007, párrafos [40-41],[49-52],[77],[83],[85],[95]; figuras 1-2,9-10. US 4641057 A (UNIV MICHIGAN) 03.02.1987, Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [recuperado el 12.12.2013], figura 1. WO 2013006182 A1 (IONETIX CORP et al.) 10.01.2013, todo el documento. WO 2012071142 A2 (MASSACHUSETTS INST TECHNOLOGY et al.) 31.05.2012, todo el documento. 1-8 1-8 1-8 1-8

   Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

   El presente informe ha sido realizado � para todas las reivindicaciones � para las reivindicaciones nº:

   Fecha de realizaci6n del informe 13.12.2013 Examinador E. P. Pina Martínez Pagina 1/4

   INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

   Nº de solicitud: 201330626

   Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H05H Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

   búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI

   Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

   OPINION ESCRITA

   Nº de solicitud: 201330626

   Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 13.12.2013

   Declaraci6n

   Novedad (Art. .1 LP 11/198 )

   Reivindicaciones Reivindicaciones 5-6,8 1-4, 7 SI NO

   Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/198 )

   Reivindicaciones Reivindicaciones 1-8 SI NO

   Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

   Base de la Opini6n.-

   La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

   Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

   OPINION ESCRITA

   Nº de solicitud: 201330626

   1. Documentos considerados.-

   A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

   Documento

   Numero Publicaci6n o Identificaci6n Fecha Publicaci6n

   D01

   US 2007171015 A1 (MASSACHUSETTS INST TECHNOLOGY) 26.07.2007

8. 2. Declaraci6n motivada segun los articulos 29. y 29.7 del Reglamento de ejecuci6n de la Ley 11/198 , de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaraci6n

   Se considera D01 el documento del estado de la técnica anterior más próximo al objeto de la solicitud. Este documento afecta a los requisitos de novedad y actividad inventiva de las reivindicaciones, tal y como se explicará a continuación. Reivindicación 1 En el documento D01 se describe el siguiente dispositivo (las referencias entre paréntesis se refieren a D01): Ciclotrón superconductor compacto de focalización débil que comprende los siguientes elementos:

   -dos polos magnéticos (38, 40) situados de forma simétrica a ambos lados del plano medio del ciclotrón (18) -dos bobinas superconductoras (12,14) situadas de forma simétrica a ambos lados del plano medio del ciclotrón (18) alojadas en los polos magnéticos (38,40).

   -una cámara de vacio (46) con una entrada de partículas a acelerar en cuyo interior se disponen dos electrodos (48), y dos

   huecos entre los electrodos a través de los que se aceleran las partículas (ver figura 9) -una cavidad resonante de radiofrecuencia (174) que comprende conductores conectados a los electrodos (48) (ver figura 9, párrafo 95)

   y en el que las bobinas están rodeadas por sendos criostatos (118, 120) de modo que solo las bobinas trabajan a

   temperatura criogénica, permaneciendo las piezas polares a temperatura ambiente (ver párrafo 40). En vista de lo anterior, todas las características estructurales que definen el ciclotrón definido en la reivindicación 1 están idénticamente descritas en el estado de la técnica anterior, por lo que esta reivindicación carece del requisito de novedad, según lo establecido en el Art. 6.1 de la Ley de Patentes 11/86.

   Reivindicaciones 2-8

   El resto de reivindicaciones dependientes no comprenden características técnicas adicionales o alternativas que en combinación con las características de las reivindicaciones de las que dependen satisfagan los requisitos de novedad y/o actividad inventiva que establecen los Art. 6.1 y 8.1 LP, respectivamente.

   En conclusión, a la vista del estado de la técnica anterior, la solicitud no satisface los requisitos de patentabilidad establecidos en el Art. 4.1 de la ley de Patentes 11/86.

   Informe del Estado de la Técnica Página 4/4