ES2922485T3 - Sistema de direccionamiento por gas para la producción de radioisótopos - Google Patents

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Thomas Campanella
Delaume Alain Perez
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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de detección de gas (100) que comprende un cuerpo (110) que tiene una cavidad troncocónica; un circuito de refrigeración que comprende al menos un canal que rodea al menos una parte de la cavidad; una ventana, colocada frente a una entrada de la cavidad para cerrar la cavidad, que comprende una lámina fina que es permeable a al menos una parte de un haz de partículas emitido por un acelerador de partículas y una rejilla de soporte configurada para soportar diferencias de presión entre y interior de la cavidad y exterior del sistema de puntería (100), con la lámina fina posicionada entre la rejilla de soporte y la cavidad (120); y una brida de soporte (160) que sujeta la luna y se fija herméticamente a la carrocería, y que comprende una interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador de partículas (170). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de direccionamiento por gas para la producción de radioisótopos
La presente solicitud se refiere a un sistema de direccionamiento para producir radioisótopos mediante la irradiación de un fluido direccionado gaseoso bajo presión con un haz de partículas cargadas, en particular un haz de alta energía, es decir de al menos 1 MeV.
En medicina nuclear, por ejemplo, la tomografía por emisión de positrones es una técnica de generación de imágenes que requiere radioisótopos emisores de positrones o moléculas marcadas por estos mismos radioisótopos.
Para producir radioisótopos, se instala un sistema de direccionamiento a la salida de un acelerador de partículas.
Un sistema de direccionamiento comprende, por ejemplo, uno o más direccionamientos a irradiar. Cada direccionamientos contiene un precursor de radioisótopo que permite producir el radioisótopo correspondiente cuando el precursor ha sido irradiado. Por lo tanto, el sistema de direccionamientos está montado a la salida de un acelerador de partículas con un direccionamientos en un eje del haz de partículas emitido por el acelerador. Por lo tanto, el haz de partículas producido por el acelerador de partículas puede irradiar el direccionamientos del sistema de direccionamiento para producir el radioisótopo.
Un ejemplo de un sistema de direccionamiento con un circuito de refrigeración de direccionamiento se divulga en:
MOON BYUNG SEOK ET AL: "Development of additive [11C] CO2 target system in the KOTRON-13 cyclotron and its application for [11C] radiopharmaceutical production",NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH, SECTION B: BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, vol. 356, 14 mai 2015, páginas 1-7.
Sin embargo, los sistemas de direccionamiento del estado de la técnica presentan varios inconvenientes.
El objeto de la presente solicitud es proporcionar un sistema de direccionamientos de gas mejorado, que además conduce a otras ventajas.
Para ello, según un primer aspecto, se propone un sistema de direccionamiento por gas que comprende:
- un cuerpo, que incluye:
- una cavidad configurada para contener un gas direccionado a ser irradiado con un haz de partículas emitido por un acelerador de partículas, comprendiendo la cavidad al menos una sección de forma troncocónica, un fondo que cierra una amplia base de la sección de forma troncocónica y una abertura, opuesta al fondo con respecto a la sección de forma troncocónica, formando una entrada para que al menos parte del haz de partículas entre en la cavidad;
- un circuito de refrigeración que comprende al menos un canal que comprende una entrada y una salida y rodea al menos una parte de la cavidad, estando el canal colocado más cerca de las partes calentadas por una interacción del haz de partículas con el gas contenido en la cavidad, a saber por ejemplo una superficie de la cavidad y la ventana mencionadas a continuación;
- una ventana, situada frente a la entrada de la cavidad para cerrar la cavidad, permeable a los protones para permitir la introducción de protones del haz de partículas emitido por el acelerador de partículas en la cavidad, comprendiendo la ventana una lámina delgada permeable al menos a una parte del haz de partículas emitido por el acelerador de partículas y una rejilla de soporte configurada para soportar diferencias de presión entre un interior de la cavidad y un exterior del sistema de direccionamiento, con la lámina delgada posicionada entre la rejilla de soporte y la cavidad; y
- una brida de soporte que sujeta la ventana y se fija herméticamente al cuerpo, y que comprende una interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador de partículas; estando configurada además la brida de soporte para cerrar herméticamente la cavidad y al menos asegurar, por un lado, una estanqueidad entre un aire fuera del sistema de direccionamiento y un fluido de refrigeración que circula en el circuito de refrigeración, y por otro lado, una estanqueidad entre un vacío formado en una línea de haz del acelerador de partículas y un gas direccionado presurizado contenido en la cavidad.
Tal sistema de direccionamiento de producción de radioisótopos gaseosos que comprende una cavidad que aloja el gas direccionado y que está suficientemente refrigerada gracias a dicho circuito de refrigeración, permite así las reacciones nucleares necesarias entre dicho gas direccionado y los protones incidentes en un volumen más compacto.
En particular, el circuito de enfriamiento es por ejemplo único para enfriar tanto la cavidad como al menos la lámina delgada de la ventana.
Tal sistema de direccionamiento por gas para producir radioisótopos permite también una mayor estabilidad en la producción de radioisótopos y un uso a presiones más altas de lo habitual, en particular gracias al circuito de refrigeración que se ha mejorado.
Entonces puede reducirse una longitud de la cavidad, es decir una distancia entre la entrada y el fondo de la cavidad, teniendo una forma de "cono invertido" que tiene en cuenta los fenómenos de divergencia del haz de protones cuando choca con el gas direccionado.
Sin embargo, esta reducción de longitud depende de la diferencia de presión. En un ejemplo de realización, es posible, por ejemplo, duplicar la presión reduciendo a la mitad esta longitud, es decir, que pase por ejemplo de aproximadamente 180 mm a aproximadamente 90 mm.
El sistema presenta así una compacidad reducida en comparación con los sistemas del estado de la técnica, lo que permite aumentar la eficacia de los equipos de protección radiológica porque permite situar estos equipos lo más cerca posible de las zonas de reacción nuclear y aumentar si es necesario espesores de los materiales constitutivos de este equipo para un tamaño externo idéntico.
En una implementación de ejemplo, el sistema de direccionamiento es un sistema de direccionamiento de producción de radioisótopos. 11C irradiando un gas direccionado con un haz de partículas cargadas emitidas por un acelerador de partículas.
Preferiblemente, la cavidad está configurada para incluir un gas direccionado bajo una presión de entre aproximadamente 15 bares (1,5 MPa - megapascales) y aproximadamente 50 bares (5 MPa), o incluso entre aproximadamente 20 bares (2 MPa) y aproximadamente 50 bares, o incluso entre aproximadamente 40 bares (4 MPa) y aproximadamente 50 bares.
Una presión del gas direccionado de al menos 40 bares permite, por ejemplo, reducir sustancialmente la profundidad de la cavidad necesaria para detener el haz de partículas.
En una implementación ejemplar, la cavidad comprende un gas direccionado que comprende al menos un precursor de radioisótopo 11C (carbono 11).
Preferiblemente, el al menos un precursor de radioisótopo 11C contiene gas nitrógeno (14N).
Según un ejemplo particularmente conveniente, la ventana comprende un conjunto soldado compuesto por la lámina delgada colocada en la entrada de la cavidad, que permite que las partículas cargadas penetren en la cavidad, y la rejilla de soporte perforada, que sirve como soporte estructural para la lámina delgada, configurada para soportar un diferencial de presión creado a través de la ventana durante el uso del sistema, es decir, entre el vacío del acelerador de partículas y la presión del gas que llena la cavidad.
La rejilla de soporte comprende, por ejemplo, agujeros y/o aberturas equidistantes de forma hexagonal, por ejemplo en forma de panal.
La rejilla de soporte tiene, por ejemplo, una relación de superficie de vacío/material de entre aproximadamente el 70 % y aproximadamente el 90 %, preferiblemente entre aproximadamente el 72 % y aproximadamente el 85 %.
La rejilla de soporte está hecha, por ejemplo, de tungsteno o de nitruro de aluminio.
La rejilla de soporte tiene por ejemplo un espesor comprendido entre aproximadamente 1 mm (milímetro) y aproximadamente 3 mm.
La lámina delgada es de espesor débil, es decir tiene un espesor igual o inferior a 100 pm, o incluso 80 pm, o incluso 30 pm, o incluso 20 pm, por ejemplo según el material elegido.
La lámina delgada está hecha, por ejemplo, de tungsteno; tiene entonces, por ejemplo, un espesor comprendido entre aproximadamente 20 pm y aproximadamente 30 pm.
Según otro ejemplo, la lámina delgada está hecha de diamante sintético CVD (“Chemical Vapor Deposition”), es decir, de diamante sintético obtenido por un proceso de deposición química en la fase de vapor; tiene entonces, por ejemplo, un espesor comprendido entre aproximadamente 70 pm y aproximadamente 80 pm.
Por ejemplo, el canal del circuito de refrigeración está formado en una pared del cuerpo.
En un ejemplo de realización preferida, el canal del circuito de refrigeración comprende al menos una porción helicoidal que rodea al menos parte de la cavidad.
Y, por ejemplo, la porción helicoidal se extiende desde la entrada del canal, rodea al menos una parte de la cavidad hasta el fondo de la cavidad y luego todavía rodea al menos una parte de la cavidad desde el fondo hasta la salida del canal.
En un ejemplo de realización, el cuerpo tiene una superficie frontal que forma una superficie de apoyo para al menos una parte de la lámina delgada de la ventana.
En un ejemplo particular, tanto la entrada como la salida del canal conducen a la superficie frontal del cuerpo.
En un ejemplo de realización ventajosa, el cuerpo comprende una ranura, ahuecada en la superficie frontal del cuerpo, que rodea al menos en parte la entrada a la cavidad; formando la ranura una parte del circuito de refrigeración. El circuito de refrigeración permite así limitar no sólo el calentamiento del gas direccionado contenido en la cavidad sino también el de la ventana durante la irradiación del gas direccionado contenido en la cavidad.
Por ejemplo, la entrada y la salida del canal se abren en la ranura.
El circuito de refrigeración es, por ejemplo, no criogénico. Contiene por ejemplo un líquido de refrigeración, por ejemplo un agua de refrigeración, que circula en el circuito.
Por ejemplo, el circuito de refrigeración incluye una entrada de fluido de refrigeración, por ejemplo cerca de la abertura de la cavidad.
En un ejemplo de realización, la entrada de fluido de refrigeración comprende un conducto que comunica con el canal. Y por ejemplo, la entrada de fluido de refrigeración está configurada para hacer circular fluido de refrigeración por un lado en la porción helicoidal del canal, que rodea la cavidad configurada para contener el gas a irradiar, y por otro lado en la ranura situada frente a una periferia de la ventana.
En otro ejemplo, el circuito de refrigeración también comprende una extracción de fluido de refrigeración.
La extracción de fluido de refrigeración se coloca, por ejemplo, junto a la entrada de fluido de refrigeración.
En un ejemplo de realización preferido, la entrada y/o salida de fluido de refrigeración se comunica con el canal entre la ranura y la porción helicoidal del canal.
Preferiblemente, la superficie frontal del cuerpo es ortogonal a un eje central medio de la sección troncocónica de la cavidad y/o a un eje de propagación del haz de partículas emitido por el acelerador de partículas.
La brida de soporte forma una interfaz de conexión mecánica que permite tanto el mantenimiento de la ventana como la estanqueidad de las interfaces entre el líquido de refrigeración, el aire ambiente, el vacío secundario (del acelerador de partículas) y el gas direccionado (de la cavidad), para por ejemplo por compresión de sellos, por ejemplo juntas tóricas.
Las juntas se colocan, por ejemplo, entre una superficie de la brida de soporte y una superficie del cuerpo correspondiente.
En un ejemplo particular, la interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador de partículas de la brida de soporte está configurada para mantener la estanqueidad del vacío de la línea de haz.
La interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador de partículas comprende, por ejemplo, un anillo y una junta, por ejemplo, una junta tórica. El anillo y la junta se sujetan, por ejemplo, en la brida de soporte.
En un ejemplo particularmente interesante, la ventana se inserta entre el cuerpo y la brida de soporte y, por ejemplo, la brida de soporte se atornilla al cuerpo. Esto permite desmontar y/o volver a montar fácilmente la ventana para su sustitución mediante un simple desatornillado y/o atornillado, por ejemplo de tornillos de apriete, por ejemplo cuatro tornillos, de al menos una parte de la brida de soporte.
Por ejemplo, la superficie frontal del cuerpo incluye una junta, por ejemplo, una junta tórica, y/o la brida de soporte incluye una junta, por ejemplo, una junta tórica, posiblemente situada frente a la junta de la superficie frontal del cuerpo. Si es necesario, al menos la lámina delgada se acuña, se comprime, entre la junta del cuerpo y la junta de la brida de soporte.
Esto permite, por ejemplo, favorecer la estanqueidad entre el circuito de refrigeración, el gas direccionado y el vacío del lado del acelerador de partículas cuando el sistema está montado sobre el acelerador de partículas.
En un ejemplo de realización, el cuerpo comprende un paso que comunica con la cavidad por el fondo de la cavidad, estando configurado el paso para llenar la cavidad con gas y para vaciar la cavidad de dicho gas.
En otro ejemplo de realización, el fondo de la cavidad tiene una superficie cóncava. La superficie es, por ejemplo, redondeada y cóncava.
En una realización particularmente conveniente, el cuerpo está hecho de aleación de aluminio AS7G6.
En otro ejemplo de realización particularmente conveniente, el cuerpo se produce mediante un proceso de fabricación aditiva, por ejemplo mediante fusión selectiva por láser (proceso s Lm , “Selective Laser Melting”).
Por lo tanto, es particularmente fácil integrar el circuito de refrigeración en una pared del cuerpo, por ejemplo, al menos en partes del canal de circulación del líquido de refrigeración más próximas a la ventana y/o en una superficie interna del cuerpo (es decir, una pared de la cavidad), y/o variar la forma de un conducto, por ejemplo entre una sección de forma circular y una sección de forma rectangular, para optimizar el intercambio de calor.
Por ejemplo, el sistema de direccionamiento posiblemente esté inscrito en una huella máxima de aproximadamente 50 x 63 x 120 mm.
La invención, según un ejemplo de realización, se entenderá bien y sus ventajas se apreciarán mejor con la lectura de la siguiente descripción detallada, dada a título indicativo y no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de direccionamiento según una realización de la presente invención.
La Figura 2 es una vista en sección del sistema de la Figura 1 a lo largo de un plano vertical (no mostrado),
La Figura 3 es una vista explosionada del sistema de las Figuras 1 y 2, y
La Figura 4 muestra un ejemplo de un campo de temperatura (calentamiento direccionado) en grados Celsius (°C) obtenido por simulación numérica para una implementación de ejemplo del sistema de las Figuras 1 a 3.
Los elementos idénticos que se muestran en las figuras antes mencionadas se identifican con números de referencia idénticos.
Las figuras 1 a 4 ilustran un sistema 100 de direccionamiento por gas de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, el sistema 100 de direccionamiento por gas aquí comprende:
- un cuerpo 110, que comprende:
- una cavidad 120 configurada para contener un gas direccionado a irradiar con un haz de partículas F emitido por un acelerador de partículas (no mostrado), comprendiendo la cavidad 120 al menos una sección 121 de forma troncocónica, un fondo 122 que cierra una amplia base de la sección 121 de forma troncocónica y una abertura 112, opuesta al fondo 122 con respecto a la sección 121 de forma troncocónica, formando una entrada para que al menos parte del haz de partículas F en la cavidad 120;
- un circuito 130 de refrigeración que comprende al menos un canal 140 que comprende una entrada 141 y una salida 142 y rodea al menos una parte de la cavidad 120;
- una ventana 150, colocada frente a la abertura 112 de la cavidad 120 para cerrar la cavidad, permeable a los protones para permitir la introducción de protones del haz de partículas F emitido por el acelerador de partículas en la cavidad, comprendiendo la ventana 150 una lámina 151 delgada, permeable a al menos parte del haz de partículas F emitido por el acelerador de partículas y una rejilla 152 de soporte, configurada para soportar diferencias de presión entre un interior de la cavidad 120 y un exterior del sistema 100 de direccionamiento, con la lámina 151 delgada posicionada entre el la rejilla 152 de soporte y la cavidad 120; y
- una brida 160 de soporte que sujeta la ventana 150 y se fija herméticamente al cuerpo 110, y que comprende una interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador 170 de partículas; estando configurada además la brida 160 de soporte para cerrar herméticamente la cavidad 120, por ejemplo utilizando una brida específica 180 que se describe a continuación, y para al menos garantizar, por un lado, un sellado entre el aire en el exterior del sistema de direccionamiento y un fluido de refrigeración circulando en el circuito 130 de refrigeración, y por otro lado un sello entre un vacío formado en una línea de haz del acelerador de partículas y el gas direccionado presurizado contenido en la cavidad 120.
Tal sistema de direccionamiento por gas es particularmente compacto, como muestran las figuras.
Está destinado en particular a la producción de radioisótopos, por ejemplo de 11C
El cuerpo es, por ejemplo, un elemento de una sola pieza.
Está hecho, por ejemplo, de aleación de aluminio AS7G6, en particular mediante un proceso de fabricación aditiva, por ejemplo mediante fusión selectiva por láser (proceso s Lm , "Selective Laser Melting"), que permite producir simultáneamente la cavidad 120 que contiene también el circuito de refrigeración que se forma ventajosamente dentro de una pared del cuerpo como se describe a continuación.
De hecho, el cuerpo 110 aquí comprende una pared 111.
La pared 111 delimita la cavidad 120 y comprende además aquí, en su espesor, al menos una parte del circuito de refrigeración.
En la parte frontal, aquí a la izquierda de las figuras, el cuerpo 110 comprende una brida 180 que comprende una superficie 181 frontal.
En el presente ejemplo de realización, la brida 180 incluye en particular un espárrago en relieve que comprende la superficie 181 frontal y una superficie periférica, delimitando un perímetro del espárrago, aquí ortogonal a la superficie 181 frontal.
La brida 180 aquí tiene una sección sustancialmente cuadrilátera o incluso cuadrada, como se ilustra mejor en la Figura 3.
La brida 180 tiene, aquí, cuatro agujeros 185. Cada agujero 185 recibe aquí un perno 186 que permite ensamblar el cuerpo 110 con la brida 160 de soporte.
Desde la superficie 181 frontal, el cuerpo tiene una abertura 112 desde la cual se extiende la cavidad 120.
Alrededor de al menos una parte de la abertura 112, y ahuecado en la superficie 181 frontal, el cuerpo 110 incluye una ranura 182 que, aquí, forma parte del circuito de refrigeración. Sin embargo, la ranura 182 tiene preferiblemente forma de anillo y rodea la abertura 112.
La ranura 182 permite así refrigerar la ventana 150, de la que al menos una parte de la lámina 151 delgada está aquí unida apoyada sobre la superficie 181 frontal, como se describirá más adelante.
En este ejemplo de realización, la entrada 141 y la salida 142 del canal 140 desembocan en la ranura 182, por lo que se designan juntas en la figura 2.
También aquí, entre la ranura 182 y la abertura 112, el cuerpo tiene un surco 183, excavado en la superficie 181 frontal y que recibe una junta 184. La junta 184 sirve aquí como soporte para la lámina 151 delgada de la ventana 150, ayudando a formar una conexión hermética.
Finalmente, la brida 180 comprende además aquí una llegada 187 y una extracción 188 de fluido de refrigeración para transportar y extraer respectivamente el líquido de refrigeración en el circuito 130 de refrigeración.
En el ejemplo representado, la entrada 187 y la extracción 188 están, por supuesto, representadas arbitrariamente y obviamente podrían invertirse una con respecto a la otra.
Aquí incluyen, por ejemplo, empalmes con mangueras correspondientes.
La llegada 187 y/o la extracción 188 comprenden por ejemplo un conducto que comunica con el canal, no visible en las figuras.
En particular, la llegada 187 y la extracción 188 comunican aquí con el canal 140, detrás de la entrada 141 y la salida 142 que aquí desembocan en la ranura 182 ("atrás" que se extiende aquí con respecto a la introducción del haz de partículas F en la cavidad).
Según otro ejemplo de realización, se combinarían la entrada 141 y la llegada 187 y/o se combinarían la salida 142 y la extracción 188.
A partir de la brida 180, el cuerpo 110 comprende entonces una parte 190 principal que comprende la mayor parte de la cavidad 120. La parte 190 principal es por ejemplo cilíndrica o en particular aquí una parte troncocónica que comprende al menos la sección 121 troncocónica de la cavidad 120.
Así, la parte 190 principal, troncocónica, del cuerpo 110 sobresale de la brida 180, al igual que la cavidad 120 sobresale de la abertura 112 del cuerpo, que también forma la abertura 112, la entrada, de la cavidad 120.
La abertura 112, de forma circular, tiene por tanto un diámetro inferior al de cualquier sección, circular, de la sección 121 troncocónica de la cavidad.
A través de la abertura 112, se puede así introducir un haz de partículas F en la cavidad 120 para irradiar el gas que contiene en servicio.
Finalmente, el cuerpo está cerrado por un fondo 191 que incluye el fondo 122 de la cavidad 120.
El fondo 122 de la cavidad 120 es por ejemplo una superficie redondeada y cóncava, por ejemplo en forma de cúpula. Partiendo de la abertura 112, la cavidad tiene pues la forma de una gota. Tiene una sección creciente desde la abertura 112 hasta el fondo 122 (donde la sección se estrecha debido a su forma redondeada).
El fondo 191 del cuerpo 110 comprende además un paso específico, que cruza la pared del cuerpo y desemboca en la cavidad 120. El sistema 100 de direccionamiento por gas comprende un terminal 192 de conexión, por ejemplo un conector convencional de 1/16", introducido en este paso específico y que permite llenar o vaciar la cavidad 120 con gas direccionado.
Como se mencionó anteriormente, la cavidad 120 está formada dentro del cuerpo 110, está rodeada por la pared 111. En la pared 111 del cuerpo 110, principalmente en la parte de la pared 111 que rodea la cavidad 120, el cuerpo 110 comprende aquí el canal 140 del circuito 130 de refrigeración.
El canal 140 tiene aquí una porción de forma helicoidal, partiendo de la brida 180 del cuerpo y luego extendiéndose hacia la parte trasera del cuerpo hasta el fondo 191 del cuerpo, para volver a la parte delantera del cuerpo, aquí también en la brida 180 . El canal 140 continúa entre la porción helicoidal hasta la entrada 141 y la salida 142 que aquí desembocan en la ranura 182 de la brida 180 del cuerpo 110.
El canal 140 se alimenta aquí a través de la entrada 187 y la extracción 188 de fluido de refrigeración que se comunica con el canal entre las entradas 141 y salidas 142 del canal 140 en la superficie 181 frontal del cuerpo por un lado y la porción helicoidal del canal 140 por otro lado.
Así, el canal 140 rodea la cavidad 120 y se coloca lo más cerca posible de las piezas calentadas por una interacción del haz de partículas F con el gas contenido en la cavidad 120, es decir, en particular, la superficie de la cavidad (es decir, digamos una superficie interna del cuerpo) y la ventana 150.
Como se mencionó anteriormente, el sistema 100 de direccionamiento por gas también incluye la ventana 150 que incluye la lámina 151 delgada y la rejilla 152 de soporte.
La ventana permite tanto el paso de los protones hacia la cavidad y cerrar herméticamente ésta después con la ayuda de la brida 160 de soporte que se describe a continuación.
Para facilitar el posicionamiento de la ventana 150, la superficie 181 frontal incluye posiblemente una muesca en la que posiblemente se deposite la ventana 150.
Preferiblemente, la ventana se sujeta en el cuerpo 110 utilizando la brida 160 de soporte, que se describe a continuación, favoreciendo un apoyo de la ventana en la superficie 181 frontal del cuerpo y permitiendo garantizar los sellos de aire/vacío secundario/fluido de refrigeración/gas direccionado mediante el uso de juntas en las interfaces. La rejilla 152 de soporte permite soportar la lámina 151 delgada para aceptar diferencias de presión entre la parte incidente del haz F bajo vacío secundario (lado rejilla de soporte) y la cavidad 120 (lado lámina delgada) bajo presión de gas incluida por ejemplo entre 20 y 50 bares cuando se utiliza el sistema 100.
La lámina 151 delgada se coloca entre la rejilla 152 de soporte y la superficie 181 frontal del cuerpo 110. La lámina 151 delgada cubre aquí al menos una parte de la superficie 181 frontal, y en particular al menos la ranura 182 que rodea al menos parcialmente la abertura 112 de la cavidad 120, para poder ser enfriada por el mismo circuito 130 de refrigeración que enfría la cavidad 120.
Así, aquí, la lámina delgada cubre tanto la abertura 112, la ranura 182 y descansa sobre la junta 184 ubicada entre la abertura 112 y la ranura 182.
La rejilla 152 de soporte está hecha, por ejemplo, de tungsteno o nitruro de aluminio y tiene, por ejemplo, un espesor de entre aproximadamente 1 mm y aproximadamente 3 mm.
La rejilla 152 de soporte tiene, por ejemplo, agujeros de forma circular o hexagonal.
La lámina 151 delgada es de espesor débil, es decir tiene un espesor igual o inferior a 100 pm.
Por ejemplo, para una lámina delgada de tungsteno, tiene por ejemplo un espesor de entre aproximadamente 20 pm y aproximadamente 30 pm; mientras que para una lámina delgada de diamante sintético CVD, tiene por ejemplo un espesor de entre aproximadamente 70 pm y aproximadamente 80 pm.
Finalmente, el sistema 100 de direccionamiento por gas incluye la brida 160 de soporte.
La brida 160 de soporte es, por ejemplo, un elemento sólido que aquí tiene una sección sustancialmente cuadrilátera, en particular cuadrada.
Aquí comprende agujeros 161 opuestos a los agujeros 185 de la brida 180 para recibir los pernos 186 que ayudan a fijar, firmemente, la brida 160 de soporte a la brida 180 del cuerpo.
La brida 160 de soporte comprende un surco 162, excavado en una superficie trasera de la brida 160 de soporte, y recibe una junta 163.
En el presente ejemplo de realización, la junta 163 de la brida 160 de soporte está por tanto opuesta a la junta 184 del cuerpo 110. Así, la ventana 150 queda aprisionada, acuñada, entre la junta 163 de la brida 160 de soporte y la junta 184 del cuerpo 110.
Para asegurar aún más el sellado del circuito de refrigeración, la brida 160 de soporte también incluye un surco 164 que recibe una junta 165.
El surco 164 está excavado aquí en una pared periférica, aquí ortogonal a la superficie trasera de la brida 160 de soporte que está formado hueco en la brida 160 de soporte. Por lo tanto, la junta 165 rodea la superficie trasera de la brida 160 de soporte.
La pared periférica de la brida 160 de soporte coopera así con la superficie periférica del espárrago en relieve de la brida 180 del cuerpo 110.
La junta 165 se sitúa así entre la pared periférica de la superficie trasera de la brida 160 de soporte y la superficie periférica del espárrago en relieve de la brida 180 del cuerpo 110.
Por lo tanto, también es posible considerar que la junta 165 rodea, encierra, el espárrago en relieve de la brida 180 del cuerpo 110.
Las juntas 163 y 165 de la brida 160 de soporte quedan así dispuestas a ambos lados de la ranura 182 de la brida 180 del cuerpo.
La brida 160 de soporte está así configurada para cerrar herméticamente la cavidad 120, por ejemplo en cooperación con la brida 180 del cuerpo 110, y para al menos garantizar, por un lado, un sellado entre un aire fuera del sistema de direccionamiento y el fluido de refrigeración que circula en el circuito 130 de refrigeración, y por otro lado un sello entre un vacío formado en una línea de haz del acelerador de partículas y el gas direccionado presurizado contenido en la cavidad 120 cuando se utiliza el sistema 100.
Finalmente, la brida 160 de soporte comprende una interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador 170 de partículas.
En el presente ejemplo de realización, la interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador 170 de partículas aquí comprende al menos un anillo 171 y una junta tórica 172.
En particular, el anillo 171 y la junta tórica 172 están aquí incrustados en la brida 160 de soporte.
A tal fin, la brida 160 de soporte comprende, en la cara anterior, una ranura 166 que delimita un espárrago 167 central.
El anillo 171 se empuja dentro de la ranura 166 y la junta tórica 172 encierra el espárrago 167 central.
Finalmente, la brida 160 de soporte comprende, por ejemplo, un centro electrónico de codificación de identificación de direccionamiento 168 que es, por ejemplo, un elemento electrónico configurado para identificar el direccionamiento.
El centro electrónico de codificación de identificación de direccionamiento 168 se inserta aquí en un alojamiento previsto para este fin en una esquina de la cara frontal de la brida 160 de soporte y se une al mismo por ejemplo mediante un elemento de fijación desmontable, como por ejemplo un tornillo.
La figura 4 muestra que en servicio, el sistema 100 de direccionamiento por gas descrito anteriormente tiene un calentamiento máximo al nivel de la ventana 150 que es inferior a 515 °C, en particular del orden de 478-512 °C, mientras que la superficie exterior, la envoltura del sistema 100 permanece a una temperatura por debajo de aproximadamente 85°C, en particular comprendida entre aproximadamente 51°C y aproximadamente 84°C. Una superficie de la cavidad 120 se mantiene por su parte a una temperatura inferior a aproximadamente 249°C, o incluso inferior a aproximadamente 200°C por el sistema de refrigeración.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (100) de direccionamiento por gas que comprende:
- un cuerpo (110), que comprende:
- una cavidad (120) configurada para contener un gas direccionado a irradiar con un haz de partículas (F) emitido por un acelerador de partículas, comprendiendo la cavidad (120) al menos una sección (121) de forma troncocónica, un fondo (122) que cierra una base ancha de la sección troncocónica y una abertura (112), opuesta al fondo con respecto a la sección de forma troncocónica, formando una entrada para que al menos parte del haz de partículas penetre en la cavidad;
- un circuito (130) de refrigeración que comprende al menos un canal (140) que comprende una entrada (141) y una salida (142) y rodea al menos una parte de la cavidad (120);
- una ventana (150), situada frente a la entrada de la cavidad para cerrar la cavidad, permeable a los protones para permitir la introducción de protones del haz de partículas (F) emitidos por el acelerador de partículas en la cavidad, incluyendo la ventana una lámina (151) delgada permeable a al menos una parte del haz de partículas emitido por el acelerador de partículas y una rejilla (152) de soporte configurada para soportar diferencias de presión entre un interior de la cavidad y un exterior del sistema de direccionamiento, con la lámina (151) delgada colocado entre la rejilla (152) de soporte y la cavidad (120); y
- una brida (160) de soporte que sujeta la ventana (150) y se fija herméticamente al cuerpo (110), y que comprende una interfaz de unión mecánica a la salida de un acelerador de partículas (170); estando configurada además la brida (160) de soporte para sellar herméticamente la cavidad (120) y para al menos asegurar un sello entre un vacío formado en una línea de haz del acelerador de partículas y un gas direccionado bajo presión
contenido en la cavidad (120), siendo el sistema de direccionamiento caracterizado porque la brida de soporte también está configurada para proporcionar un sello entre un aire fuera del sistema de direccionamiento y un fluido de refrigeración que circula en el circuito (130) de refrigeración.
2. Sistema (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque el canal (140) del circuito de refrigeración está formado en una pared (111) del cuerpo.
3. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el canal (140) del circuito de refrigeración comprende al menos una porción helicoidal que rodea al menos una parte de la cavidad (120).
4. Sistema (100) según la reivindicación 3, caracterizado porque la porción helicoidal se extiende desde la entrada (141) del canal, rodea al menos una parte de la cavidad (120) hasta el fondo (122) de la cavidad, luego todavía rodea al menos una parte de la cavidad (120) desde el fondo (122) hasta la salida (142) del canal.
5. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la rejilla (152) de soporte tiene una relación de superficie vacío/material de entre aproximadamente el 70 % y aproximadamente el 90 %.
6. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la rejilla (152) de soporte está hecha de tungsteno o nitruro de aluminio.
7. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la lámina (151) delgada está hecha de tungsteno o diamante sintético.
8. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el cuerpo (110) tiene una superficie (181) frontal que forma una superficie de apoyo para al menos una parte de la lámina (151) delgada de la ventana (150).
9. Sistema (100) según la reivindicación 8, caracterizado porque tanto la entrada (141) como la salida (142) del canal (140) desembocan en la superficie (181) frontal del cuerpo (110).
10. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque el cuerpo (110) tiene una ranura (182), encajada en la superficie (181) frontal, que rodea al menos parcialmente la entrada a la cavidad; formando una parte de la ranura (182) del circuito (130) de refrigeración.
11. Sistema (100) según las reivindicaciones 3 y 10, caracterizado porque el circuito (130) de refrigeración comprende una llegada (187) de fluido de refrigeración que está configurada para hacer circular fluido de refrigeración por un lado en la porción helicoidal del canal (140), que rodea la cavidad (120) configurada para contener el gas a ser irradiado, y por otro lado en la ranura (182) situada frente a una periferia de la ventana (150).
12. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque tanto la entrada (141) como la salida (142) del canal (140) desembocan en la ranura (182).
13. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la ventana (150) se inserta entre el cuerpo (110) y la brida (160) de soporte.
14. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el fondo (122) de la cavidad tiene una superficie cóncava.
15. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el cuerpo está fabricado en aleación de aluminio AS7G6 y/o mediante un proceso de fabricación aditiva.
16. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el circuito (130) de enfriamiento es único para enfriar tanto la cavidad (120) como al menos la lámina (151) delgada de la ventana (150).
17. Sistema (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la brida (160) de soporte forma una interfaz de conexión mecánica que permite tanto el mantenimiento de la ventana (150) como el sellado de las interfaces entre el fluido de refrigeración, el aire ambiente, el vacío secundario del acelerador de partículas y el gas direccionado de la cavidad.
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