JP2007101193A - Radioisotope manufacturing device and target recycling method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radioisotope manufacturing device for performing stable supply with a high yield and also lengthening the useful life of a target, as to a radioisotope manufacturing device used for performing PET diagnosis for cancer examination and metabolism test on a brain or a heart. <P>SOLUTION: This target 20 is filled with material water W, which generates a radioisotope when irradiated with an ion beam R accelerated by an accelerator. This target 20 comprises a transmitting foil 22 forming a boundary between a vacuum domain U and the material water W while transmitting the ion beam, and a body substrate 24 for forming a space S filled with the material water W together with the transmitting foil 22. The body substrate 24 and the transmitting foil 22 are characterized in that their space S side surfaces are made of at least one noble metal material selected from a group comprising gold, platinum, and radium. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガン検診や脳や心臓の新陳代謝を検査するPET診断において、患者に注射する放射性薬剤を製造する放射性同位元素製造装置に関し、特に、18F放射性同位元素を得るために、原料となる18O濃縮水(原料水)を封入するとともにイオンビーム(陽子線)が照射されるターゲットに関する技術である。 The present invention relates to a radioisotope production apparatus for producing a radiopharmaceutical to be injected into a patient in cancer screening or PET diagnosis for examining brain and heart metabolism, and in particular, a raw material for obtaining 18 F radioisotope. This is a technique related to a target that encloses 18 O concentrated water (raw water) and is irradiated with an ion beam (proton beam).

18F放射性同位元素(以下、F−18という)のポジトロン放射を利用した、患者の断層撮影による診断(以下、PET(Positron Emission Tomography)診断という)を実施することにより、有効なガン診断が可能であることが知られている。このため、PET診断は、米国、欧州に加え日本国内の核医学分野で多数利用され始めている。
患者に注射するF−18を含む放射性薬剤は、水素イオンを加速器で加速してなるイオンビームを、18O水(以下、O−18水(原料水))が封入されているターゲットに照射して、18O(p、n)18F反応により製造される。
近年、PET診断のニーズの増加に対応してPET診断装置を導入する病院・医療センターが増加するのに伴い、F−18を高収率で安定的に供給することが可能な放射性同位元素製造装置が求められている。
18 F radioisotope (hereinafter referred to as F-18) using positron emission, diagnosis by tomographic patients (hereinafter, PET (Positron Emission Tomography) of diagnosis) by implementing, enables effective cancer diagnosis It is known that For this reason, PET diagnosis has begun to be used in many fields in the nuclear medicine field in Japan in addition to the United States and Europe.
Radiopharmaceuticals including F-18 to be injected into a patient irradiate a target enclosing 18 O water (hereinafter referred to as O-18 water (raw water)) with an ion beam obtained by accelerating hydrogen ions with an accelerator. 18 O (p, n) 18 F reaction.
Radioisotope production capable of stably supplying F-18 in a high yield as the number of hospitals and medical centers that introduce PET diagnostic equipment in response to the increasing needs of PET diagnosis has increased in recent years. A device is sought.

ところで、F−18の収量を向上させるためには、ターゲットに照射するイオンビームの出力を増加させることが考えられる。しかし、イオンビームの出力を増加させるとO−18水(原料水)の一部が気化して沸騰するのでボイド(気泡)が形成される。このようなボイドが、ターゲットの内部で多数発生したり大きく成長したりすると、このボイドにより押しのけられてビーム照射を受けることができないO−18水(原料水)が増加してF−18の収率が低下する問題が生じる。   By the way, in order to improve the yield of F-18, it is conceivable to increase the output of the ion beam irradiated to the target. However, when the output of the ion beam is increased, a part of O-18 water (raw material water) is vaporized and boils, so that voids (bubbles) are formed. When many such voids are generated inside the target or grow large, O-18 water (raw water) that cannot be subjected to beam irradiation due to being pushed away by the voids increases, so that the concentration of F-18 is increased. There arises a problem that the rate decreases.

この問題は、特に、高価なO−18水(原料水)の使用量低減を目的として、O−18水が封入されるスペースを薄厚にして低容量化した薄型ターゲットを用いる場合に顕著にあらわれる。
つまり、ターゲットの内部でO−18水(原料水)が沸騰して蒸気のボイドが発生すると、その直径はターゲット内部のスペースの幅より大きい場合があるので、ターゲットに照射されたイオンビームは、O−18水(原料水)が存在しない領域を、何ら反応に関与せずに通過してしまうことがありうる。
特に、エネルギーが高いイオンビームの中心部が照射されるターゲットのスペースの部分領域ではO−18水が排除されてしまい、イオンビームのエネルギーが有効利用されないのみならず、F−18の収量低下に大きく寄与してしまうことが問題である。
This problem is particularly prominent when using a thin target with a reduced capacity by reducing the space in which O-18 water is sealed for the purpose of reducing the amount of expensive O-18 water (raw water) used. .
That is, when O-18 water (raw material water) boils inside the target and vapor voids are generated, its diameter may be larger than the width of the space inside the target. It may pass through the region where O-18 water (raw water) does not exist without participating in any reaction.
In particular, O-18 water is excluded in the partial region of the target space where the central portion of the ion beam having high energy is irradiated, and not only the energy of the ion beam is effectively used but also the yield of F-18 is reduced. The problem is that it contributes greatly.

このようにF−18の収量が低下することを防止するために、従来のターゲットは、熱伝導率の大きな銀、ニオブ材、又はアルミニウムなどを用いて、昇温したO−18水(原料水)の冷却特性を向上させたり、スペースに封入されているO−18水をArやHeガスなどで加圧してその沸点を200℃以上に上げたりして、O−18水の沸騰によるボイドの発生を極力低減させることに努めてきた。
米国特許第5,917,874号明細書(第2列,56−58頁、第3図)
In order to prevent the yield of F-18 from being lowered in this way, the conventional target uses O-18 water (raw material water) that has been heated using silver, niobium material, aluminum, or the like having a high thermal conductivity. ) Cooling characteristics, or pressurizing O-18 water enclosed in a space with Ar or He gas to raise its boiling point to 200 ° C. or higher. Efforts have been made to reduce the generation as much as possible.
US Pat. No. 5,917,874 (second row, pages 56-58, FIG. 3)

しかし、ターゲットに封入したO−18水(原料水)にボイドが発生することを完全に阻止することは不可能である。このため、スペース壁面の銀やニオブ材が、ボイド中の水蒸気にさらされた状態で、イオンビームの照射を長時間にわたり受けると、その壁面が腐食(酸化)するとともに、O−18水中に溶出して微粒子となって析出することになる。
このように、ターゲット内部のスペース壁面の水蒸気による酸化反応が進行すると、同時に水の分解(還元)が副反応として進行し、新たな分解ガス(水素ガス)が生成することになる。これにより、ボイドがさらに成長することになり、F−18の収率の低減に拍車がかかるとともに、ターゲット圧力が急上昇してイオンビームの照射の継続が困難になるなどの問題が生じた。
However, it is impossible to completely prevent the occurrence of voids in the O-18 water (raw water) sealed in the target. For this reason, if the silver or niobium material on the space wall surface is exposed to water vapor in the void and is irradiated with an ion beam for a long time, the wall surface corrodes (oxidizes) and elutes in O-18 water. As a result, fine particles are deposited.
As described above, when the oxidation reaction by water vapor on the space wall surface inside the target proceeds, the decomposition (reduction) of water proceeds as a side reaction at the same time, and a new decomposition gas (hydrogen gas) is generated. As a result, voids were further grown, and the reduction in the yield of F-18 was spurred, and the target pressure rapidly increased, making it difficult to continue ion beam irradiation.

さらに、銀やニオブ材で構成された従来のターゲットでは、その表面が腐食して堆積した腐食生成物(微粒子)を除去するために、その表面を研磨剤でこすって平滑にするメンテナンスを頻繁に行う必要があり、ターゲットが磨耗して寿命が短くなる等の問題があった。また、この腐食生成物がO−18水を取り出す配管内に堆積すると配管がつまる問題をおこしていた。   In addition, conventional targets composed of silver and niobium materials often require maintenance to smooth the surface by rubbing the surface with an abrasive to remove corrosion products (fine particles) that have accumulated on the surface due to corrosion. There is a problem that the target needs to be worn and the life is shortened due to wear of the target. Moreover, when this corrosion product accumulates in the piping which takes out O-18 water, the piping was clogged.

本発明は、係る問題を解決することを課題とし、放射性同位元素の原料水を封入するターゲットを構成する材質に改良を加えることにより、放射性同位元素を高収率で安定的に供給することが可能で、かつターゲットの寿命も長い放射性同位元素製造装置を提供することを目的にする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to stably supply a radioisotope in a high yield by improving the material constituting the target enclosing the radioisotope raw material water. An object of the present invention is to provide a radioisotope production apparatus which can be used and has a long target life.

前記した課題を解決するために本発明は、放射性同位元素製造装置において、イオンビームを出射するイオン源と、前記イオン源から出射された前記イオンビームが加速される真空領域を有する加速器と、加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料水が封入されるターゲットと、を備え、前記ターゲットは、前記真空領域及び前記原料水の境界を形成するとともに前記イオンビームが透過する透過フォイルと、前記原料水が封入されるスペースを前記透過フォイルと共に形成するボディ基板と、を有し、前記ボディ基板は、金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材からなることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a radioisotope manufacturing apparatus, an ion source for emitting an ion beam, an accelerator having a vacuum region in which the ion beam emitted from the ion source is accelerated, and an acceleration A target in which raw water that generates a radioisotope is enclosed when irradiated with the ion beam, and the target forms a boundary between the vacuum region and the raw water and transmits the ion beam. And a body substrate that forms a space in which the raw water is enclosed together with the transmission foil, and the body substrate is made of at least one noble metal material selected from the group consisting of gold, platinum, and palladium. It is characterized by that.

本発明がこのような構成を有することにより、ターゲットに封入される原料水に接する壁面は、水蒸気に対する耐食性の高い貴金属材から構成されることになる。これにより、原料水の中でボイドが大きく成長することがないので、原料水は全体にわたりイオンビームの照射を受けることができる。   Since the present invention has such a configuration, the wall surface in contact with the raw water sealed in the target is made of a noble metal material having high corrosion resistance against water vapor. Thereby, since a void does not grow large in raw material water, raw material water can receive irradiation of an ion beam over the whole.

本発明によれば、PET診断に用いる放射性薬剤を製造するに際し、ターゲットに封入された原料水(O−18水)にイオンビームを照射しても、放射性同位元素を高収率で安定的に供給することが可能で、かつターゲットの寿命も長い放射性同位元素製造装置が提供される。   According to the present invention, when producing a radiopharmaceutical for use in PET diagnosis, even if the raw material water (O-18 water) sealed in the target is irradiated with an ion beam, the radioisotope is stably produced in a high yield. A radioisotope manufacturing apparatus that can be supplied and has a long target life is provided.

本発明の実施形態に係る放射性同位元素製造装置について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の放射性同位元素製造装置10は、イオン源11、高周波四重極型線形加速器(Radio Frequency Quadrupole、以下、RFQと称す)12a、ドリフトチューブ型線形加速器(Drift Tube Linac、以下、DTLと称す)12bおよびターゲット20を有する。なお、このRFQ12aとDTL12bとの組み合わせにより本発明における加速器12が形成されている。
A radioisotope production apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, a radioisotope production apparatus 10 of this embodiment includes an ion source 11, a radio frequency quadrupole linear accelerator (hereinafter referred to as RFQ) 12a, a drift tube linear accelerator (Drift). Tube Linac (hereinafter referred to as DTL) 12b and target 20. The accelerator 12 in the present invention is formed by a combination of the RFQ 12a and the DTL 12b.

イオン源11は、イオンとなる源物質(ここでは水素ガス)をイオン化して陽イオンのイオンビームRとして引き出す役割をなし、その周囲には、質量により所望のイオンのみを選択的に取り出す図示しないマグネットやイオンビームRを整形する図示しない静電レンズ、さらにはイオンビーム発生部等が設けられている。
なお、イオン源11には、熱陰極方式のデュオプラズマトロン型イオン源またはPIG型イオン源を使用することができる。また、長寿命で大電流を発生することのできるマイクロ波放電型イオン源を使用することもできる。
The ion source 11 serves to ionize a source material (in this case, hydrogen gas) that becomes ions and extract it as a positive ion beam R, and around the ion source 11 selectively extracts only desired ions by mass. An electrostatic lens (not shown) that shapes the magnet and the ion beam R, an ion beam generation unit, and the like are provided.
As the ion source 11, a hot cathode type duoplasmatron type ion source or a PIG type ion source can be used. A microwave discharge ion source that can generate a large current with a long lifetime can also be used.

RFQ12aは、このイオン源11の後段に設けられ、イオン源11から出射されたイオンビームRを所定のエネルギーまで加速させるものである。RFQ12aの内部には、波形状の四重極電極を有する真空チャンバが備えられている。この四重極電極によりイオンビームRの進行方向と直角な方向に四重極電界が形成され、イオンビームRが集束されながら加速される。
なお、ここで使用されるRFQ12aに替えて、六極以上の偶数の磁極を持つ多重電極型の高周波加速器を用いてもよく、これら以外の高周波加速器を用いることもできる。
The RFQ 12a is provided at the subsequent stage of the ion source 11, and accelerates the ion beam R emitted from the ion source 11 to a predetermined energy. A vacuum chamber having a wavy quadrupole electrode is provided inside the RFQ 12a. The quadrupole electrode forms a quadrupole electric field in a direction perpendicular to the traveling direction of the ion beam R, and the ion beam R is accelerated while being focused.
In place of the RFQ 12a used here, a multi-electrode type high-frequency accelerator having an even number of magnetic poles of six or more poles may be used, and other high-frequency accelerators may be used.

DTL12bは、RFQ12aで加速されたイオンビームRを入射して、さらに加速するものである。DTL12bの内部の中心には、複数個のドリフトチューブ14が軸方向に並んで配置されている。このドリフトチューブ14の内部には、図示しない四極電磁石が組み込まれていて、イオンビームRは、このドリフトチューブ14内を通過する際に、収束を受ける。そして、このドリフトチューブ14,14の間で、イオンビームRの加速が行われる。
このようなRFQ12aおよびDTL12bは、組み合わされて、最終的に7MeV程度の高エネルギーのイオンビームRを生成する線形加速器(加速器)12として機能する。なお、本実施形態で用いられる加速器は、このような線形加速器に限定されるものではなく、サイクロトロンが用いられる場合もある。
The DTL 12b receives the ion beam R accelerated by the RFQ 12a and further accelerates it. A plurality of drift tubes 14 are arranged in the axial direction at the center inside the DTL 12b. A quadrupole electromagnet (not shown) is incorporated in the drift tube 14, and the ion beam R is converged when passing through the drift tube 14. The ion beam R is accelerated between the drift tubes 14 and 14.
Such RFQ 12a and DTL 12b are combined to function as a linear accelerator (accelerator) 12 that finally generates an ion beam R having a high energy of about 7 MeV. The accelerator used in this embodiment is not limited to such a linear accelerator, and a cyclotron may be used.

ターゲット遮へい体13は、その中心部にターゲット20を格納し、このターゲット20にイオンビームRが入射すると同時に発生する人体に有害な放射線を外部に漏らさない役目を果たすものである。   The target shield 13 stores the target 20 in the center thereof, and plays a role of preventing radiation harmful to the human body generated at the same time as the ion beam R is incident on the target 20 from being leaked to the outside.

ターゲット20は、図2(a)に示すように、支持グリッド21と、透過フォイル22と、ボディ基板24と、筒状体28とから構成されるものである。   As shown in FIG. 2A, the target 20 includes a support grid 21, a transmission foil 22, a body substrate 24, and a cylindrical body 28.

ボディ基板24には、原料水Wが封入されるスペースSが設けられている。このボディ基板24に設けられている送液流路26aは、原料水WがスペースSに注入されたり、この原料水Wが放射性元素に変換された後に回収されたりするときに流動する流路である。また、ガス導入路26bは、スペースSに封入されている原料水Wを加圧するためのアルゴンガスが導入される導入路である。さらにボディ基板24には、イオンビームRが照射されて、上昇した温度を下げるための冷媒Eが循環する冷却路25aが形成されている。   The body substrate 24 is provided with a space S in which the raw water W is enclosed. The liquid supply flow path 26a provided in the body substrate 24 is a flow path that flows when the raw material water W is injected into the space S or when the raw material water W is recovered after being converted into a radioactive element. is there. The gas introduction path 26b is an introduction path through which argon gas for pressurizing the raw water W sealed in the space S is introduced. Further, the body substrate 24 is formed with a cooling path 25a through which the coolant E for irradiating the ion beam R and lowering the raised temperature circulates.

スペースSは、イオンビームRの入射面の直径が20〜30mm程度、同入射方向の深さが0.3〜0.4mmである薄肉構造を有するものである。このような構造は、低エネルギーで、イオンビームRの飛程が短く、ビーム径・形状を調整することが可能な(いずれもサイクロトロンと比較した場合)、前記したような線形加速器12にとっては適した構造といえる。その理由については、後記する実施例の部分で検証されている。   The space S has a thin structure in which the diameter of the incident surface of the ion beam R is about 20 to 30 mm and the depth in the incident direction is 0.3 to 0.4 mm. Such a structure is low energy, has a short range of the ion beam R, and can adjust the beam diameter and shape (both compared with the cyclotron), and is suitable for the linear accelerator 12 as described above. The structure can be said. The reason for this is verified in the example section described later.

さらに、スペースSに、封入される1回の原料水Wの量は0.5cc以下であり、高価な原料水Wの使用量をおさえつつ所定の収量のF−18を製造することが可能になる。これは、サイクロトロン方式で通常用いられる厚型ターゲットと比較して、同量のF−18を得るに当たり使用する原料水を1/4程度まで低減することができる。   Furthermore, the amount of the raw material water W enclosed in the space S is 0.5 cc or less, and it is possible to produce F-18 with a predetermined yield while suppressing the amount of the expensive raw water W used. Become. This can reduce the raw material water used to obtain the same amount of F-18 to about 1/4 compared with the thick target normally used in the cyclotron system.

また、スペースSに封入されている原料水Wは、温度上昇して沸騰による気泡が発生しないように、ガス導入路26bから導入されるアルゴンガス(Ar)で加圧されるとともに、冷却路25a,25bを循環する冷媒Eにより冷却される。そして、変換された放射性同位元素を含む水は、ガス導入路26bから導入されるアルゴンガスの加圧下でバルブ28bを解放することにより、送液流路26aを通じて、合成装置29に回収されることになる。   The raw material water W sealed in the space S is pressurized with argon gas (Ar) introduced from the gas introduction path 26b so that the temperature rises and bubbles due to boiling are not generated, and the cooling path 25a. , 25b is cooled by the refrigerant E circulating. Then, the water containing the converted radioisotope is recovered by the synthesizer 29 through the liquid feeding passage 26a by releasing the valve 28b under the pressure of the argon gas introduced from the gas introduction passage 26b. become.

また、イオンビームRが照射されて原料水Wの温度が上昇するのを抑制するためには、原料水Wの熱がターゲット20の外部に逃げやすいようにターゲット20が熱伝導性の良い材料で構成されることが望ましい。さらに、原料水Wが接するスペースSの外壁は、化学的に安定で耐食性の高い材料で構成されることが望ましい。   Moreover, in order to suppress the temperature of the raw material water W from being increased by the irradiation of the ion beam R, the target 20 is made of a material having good thermal conductivity so that the heat of the raw material water W can easily escape to the outside of the target 20. Desirably configured. Furthermore, it is desirable that the outer wall of the space S in contact with the raw water W is made of a chemically stable and highly corrosion-resistant material.

そこで、ボディ基板24は、金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材から構成されていることにする。これにより、イオンビームRが照射されて原料水Wが温度上昇により沸騰して気泡(水蒸気)を発生しても、この水蒸気によりスペースSの壁面が腐食されることがない。また、生成した放射性同位元素と化合物を形成することもない。   Therefore, the body substrate 24 is composed of at least one noble metal material selected from the group of gold, platinum, and palladium. Thereby, even if the ion beam R is irradiated and the raw material water W boils as the temperature rises to generate bubbles (water vapor), the wall surface of the space S is not corroded by the water vapor. Further, it does not form a compound with the generated radioisotope.

透過フォイル22は、スペースSの真空領域U側の側面を密閉状に仕切る境界を形成するものであって、照射されるイオンビームRが透過するものである。この透過フォイル22は、チタン製又はHavar製の薄膜で構成されている。また、この透過フォイル22のスペースSを形成する壁面は、金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材によりコーティングされている。これにより、透過フォイル22の表面も、原料水Wに発生した気泡(水蒸気)や、生成した放射性同位元素(F−18)と反応することがない。   The transmission foil 22 forms a boundary that seals the side surface of the space S on the vacuum region U side in a sealed manner, and transmits the irradiated ion beam R. The transmission foil 22 is made of a thin film made of titanium or Havar. The wall surface forming the space S of the transmission foil 22 is coated with at least one noble metal material selected from the group of gold, platinum, and palladium. Thereby, the surface of the transmission foil 22 also does not react with the bubbles (water vapor) generated in the raw water W and the generated radioisotope (F-18).

支持グリッド21は、図2(b)に示すように、照射するイオンビームRを通過させるため、その裏表を貫通する複数の通過口27,27…が設けられている。支持グリッド21は、透過フォイル22に対して真空領域U側に接して設けられ、スペースSに封入された原料水Wの圧力により透過フォイル22が降伏しないように押さえつけて支持するものである。さらに、支持グリッド21は、イオンビームRの照射により昇温した原料水Wの熱を外部に逃がす熱伝導体としての役目も果たす。   As shown in FIG. 2B, the support grid 21 is provided with a plurality of passage openings 27, 27,. The support grid 21 is provided in contact with the transmission foil 22 on the side of the vacuum region U, and supports the transmission foil 22 so that the transmission foil 22 does not yield due to the pressure of the raw material water W enclosed in the space S. Furthermore, the support grid 21 also serves as a heat conductor that releases the heat of the raw material water W heated by irradiation of the ion beam R to the outside.

このため、支持グリッド21は、熱伝導性、及び高温における機械的特性がバランスよく優れた材質で構成されることが望まれ、例えばDS Copper(アルミナ分散強化銅)又はクロム銅が用いられている。さらに支持グリッド21の表面は、金によりコーティングされており、これにより、透過フォイル22との熱接触性を向上させたり、支持グリッド21の放射化を抑制したりすることが可能になる。
筒状体28は、冷媒Eが通流する冷却路25bが設けられており、その端部がボディ基板24に接し、支持グリッド21を介して伝達される原料水Wの熱を吸収するものである。
For this reason, it is desired that the support grid 21 is made of a material having a good balance between thermal conductivity and mechanical properties at high temperatures. For example, DS Copper (alumina dispersion strengthened copper) or chromium copper is used. . Furthermore, the surface of the support grid 21 is coated with gold, thereby making it possible to improve the thermal contact with the transmission foil 22 and to suppress the activation of the support grid 21.
The cylindrical body 28 is provided with a cooling path 25 b through which the refrigerant E flows, and an end thereof is in contact with the body substrate 24 and absorbs heat of the raw water W transmitted through the support grid 21. is there.

原料水Wは、O−18水が濃縮して含まれる水溶液であり、送液流路26aからターゲット20のスペースSに封入される。そして、ターゲット20がイオンビームRの照射を受けると、このイオンビームRは、支持グリッド21の通過口27,27…、透過フォイル22を透過して、この原料水Wに衝突し、O−18水が核反応して、放射性同位元素であるF−18が放射性同位元素として生成することになる。   The raw material water W is an aqueous solution in which O-18 water is concentrated and is enclosed in the space S of the target 20 from the liquid feeding flow path 26a. When the target 20 is irradiated with the ion beam R, the ion beam R passes through the passage openings 27, 27... Of the support grid 21, the transmission foil 22, collides with the raw material water W, and O-18. Water undergoes a nuclear reaction, and F-18, which is a radioisotope, is generated as a radioisotope.

次に、図1,図2を参照して、以上のように構成された放射性同位元素製造装置10の動作を説明する。
まず、放射性同位元素製造装置10を作動させるにあたって、事前に、ターゲット20をターゲット遮へい体13内に収容しておく。
図示しない作動スイッチを操作すると、RFQ12a、DTL12bに対して、所定の高周波電力がそれぞれ供給され、RFQ12a、DTL12bのそれぞれに電界が形成される。その後、イオン源11に所定の電力を供給する。これにより、イオン源11のイオンビーム発生部(図示せず)から出射されたイオンビームRがRFQ12aによって所定のエネルギーまで加速される。加速されたイオンビームRは、RFQ12aから出射されて後段のDTL12bに入射され、DTL12bでさらに加速される。
このようにして加速されて高エネルギーとなったイオンビームRは、ターゲット20内の原料水(O−18水)Wに照射される。そして、イオンビームRがO−18水に照射すると、核反応によりF−18が生成される。
Next, the operation of the radioisotope manufacturing apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIGS.
First, when operating the radioisotope production apparatus 10, the target 20 is accommodated in the target shield 13 in advance.
When an operation switch (not shown) is operated, predetermined high-frequency power is supplied to the RFQ 12a and DTL 12b, and an electric field is formed in each of the RFQ 12a and DTL 12b. Thereafter, predetermined power is supplied to the ion source 11. As a result, the ion beam R emitted from the ion beam generator (not shown) of the ion source 11 is accelerated to a predetermined energy by the RFQ 12a. The accelerated ion beam R is emitted from the RFQ 12a, is incident on the subsequent DTL 12b, and is further accelerated by the DTL 12b.
The ion beam R accelerated to high energy in this way is irradiated to the raw material water (O-18 water) W in the target 20. And when the ion beam R irradiates O-18 water, F-18 will be produced | generated by a nuclear reaction.

このようにして、F−18が生成される過程において、ターゲット20の内部で原料水Wの温度は上昇するが、冷媒Eにより冷却されているボディ基板24や支持グリッド21を経由して熱が外部に逃げるので、到達温度が低く抑えられる。さらに、スペースS内は、図示しない配管から供給されるアルゴンガスにより圧力が高く設定されているために、原料水Wの温度が200度を超えた程度では、気泡が発生することがない。   Thus, in the process in which F-18 is generated, the temperature of the raw material water W rises inside the target 20, but heat is transmitted via the body substrate 24 and the support grid 21 that are cooled by the refrigerant E. Because it escapes to the outside, the ultimate temperature is kept low. Furthermore, since the pressure in the space S is set high by an argon gas supplied from a pipe (not shown), no bubbles are generated when the temperature of the raw water W exceeds 200 degrees.

そして、原料水Wの到達温度が、スペースS内の圧力における飽和蒸気温度を超えたところで、水蒸気の気泡が発生する。この水蒸気の気泡はスペースSの壁面に付着するが、この壁面は、貴金属材(金、白金、パラジウムのうちの一種以上)で構成されているので、水蒸気がこの壁面と反応することがない。すなわち、従来品のように、スペースSの壁面が銀材からなる場合と異なり、壁面が酸化されて微粒子状に剥がれたり、水蒸気が還元されて分解ガス(水素ガス)を生成して気泡がさらに成長したりするようなことがない。   Then, when the temperature reached by the raw water W exceeds the saturated steam temperature at the pressure in the space S, bubbles of water vapor are generated. Although the water vapor bubbles adhere to the wall surface of the space S, since the wall surface is made of a noble metal material (one or more of gold, platinum, and palladium), the water vapor does not react with the wall surface. That is, unlike the case where the wall surface of the space S is made of a silver material as in the conventional product, the wall surface is oxidized and peeled off into fine particles, or the water vapor is reduced to generate cracked gas (hydrogen gas) and further bubbles. There is no such thing as growing up.

このように、スペースSの内部で、水蒸気の気泡が発生したとしても、その気泡がさらに大きく成長しないので、封入された原料水Wは、ほとんど除外されることなくイオンビームRの照射を受けるので、生成するF−18の収率が低下することがない。   In this way, even if water vapor bubbles are generated inside the space S, the bubbles do not grow much larger, so the enclosed raw material water W is irradiated with the ion beam R with almost no exclusion. The yield of F-18 produced is not reduced.

このようにして、所望する収量のF−18が得られたところで、送液流路26aからF−18を含む濃縮水がバルブ28bを通り放射性薬剤の合成装置29に送られ、F−18を含む濃縮水からF−18が抽出される。なお、F−18へ核反応しなかった残りのO−18水は、非常に高価であるため、サイクロン等で用いられる厚型ターゲットを使用している場合は、通常、蒸留または精製の工程を経たのち、回収してターゲット20内で再利用される。しかし、本実施形態で用いられている薄型ターゲットではF−18への変換率が高いので、F−18へ核反応しなかった残りのO−18水を再利用しなくても経済性を大きく損なうことはない。   In this way, when a desired yield of F-18 is obtained, the concentrated water containing F-18 is sent from the liquid sending channel 26a to the radiopharmaceutical synthesizer 29 through the valve 28b. F-18 is extracted from the concentrated water containing. In addition, since the remaining O-18 water that did not undergo nuclear reaction to F-18 is very expensive, when a thick target used in a cyclone or the like is used, a distillation or purification process is usually performed. After that, it is collected and reused in the target 20. However, since the thin target used in this embodiment has a high conversion rate to F-18, economic efficiency is greatly increased without reusing the remaining O-18 water that has not undergone nuclear reaction to F-18. There is no loss.

前記した実施形態においては、スペースSが形成されるボディ基板24の全体を貴金属材料で構成した例を示したが、他の実施形態として、ボディ基板24の本体部を高熱伝材で形成し、原料水Wが接するスペースSの表面を少なくとも貴金属で構成する場合もある。
具体的には、ボディ基板24の本体部を銀、銅、アルミニウム、チタン等の低コストな高熱伝導材で構成し、その表面を貴金属物質(金、パラジウム、白金)でメッキや蒸着によるコーティングをしたり、圧着接合により複合化させたりすることが考えられる。
In the above-described embodiment, the example in which the entire body substrate 24 in which the space S is formed is configured with a noble metal material is shown. However, as another embodiment, the body portion of the body substrate 24 is formed with a high heat transfer material, In some cases, the surface of the space S in contact with the raw material water W is composed of at least a noble metal.
Specifically, the main body of the body substrate 24 is made of a low-cost, high-thermal conductive material such as silver, copper, aluminum, or titanium, and the surface thereof is coated with a noble metal material (gold, palladium, platinum) by plating or vapor deposition. Or may be combined by pressure bonding.

まず、銀材等で構成されたボディ基板24の本体表面へのメッキを施工する場合について検討する。この場合、メッキ厚は、ターゲット20の長寿命化及び放射化低減の観点から10〜100μmの範囲内であることが望ましい。この範囲よりメッキが薄いと、コーティングの効果が充分に発揮されず、ボディ基板24の本体表面の銀材の腐食が進行する場合がある。一方、この範囲よりメッキが厚くなると、表面が曇ってざらついた面になり、F−18がトラップされてしまう傾向が顕著になる。   First, a case where plating is performed on the body surface of the body substrate 24 made of silver or the like will be considered. In this case, the plating thickness is desirably in the range of 10 to 100 μm from the viewpoint of extending the life of the target 20 and reducing activation. If the plating is thinner than this range, the coating effect is not sufficiently exhibited, and corrosion of the silver material on the body surface of the body substrate 24 may proceed. On the other hand, if the plating is thicker than this range, the surface becomes cloudy and rough, and the tendency for F-18 to be trapped becomes significant.

このような、メッキ表面のざらつきを回避するためには、メッキ施工に用いるメッキ液は、含まれる金メッキ粒子が極力小さなものを選定するとともに、メッキ物(ボディ基板24の本体)に対し等方的にメッキ液が当たるようにノズル噴射型のメッキ装置を使用することが望ましい。また、メッキ膜を肉厚にすると膜中にメッキ液が閉じこめられる可能性があるため、劇毒物が含まれないメッキ液を選定する必要がある。   In order to avoid such roughness of the plating surface, the plating solution used for plating is selected to be as small as possible in gold plating particles, and isotropic with respect to the plated object (the body of the body substrate 24). It is desirable to use a nozzle jet type plating apparatus so that the plating solution is applied to the surface. Further, if the plating film is made thick, the plating solution may be trapped in the film, so it is necessary to select a plating solution that does not contain a deleterious poison.

また、銀材等で構成されたボディ基板24の本体表面への金蒸着を施工する場合は、スペースSから通じる送液流路26a及びガス導入路26bの孔の内壁まで金を蒸着させることができないので、必要に応じてメッキ加工と併用する必要がある。   Further, when gold deposition is performed on the body surface of the body substrate 24 made of silver or the like, gold may be deposited up to the inner walls of the holes of the liquid supply passage 26a and the gas introduction passage 26b that lead from the space S. Since it is not possible, it is necessary to use it together with plating if necessary.

次に、銀材等で構成されたボディ基板24のスペースSの表面を圧着接合による複合化により形成する場合について検討する。この圧着接合による複合化方法の一例として、高温等方加圧(HIP:Hot Isostatic Press)圧着法が挙げられる。具体的な複合化によるターゲット20の製作方法としては、ボディ基板24及び圧着する金部材を800℃以上に加熱し、約2千気圧で圧着する条件がとられ、これにより十分な接合面が形成されることが確認されている。   Next, a case where the surface of the space S of the body substrate 24 made of silver or the like is formed by compounding by pressure bonding will be considered. As an example of the compounding method by this pressure bonding, there is a hot isostatic press (HIP) pressure bonding method. As a specific method of manufacturing the target 20 by compounding, the body substrate 24 and the gold member to be bonded are heated to 800 ° C. or higher and pressure-bonded at about 2,000 atmospheres, thereby forming a sufficient bonding surface. It has been confirmed that

以上述べたように、本実施形態に用いられるターゲット20において、原料水Wが接触する壁面が貴金属物質(金、パラジウム、白金)で形成されることにより、その表面が腐食されることがなくなる。このため、金で構成されたターゲットの表面は長時間の使用でも殆ど劣化せず、腐食生成物も付着しないため、有機溶剤、お湯、水等で超音波洗浄するだけでクリーニングが簡略化される。よって、ターゲット20は、そのメンテナンスの頻度や所要時間が短縮されるとともに、長寿命化がはかれることになる。なお、万が一、ターゲット20の表面に傷が入ったり、堅く付着した不純物が生じたりした場合には、その表面を荒らさずに除去するために、電解研磨により再生することが好ましい。   As described above, in the target 20 used in the present embodiment, when the wall surface with which the raw material water W contacts is formed of a noble metal substance (gold, palladium, platinum), the surface is not corroded. For this reason, the surface of the target composed of gold hardly deteriorates even after long-term use, and corrosion products do not adhere, so that cleaning is simplified by simply ultrasonically cleaning with an organic solvent, hot water, water or the like. . Therefore, the maintenance frequency and required time of the target 20 are shortened and the life of the target 20 is extended. In the unlikely event that the surface of the target 20 is scratched or a tightly adhered impurity is generated, it is preferable to regenerate by electrolytic polishing in order to remove the surface without roughening.

本実施形態に係る放射性同位元素製造装置は、以上述べたように、ボディ基板24により形成されるスペースSの壁面部分が、水蒸気に対する耐食性に優れる貴金属(金、パラジウム、白金)により構成されることになる。これにより、ターゲット20に封入された原料水(O−18水)にボイドが発生して、スペースSの壁面が水蒸気にさらされても、この壁面が腐食したり、新たな分解ガスが発生してボイドが成長したりすることがなくなる。
さらに、スペースSの壁面部分が、貴金属(金、パラジウム、白金)により構成されることにより、耐食性以外にも、(1)生成したF−18のフッ素と化学反応しない、(2)熱伝導性が良いために原料水W(O−18水)の温度上昇が抑制される、(3)イオンビームの照射による放射化が少ない、(4)装置を通過するような金属不純物を生成しない、といった優れた特徴もターゲット20は、あわせもつこととなる。
In the radioisotope manufacturing apparatus according to this embodiment, as described above, the wall surface portion of the space S formed by the body substrate 24 is made of a noble metal (gold, palladium, platinum) that has excellent corrosion resistance against water vapor. become. As a result, even if a void is generated in the raw water (O-18 water) sealed in the target 20 and the wall surface of the space S is exposed to water vapor, the wall surface is corroded or a new decomposition gas is generated. The void will no longer grow.
Furthermore, because the wall surface portion of the space S is composed of noble metals (gold, palladium, platinum), in addition to corrosion resistance, (1) it does not chemically react with the fluorine of F-18 produced, (2) thermal conductivity Therefore, the temperature rise of the raw material water W (O-18 water) is suppressed, (3) there is little activation due to ion beam irradiation, and (4) no metal impurities that pass through the apparatus are generated. The target 20 also has excellent characteristics.

金、パラジウム、白金等のような貴金属でターゲット20を構成する際、高コスト化に対する課題の解決が避けられない。前記したように、ターゲット20は、使用により劣化が進行する消耗品であるといえるので、使用が所定期間経過したボディ基板24に関しては、溶融して新たなボディ基板24を製造するリサイクルを行うことが望ましいといえる。   When the target 20 is composed of a noble metal such as gold, palladium, platinum, etc., it is inevitable to solve the problem of high cost. As described above, it can be said that the target 20 is a consumable that is deteriorated by use. Therefore, the body substrate 24 that has been used for a predetermined period of time is recycled by melting and manufacturing a new body substrate 24. Is desirable.

ところで、ターゲット20にイオンビームRが照射され続けて、含有される金の一部が核変換されて生成する水銀の放射性同位体は、64.1時間毎に半減するので約1年間放置することにより、そのほとんどすべてが金に戻り安定化する。そうすれば、一般に作業が行われている場所で、金を含有するターゲット20をリサイクルする為の、溶融、不純物除去、鋳込み、鍛造、圧延等の加工を安全実施することが可能となる。
特に、ボディ基板24の構成材が、金又は白金である場合は、それらの構成材は放射線強度の減衰時間が短いことを利用して回収・溶解が容易である。
このようにして、リサイクルにかかるコストは、補充する金を含めても、1個の銀ターゲット材料を購入する金額で、10個の使用済みターゲット20を再生することが可能であると概算される。なお、同様のリサイクルは、白金でも可能であるが、パラジウムの場合、長半減期の核種が生成するためリサイクルは難しい。
By the way, the radioactive isotope of mercury produced by the transmutation of a part of the contained gold by irradiating the target 20 with the ion beam R is halved every 64.1 hours. Almost all of it returns to gold and stabilizes. If it does so, it will become possible to safely perform processing, such as melting, impurity removal, casting, forging, and rolling, for recycling the target 20 containing gold at a place where work is generally performed.
In particular, when the constituent material of the body substrate 24 is gold or platinum, these constituent materials can be easily recovered and dissolved by utilizing the short decay time of the radiation intensity.
In this way, the cost of recycling is estimated to be able to recycle 10 used targets 20 for the price of purchasing one silver target material, including the replenishment gold. . The same recycling is possible with platinum, but in the case of palladium, it is difficult to recycle because a long half-life nuclide is generated.

次に、図2と適宜他の図面を参照して、本実施形態品の効果を検証するとともに、従来品と対比してその効果を確認した。
ここで、本実施形態品とはボディ基板24を金(99.99%)で構成したもの、従来品とは銀−ニオブ合金で構成したものをさす。
図3に示されるように、原料水WにイオンビームRが照射されることによりO−18水からF−18に核変換される反応確率は、このイオンビームRのエネルギーが5−6MeVで最大となり、3MeV以下の低エネルギーでは小さくなることがわかる。
Next, referring to FIG. 2 and other drawings as appropriate, the effect of the product of this embodiment was verified, and the effect was confirmed in comparison with the conventional product.
Here, the product of the present embodiment means that the body substrate 24 is made of gold (99.99%), and the conventional product is that made of silver-niobium alloy.
As shown in FIG. 3, the reaction probability of transmutation from O-18 water to F-18 by irradiating the raw water W with the ion beam R is maximum when the energy of the ion beam R is 5-6 MeV. It can be seen that it becomes smaller at low energy of 3 MeV or less.

一方、図4に示すように、ターゲット20にイオンビームRが照射されると、O−18水を通過する過程で、ビームエネルギーは減衰することになる。ここで、ターゲット20に入射時のエネルギーが6.5MeVとした場合、約0.43mmの厚さの水を通過したところでイオンビームのエネルギーは3MeVになり、図3で示した結果と照らして、約0.43mm以上の領域では、F−18を生成することができないことがわかる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when the target 20 is irradiated with the ion beam R, the beam energy is attenuated in the process of passing the O-18 water. Here, when the energy at the time of incidence on the target 20 is 6.5 MeV, the energy of the ion beam becomes 3 MeV when passing water having a thickness of about 0.43 mm, and in light of the result shown in FIG. It can be seen that F-18 cannot be generated in an area of about 0.43 mm or more.

さらに図4(a)において、深さ方向0.43mm以上の領域では、3MeV以下の低エネルギーのイオンビームRは、原料水W(O−18水)を加熱させるだけとなり、ボイド発生の要因となる。さらに図4(b)で示される0.55mm近傍のブラックピークが存在する領域では、原料水W(O−18水)を加熱するのに消費されるエネルギーの量が最大となるのでボイドの発生も最大となる。
この検証結果に基づいて、ターゲット20は、図2に示すように、原料水Wが封入されるスペースSが薄肉な構造・寸法をとるわけである。
Further, in FIG. 4A, in the region of 0.43 mm or more in the depth direction, the low energy ion beam R of 3 MeV or less only heats the raw material water W (O-18 water), and causes the generation of voids. Become. Furthermore, in the region where the black peak near 0.55 mm shown in FIG. 4B exists, the amount of energy consumed to heat the raw material water W (O-18 water) is maximized, so voids are generated. Is also the largest.
Based on this verification result, as shown in FIG. 2, the target 20 has a thin structure and dimensions in the space S in which the raw water W is enclosed.

また、イオンビームRの照射を開始してからターゲット20の内部で生成するF−18の生成量の経時的変化は、図5に示される評価グラフで表される。この評価グラフによれば、加速器出力ビーム電流が40,60,80,100μAのように大きくなるほど、F−18の生成量が増加するといえる。なお、この評価グラフは、加速器12から出力されたイオンビームRが、透過フォイル22及びこれを支持する支持グリッド21を通過する透過率を62%として作成されている。この図5の評価グラフより、100μAの加速器出力ビーム電流が1時間照射されることでターゲット20の内部には1Ci(37GBq)のF−18が生成されることが読み取れる。   Further, the change over time in the amount of F-18 generated inside the target 20 after the irradiation of the ion beam R is started is represented by an evaluation graph shown in FIG. According to this evaluation graph, it can be said that the generation amount of F-18 increases as the accelerator output beam current increases as 40, 60, 80, 100 μA. This evaluation graph is created with the transmittance of the ion beam R output from the accelerator 12 passing through the transmission foil 22 and the support grid 21 supporting the transmission foil 62%. From the evaluation graph of FIG. 5, it can be seen that 1 Ci (37 GBq) of F-18 is generated inside the target 20 when the accelerator output beam current of 100 μA is irradiated for 1 hour.

通常、PET診断の現場では、一回の検査にかかる時間と、患者に投入されるF−18の量との関係から、放射性同位元素製造装置10に求められるF−18の製造能力は、1時間当たり1Ci程度(1Ci/h)であるといわれている。このようなF−18の製造能力が確保されるためには、図5の評価グラフの結果より、加速器出力ビーム電流が100μAで付与されていることが必要条件となるが、前提条件として(1)所定のエネルギーのイオンビームがO−18水へ有効に照射されていること(2)O−18水の厚さがO−18水中のイオンビームの飛程程度確保されていること(3)ビーム照射される領域のO−18水の密度が維持されていること(4)製造されたF−18水がターゲット内から効率良く取り出せることが要件である。   Usually, at the PET diagnosis site, the production capacity of F-18 required for the radioisotope production apparatus 10 is 1 based on the relationship between the time taken for one examination and the amount of F-18 to be injected into a patient. It is said to be about 1 Ci (1 Ci / h) per hour. In order to secure such F-18 manufacturing capability, it is a necessary condition that the accelerator output beam current is applied at 100 μA from the result of the evaluation graph of FIG. ) The ion beam with a predetermined energy is effectively irradiated to the O-18 water. (2) The thickness of the O-18 water is secured to the extent of the ion beam in the O-18 water. (3) The density of O-18 water in the region irradiated with the beam is maintained. (4) It is a requirement that the produced F-18 water can be efficiently taken out from the target.

すでに前記したように、イオンビームを照射することで、ターゲット20に封入された原料水Wの内部にボイドが発生・成長してしまうことは、これら(1)〜(4)に記載した要件の阻害要因になり得る。このため、ボイドの発生・成長を抑えて、スペースS内における原料水W(O−18)の密度を確保できるようなターゲット20の材質が選定されることが必要となるわけである。   As described above, the generation and growth of voids in the raw water W sealed in the target 20 by irradiation with the ion beam is a requirement described in (1) to (4). It can be an impediment. For this reason, it is necessary to select the material of the target 20 that can suppress the generation / growth of voids and secure the density of the raw water W (O-18) in the space S.

図6は、従来品のターゲットと本実施形態品のターゲットにより、製造されたF−18の飽和収率を対比させたものである。ここで、F−18の飽和収率とは、F−18のβ崩壊時間(110分)に比べ十分長い時間ビーム照射を続けるとO−18水中に存在するF−18の生成量と崩壊量がバランスして殆ど一定となった際のF−18の量を、入射する陽子ビーム電流で規格化したものである。   FIG. 6 compares the saturation yield of F-18 produced by using the target of the conventional product and the target of the present embodiment. Here, the saturation yield of F-18 is the amount of F-18 produced and the amount of decay present in O-18 water when beam irradiation is continued for a sufficiently long time compared to the β decay time (110 minutes) of F-18. Is the amount of F-18 when the current becomes almost constant and is normalized by the incident proton beam current.

これによれば、本実施形態では、加速器出力ビーム電流を上昇させても、飽和収率が一定値で維持されるのに対し、従来品1では、飽和収率は加速器出力ビーム電流の上昇とともに低下する傾向が得られた。そして、従来品2の構成のようにさらに支持グリッド21の材質を熱伝達の悪いSUS材を用いたものとした場合は、原料水Wにボイドがより多く発生するので飽和収率はさらに低下する結果が得られている。
この結果より、加速器出力ビーム電流を、F−18の製造能力の目標値である1Ci/hを達成するために必要な100μAにした場合、本実施形態品ではF−18の収量が理論値通りに得られているのに対し、従来例では理論値通りに得られていないことがわかる。
According to this, in this embodiment, even if the accelerator output beam current is increased, the saturation yield is maintained at a constant value, whereas in the conventional product 1, the saturation yield increases with the increase of the accelerator output beam current. A tendency to decrease was obtained. When the material of the support grid 21 is made of SUS material with poor heat transfer as in the configuration of the conventional product 2, more voids are generated in the raw water W, so that the saturation yield is further reduced. The result is obtained.
From this result, when the accelerator output beam current is set to 100 μA required to achieve 1 Ci / h, which is the target value of F-18 manufacturing capacity, the yield of F-18 is the theoretical value in this embodiment product. It can be seen that, in contrast to the theoretical value, the conventional example does not.

図7は、従来品のターゲットと本実施形態品のターゲットを用いた場合において、ビーム電流を変化させた場合のターゲット内部の圧力変化を検出した結果である。この結果、本実施形態品では、ビーム電流に対し、直線的に圧力が変化するのに対し、従来例では60μAを境に圧力が急上昇することがわかる。
この本実施形態品における直線的な圧力変化は、原料水Wの温度上昇に伴う水蒸気のボイド発生によるものと考えられ、従来品における圧力の急上昇カーブは、水蒸気とこれに接するターゲット20の壁面との反応による反応ガス(水素ガス)が生成してボイドがさらに成長したことに関連するものと考えられる。
FIG. 7 shows the result of detecting the pressure change inside the target when the beam current is changed when the conventional target and the target of the present embodiment are used. As a result, in the product of this embodiment, the pressure changes linearly with respect to the beam current, whereas in the conventional example, it can be seen that the pressure rapidly increases at 60 μA as a boundary.
The linear pressure change in the product of this embodiment is considered to be due to the generation of water vapor voids accompanying the temperature rise of the raw material water W, and the pressure sudden increase curve in the conventional product is the water vapor and the wall surface of the target 20 in contact with the water vapor. This is considered to be related to the fact that the reaction gas (hydrogen gas) is generated by the reaction of (2) and the voids are further grown.

なお、従来品と本実施形態品のターゲットを同じ条件で、所定期間、使用し続けたところ、従来品のターゲットではその表面に微粒子の付着が確認されたが、本実施形態品ではそのような微粒子は確認されなかった。従来品のターゲットに付着したこの微粒子の成分分析を行ったところ、図8に示すように、ターゲットと同じ成分からなることが判明し、ターゲットの壁面から剥がれたものであることが判った。これより、従来のターゲットでは、イオンビームの照射の下、原料水Wと壁面が反応して壁面を腐食するが、本実施形態ではそのような現象が発生しないことが実証された。   In addition, when the target of the conventional product and the product of the present embodiment was continuously used for a predetermined period under the same conditions, adhesion of fine particles was confirmed on the surface of the target of the conventional product. Fine particles were not confirmed. As a result of component analysis of the fine particles adhering to the target of the conventional product, it was found that the particles consisted of the same components as the target and were peeled off from the target wall. Thus, in the conventional target, the raw water W and the wall surface react with each other under the irradiation of the ion beam to corrode the wall surface, but it has been proved that such a phenomenon does not occur in the present embodiment.

図9に示すように、以上の検証をふまえて、ターゲット20のボディ基板24を構成する材質として、水蒸気に対する耐食性、熱伝導性、F(フッ素)との化合物形成の観点から比較検討した結果、金が最も優れ、続いてパラジウム、白金とする結果が得られた。なお、これら3つの材料の内で最も熱伝導性の悪い白金においてさえ、現在汎用されているニオブ材と同程度の冷却性が確保できると考えられている。
ここで、◎は極めて優れた性質を示し、○は使用可能であることを示し、△は性能に不満があることを示し、×は使用不可能であることを示し、?は実験を行っていないことを示している。
As shown in FIG. 9, based on the above verification, as a material constituting the body substrate 24 of the target 20, as a result of comparative examination from the viewpoint of corrosion resistance against water vapor, thermal conductivity, and compound formation with F (fluorine), Gold was the best, followed by palladium and platinum. Note that it is considered that even the platinum having the lowest thermal conductivity among these three materials can secure the same level of cooling performance as that of currently used niobium materials.
Here, ◎ indicates extremely excellent properties, ◯ indicates that it can be used, Δ indicates that the performance is unsatisfactory, × indicates that it cannot be used, and? Indicates that no experiment was conducted.

本発明の実施形態に係る放射性同位元素製造装置の断面図である。It is sectional drawing of the radioisotope manufacturing apparatus which concerns on embodiment of this invention. (a)本発明で用いられるターゲットの側面断面図で、(b)はターゲットの正面を示す正面図である。(A) It is side surface sectional drawing of the target used by this invention, (b) is a front view which shows the front of a target. ビームエネルギーの強度に対するF−18の生成核反応断面積を表すグラフである。It is a graph showing the production | generation nucleus reaction cross section of F-18 with respect to the intensity | strength of beam energy. (a)イオンビームがO−18水を通過する際、透過する距離に対し減衰するエネルギーの強度を表すグラフである。(b)同、エネルギーの単位距離あたりの減衰量を表すグラフである。(A) It is a graph showing the intensity | strength of the energy attenuate | damped with respect to the distance which permeate | transmits when an ion beam passes O-18 water. (B) It is a graph showing the attenuation amount per unit distance of energy. 100,80,60,40μAの異なる値を示す加速器出力ビーム電流が照射される時間に対し、F−18の生成量を表すグラフである。It is a graph showing the production | generation amount of F-18 with respect to the time when the accelerator output beam current which shows a different value of 100, 80, 60, 40 microamperes is irradiated. 本発明のターゲット、従来のターゲットを使用した場合を対比して、加速器出力ビーム電流に対する飽和収率の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the saturation yield with respect to an accelerator output beam current compared with the case where the target of this invention and the conventional target are used. 本発明のターゲット、従来のターゲットを使用した場合を対比して、加速器出力ビーム電流に対するターゲット内部の圧力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure change inside a target with respect to the accelerator output beam current compared with the case where the target of this invention and the conventional target are used. 従来のターゲットを使用した際に、その表面に付着する微粒子の成分分析結果を示すデータである。It is data which shows the component analysis result of the microparticles | fine-particles adhering to the surface when using the conventional target. 本発明の放射性同位元素製造装置のターゲットを構成するのに最適な材質について検討した結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of having examined about the optimal material for comprising the target of the radioisotope manufacturing apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 放射性同位元素製造装置
11 イオン源
12 加速器
20 ターゲット
21 支持グリッド
22 透過フォイル
24 ボディ基板
27 通過口
R イオンビーム
S スペース
U 真空領域
W 原料水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radioisotope production apparatus 11 Ion source 12 Accelerator 20 Target 21 Support grid 22 Transmission foil 24 Body substrate 27 Passage port R Ion beam S Space U Vacuum region W Raw material water

Claims (7)

イオンビームを出射するイオン源と、
前記イオン源から出射された前記イオンビームが加速される真空領域を有する加速器と、
加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料水が封入されるターゲットと、を備え、
前記ターゲットは、
前記真空領域及び前記原料水の境界を形成するとともに前記イオンビームが透過する透過フォイルと、
前記原料水が封入されるスペースを前記透過フォイルと共に形成するボディ基板と、を有し、
前記ボディ基板は、
金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材からなることを特徴とする放射性同位元素製造装置。
An ion source that emits an ion beam;
An accelerator having a vacuum region in which the ion beam emitted from the ion source is accelerated;
A target in which raw water for generating a radioisotope is encapsulated when irradiated with the accelerated ion beam; and
The target is
A transmissive foil that forms a boundary between the vacuum region and the raw material water and transmits the ion beam;
A body substrate that forms a space in which the raw water is enclosed together with the transmission foil, and
The body substrate is
A radioisotope manufacturing apparatus comprising at least one noble metal material selected from the group consisting of gold, platinum and palladium.
イオンビームを出射するイオン源と、
前記イオン源から出射された前記イオンビームが加速される真空領域を有する加速器と、
加速した前記イオンビームが照射されると放射性同位元素を生成する原料水が封入されるターゲットと、を備え、
前記ターゲットは、
前記真空領域及び前記原料水の境界を形成するとともに前記イオンビームが透過する透過フォイルと、
前記原料水が封入されるスペースを前記透過フォイルと共に形成するボディ基板と、を有し、
前記ボディ基板は、
銀、銅、アルミニウム、チタン、ニオビウムの群から選択される少なくとも一つの高熱伝導材からなる本体部と、
前記本体部のうち、少なくとも前記スペースが形成されている表面が、金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材から形成されていることを特徴とする放射性同位元素製造装置。
An ion source that emits an ion beam;
An accelerator having a vacuum region in which the ion beam emitted from the ion source is accelerated;
A target in which raw water for generating a radioisotope is encapsulated when irradiated with the accelerated ion beam; and
The target is
A transmissive foil that forms a boundary between the vacuum region and the raw material water and transmits the ion beam;
A body substrate that forms a space in which the raw water is enclosed together with the transmission foil, and
The body substrate is
A main body made of at least one high thermal conductive material selected from the group consisting of silver, copper, aluminum, titanium and niobium;
The radioisotope manufacturing apparatus characterized in that at least a surface of the main body portion on which the space is formed is formed of at least one noble metal material selected from the group of gold, platinum, and palladium.
前記貴金属材は、前記本体部の表面にメッキ、蒸着、圧着接合のうちいずれかの手法により設けられることを特徴とする請求項2に記載の放射性同位元素製造装置。   The radioisotope manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the noble metal material is provided on the surface of the main body by any one of plating, vapor deposition, and pressure bonding. 前記透過フォイルの前記スペースを形成する側の面は、金、白金、パラジウムの群から選択される少なくとも一つの貴金属材によりコーティングされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射性同位元素製造装置。   4. The surface of the transparent foil that forms the space is coated with at least one noble metal material selected from the group consisting of gold, platinum, and palladium. The radioisotope production apparatus according to item 1. 前記透過フォイルを前記真空領域側から支持するとともに、前記イオンビームが通過する複数の通過口が設けられている支持グリッドと、を有し、
前記支持グリッドの表面は、金によりコーティングされていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放射性同位元素製造装置。
A support grid that supports the transmission foil from the vacuum region side and is provided with a plurality of passage openings through which the ion beam passes,
The radioisotope manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a surface of the support grid is coated with gold.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放射性同位元素製造装置で用いられた使用済みの前記ボディ基板を回収し、その表面を電解研磨して再生することを特徴とするターゲットのリサイクル方法。   A target body characterized in that the used body substrate used in the radioisotope production apparatus according to any one of claims 1 to 5 is collected, and its surface is electropolished and regenerated. Recycling method. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放射性同位元素製造装置で用いられた使用済みの前記ボディ基板を回収し、これを溶解させる工程を経た後、新たなボディ基板を製造するための原料として用いることを特徴とするターゲットのリサイクル方法。   A used body substrate used in the radioisotope manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5 is collected, and after undergoing a step of dissolving it, a new body substrate is manufactured. A target recycling method characterized by being used as a raw material for the purpose.
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