JP2007170890A - 放射性同位元素製造装置のターゲットおよび放射性同位元素製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性核種を高収量で得ることができる放射性同位元素製造装置およびターゲットを提供する。
【解決手段】この放射性同位元素製造装置のターゲット２０Ａは、グリッド２１と、透過膜２２と、放射性同位元素の元になる物質を収容する容器２６とを備えている。容器の原料室２６ａ内に、通過口と対応した位置に原料粉末２３Ａを充填した保持孔３３ａを配置した保持板３３を収容する。保持板はポーラスＳＵＳで構成されている。このような構成により、イオンビーム照射中に、キャリア媒体の原料室への流入および加熱による原料粉末の変形により、原料室内で原料粉末が移動することを防止でき、原料粉末の温度を生成された放射性核種が熱拡散しやすい温度に維持でき、生成された放射性核種の回収率を向上できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射性同位元素を製造する放射性同位元素製造装置に係り、特に、放射性同位元素を生成させるためにイオンビームが照射されるターゲットに関する技術である。

現在、がん診断の手段として、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography：単光子放出型ＣＴ［Computed Tomography］）とＰＥＴ（Positron Emission Computed Tomography：陽電子放出型ＣＴ）が用いられている。
ＳＰＥＣＴはモリブデン９９（⁹⁹Ｍｏ）、ヨウ素１３１（¹³¹Ｉ）、ヨウ素１２３（¹²³Ｉ）、タリウム２０１（²⁰¹Ｔｌ）などの放射性同位元素を用いて放射性薬剤を作り、これを検査に用いている。これらの放射性同位元素の半減期は２〜３日と比較的長い。

ＰＥＴ検査は、より測定性能を高めようとする観点から用いられている。ＰＥＴ用の放射性薬剤に用いられる放射性同位元素は、加速器で作られるが、ＳＰＥＣＴ用に比べて半減期が短い。例えば、炭素１１（¹¹Ｃ）は、半減期が約２０分、窒素１３（¹³Ｎ）は約１０分である。したがって、検査に用いる分量を確保するには、輸送にかかる時間を考慮して当該放射性同位元素を相当多量に製造する必要がある。また、半減期の短さを考慮して、速やかに利用に供さねばならないという制約がある。これらＰＥＴ採用の際の要請事項は、例えば非特許文献１に記載されている。

ところで、このような放射性同位元素を製造する方法は、放射性同位元素を生成する元になる物質、つまり原料をターゲットに設定し、このターゲットに、加速器を用いて数ＭｅＶから数十ＭｅＶの高エネルギに加速したイオンビームを照射するものである。イオンビーム強度は、数十μＡから数百μＡであり、核反応を起こさせるターゲットには、数百Ｗの熱が入力されることになる。
なお、ターゲットは、放射性同位元素の元になる物質が液体の場合は液体ターゲット、気体の場合はガスターゲット、固体の場合は固体ターゲットと呼ばれる。

ところで、固体ターゲットの場合、例えば、¹¹Ｃの生成には、放射性同位元素の元になる物質としてホウ素１１（¹¹Ｂ）を使用した¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応が用いられる。この場合、従来は、図９の（ａ）に示すように、傾斜面を有する容器４１Ａを用い、放射性同位元素の元になる物質であるホウ素１１を含む酸化ホウ素の原料粉末４３Ａを前記傾斜面上に載せたターゲット４０Ａを用いていた。

また、¹³Ｎの生成には、放射性同位元素の元になる物質として炭素１２（¹²Ｃ）を使用した¹²Ｃ（ｄ，ｎ）¹³Ｎ核反応が用いられる。この場合、従来は、図９の（ｂ）に示すように、円筒形の容器４１Ｂを用い、イオンビームＲの強度分布に合わせて、中央が厚くなるように放射性同位元素の元になる物質であるチャコールの原料粉末４３Ｂを突き固めて前記円筒形の容器４１Ｂ内に充填したターゲット４０Ｂを用いていた。
「ＰＥＴ通信１９９８ＷＩＮＴＥＲ Ｎｏ．２５」，第１５頁〜第１７頁，先端医療技術研究所

ターゲット４０Ａ、４０Ｂでは、原料粉末４３Ａ、４３Ｂの一定量を容器４１Ａ、４１Ｂにセッティングしにくいという問題があった。つまり、イオンビームＲに照射される原料粉末４３Ａ、４３Ｂのビーム方向の密度や原料粉末層の厚さを一定に設定しづらい問題があった。特に図９の（ｂ）に示すような場合、原料粉末４３ＢがイオンビームＲに照射されている間に容器４１Ｂの下方に沈積してしまい、イオンビームＲに照射される原料粉末が実効的に少なくなる。

その結果、イオンビームＲの入熱による原料粉末４３Ｂの温度上昇が、ターゲットの設定のたびに異なったり、照射中に変化したりし、生成された放射性同位元素が原料粉末の粉末結晶表面に熱拡散により移動する効率に差を生じ、例えば、¹²Ｃ（ｄ，ｎ）¹³Ｎの核反応で¹³Ｎの気体を回収する場合に、¹³Ｎの収量に大きなばらつきが生じるという問題があった。

本発明は、係る問題を解決することを課題とし、放射性同位元素の収量を安定にするターゲットと、該ターゲットを用いて放射性同位元素を高収量で得ることができる放射性同位元素製造装置を提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、加速したイオンビームに照射されて放射性同位元素を生成する原料を設定する放射性同位元素製造装置のターゲットであって、イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成される。さらに、前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、前記透過膜は、グリッドに支持されるとともに、イオンビームを透過させ、前記容器は、透過膜側に原料室を有し、原料室には、グリッドの通過口に対応した位置に前記原料を保持する保持孔を設けた保持板を収容していることを特徴とする。

また、第２の発明は、加速したイオンビームに照射されて放射性同位元素を生成する原料を設定する放射性同位元素製造装置のターゲットであって、イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成される。さらに、前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、前記透過膜は、グリッドに支持されるとともに、イオンビームを透過させ、前記容器は、透過膜側に原料室を有し、原料室には、原料を板状に焼結して成形した原料焼結板を収容していることを特徴とする。

係る構成により、イオンビームに照射される原料のイオンビーム方向の密度や厚さを一定に設定でき、またイオンビーム照射中に原料が移動してしまうということが防止できる。

本発明によれば、放射性同位元素の収量を安定にするターゲットと、該ターゲットを用いて放射性同位元素を高収量で得ることができる放射性同位元素製造装置を提供できる。

《第１の実施形態》
次に、本発明の第１の実施形態に係る放射性同位元素製造装置について、図１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とドリフトチューブ型線形加速器（Drift Tube Linac、以下、ＤＴＬと称す）１２ｂとの２段で構成された加速器１２、ビーム管１５およびターゲット２０を有する。

イオン源１１は、イオンとなる源物質（ここでは水素、または重水素など）をイオン化してイオンビームＲとして引き出す役割をし、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、さらには図示しないイオンビーム発生部などが設けられている。
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（ペニングイオンゲージ）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。

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を所定のエネルギまで加速させるものである。ＲＦＱ１２ａは、真空チャンバの内部に波形状の四重極電極を備えている。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が集束されながら真空領域で加速される。
なお、ここで使用されるＲＦＱ１２ａに代えて、六極以上の偶数の電極を持つ多重電極型の高周波加速器を用いることも、これら以外の高周波加速器を用いることもできる。

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は、真空チャンバ内部の真空領域の中心に、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の向かい合う端面間で、イオンビームＲの加速が行われる。
このようにＲＦＱ１２ａおよびＤＴＬ１２ｂの２段で構成された加速器１２は、最終的に１０ＭｅＶ程度の高エネルギのイオンビームＲを生成する。

加速されたイオンビームＲは、内部を真空に保たれたビーム管１５でターゲット２０に導かれる。ターゲット２０は、ビーム管１５の先端に設定され、床に固定されているターゲット遮へい体１３内に存在する。

（ターゲットの構成）
次に本実施形態におけるターゲットの詳細な構成を図２、図３を参照（適宜、図１参照）しながら説明する。
図２のターゲットの側断面図に示すように、本実施形態のターゲット２０Ａ（図１ではターゲット２０で代表して表示）は、主に、イオンビームＲが入射する側からグリッド２１と、透過膜２２と、容器２６とを、この順に配置して構成される。

なお、ターゲット２０Ａは、取り付け冶具である円筒状の円筒部材２８によりビーム管１５の先端に、図示しないゴムシール、メタルタッチシールなどを介して取り付けられる。ビーム管１５、円筒部材２８、透過膜２２でターゲット２０Ａ側の真空領域の境界を構成している。

グリッド２１は、真空領域側に押される透過膜２２を、真空領域側から支持しており、図３の（ａ）のターゲット正面図（図２のＡ−Ａ矢視図）に示すように、イオンビームＲを通過させる複数の丸穴の通過口２７が、例えば、三角格子配列で設けられている。この通過口２７は、強度的に充分な範囲でできるだけ稠密に配置し、通過口２７の占める面積を大きくし、イオンビームＲのグリッド２１の通過量を増加させることが望ましい。
透過膜２２は、イオンビームＲを透過させることができる薄膜材で構成されている。

容器２６は、放射性同位元素の元になる物質（以下、原料と称する）を収容するものである。容器２６の透過膜２２に面した側には凹部が設けられ、透過膜２２と、前記凹部の壁とで原料室２６ａを構成する。
原料室２６ａは、容器２６の縁部に透過膜２２に面して配置した環状のシール３１により、気密または水密な構造となっている。シール３１としては、ゴムＯリング、中空金属Ｏリング、メタルリングなどを用いる。

図２に示すように、原料室２６ａ内には、多数の保持孔３３ａ内に原料粉末２３Ａを保持した保持板３３が収容される。保持孔３３ａは、グリッド２１の通過口２７の位置に対応させた配列、例えば、三角格子配列に配列し、イオンビームＲの方向に平行に保持板３３を貫通するように穿孔されている（図３の（ｂ）の容器２６の正面断面図［図２のＢ−Ｂ矢視図］参照）。
なお、保持板３３は、多孔質材、例えばポーラス金属、具体的にはポーラスＳＵＳなどからなる。

保持板３３の熱伝導度は、原料粉末２３Ａが後記するところの容器２６の冷却による冷却効果を強く受けず、生成された放射性同位元素が原料粉末２３Ａの粉末結晶内を熱拡散するに充分な温度範囲になるような所定の値に設定する。この熱伝導度の設定は、ポーラス金属の空隙率を設定することによって行う。
なお、保持孔３３ａの径は、通過口２７の径より大きくてもよい。

原料室２６ａに対して、原料粉末２３Ａから生成された放射性同位元素を原料室２６ａから回収するためのキャリア媒体の入口通路３５と出口通路３７が設けられている。
放射性同位元素が生成したところで、入口通路３５に接続された配管からキャリア媒体が送られ、原料室２６ａ、出口通路３７を経て、放射性同位元素を含むキャリア媒体が回収される。キャリア媒体は、原料、または生成された放射性同位元素の性状に応じて、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガス、または超純水を使い分けて用いる。
容器２６には、容器２６を冷却するための冷却路が設けられ、その冷却水入口２５と冷却水出口２９が用意されている。

(第１の実施形態の作用)
ここで、放射性同位元素¹¹Ｃを得るために、原料粉末２３Ａとして¹¹Ｂ粉末を用い、加速器１２で７ＭｅＶに加速された陽子ビームが照射される場合を例に、図４、図５を参照（適宜、図１および図２を参照）しながら本実施形態の作用を説明する。
なお、図４および図５においては、７ＭｅＶに加速された陽子ビームが、図２に示す透過膜２２でエネルギが減衰することを考慮して、例えば、０．５ＭｅＶ減衰するとして、６．５ＭｅＶで原料粉末２３Ａに入射する場合を示す。
図４に¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応の陽子（ｐ）のエネルギ依存の反応断面積を示す（出典：ＩＡＥＡのＷｅｂサイト、http://www-nds.iaea.org/exfor/exfor00.htmに掲載の、Nuclear Data Centre のNuclear Data Servicesの中のＥＸＦＯＲ experimental nuclear reaction data [14/Sep/05]）。２本の曲線は、データを発表した研究機関が異なることを示している。
この図より、陽子の運動エネルギが約３．５ＭｅＶ以下に減衰すると、この核反応をしなくなることがわかる。

図５に¹¹Ｂの結晶体の１００％理論密度（比重２．５３）における、６．５ＭｅＶで入射した陽子の飛程（距離）とその距離での陽子の残存エネルギ（陽子のエネルギ）を示す。陽子の残存エネルギが３．５ＭｅＶ以下になるまでに６．５ＭｅＶで入射した陽子は０．０１７７ｃｍ移動することがわかる。また、６．５ＭｅＶのエネルギがすべて吸収されるまでには、約０．０２６ｃｍ移動することがわかる。

¹¹Ｂ粉末は、約６０％理論密度程度である。１００％理論密度時の陽子の飛程０．０１７７ｃｍおよび０．０２６ｃｍを密度補正すると、それぞれ０．０２９５ｃｍと０．０４３３ｃｍに相当する。
ここで、保持板３３の板厚を、０．０４３３ｃｍ以上とし、¹¹Ｂ粉末を保持孔３３ａに板厚と同じだけ充填する。また、保持板３３は、あらかじめポーラスＳＵＳの空隙率を適切に調整して、前記の所定の値にその熱伝導度を設定しておく。つまり、生成された放射性同位元素が原料粉末２３Ａの粉末結晶内を熱拡散するに充分な温度範囲になるように設定する。また、キャリア媒体としては、Ａｒガスを用いる。なお、Ａｒガスには所定の低濃度の酸素を混ぜておく。

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２０Ａをターゲット遮へい体１３内に設定しておく（図１参照）。
図示しない作動スイッチを操作すると、イオン源１１に所定の電力が供給される。ＲＦＱ１２ａ、ＤＴＬ１２ｂに対して、所定の高周波電力がそれぞれ供給され、各ＲＦＱ１２ａ、ＤＴＬ１２ｂに電界が形成される。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７ＭｅＶに加速される。

ターゲット２０Ａが７ＭｅＶのイオンビームＲ（陽子ビーム）の照射を受けると、グリッド２１の通過口２７を通過したイオンビームＲは、透過膜２２を通過する。このときエネルギ減衰をして６．５ＭｅＶのエネルギとなり、電流はそのままで透過膜２２を通過した全量が保持孔３３ａ内の原料粉末２３Ａ、つまり¹¹Ｂ粉末に衝突する。¹¹Ｂ粉末の層の厚さは、０．０４３３ｃｍ以上なので、入射した６．５ＭｅＶの陽子はすべてのエネルギを¹¹Ｂ粉末に吸収されることになる。
もちろん、グリッド２１の格子部分に衝突したイオンビームＲは、グリッド２１を加熱するだけで、通過はできないので¹¹Ｂ粉末と核反応をすることはない。

このようにしてターゲット２０Ａ内の¹¹Ｂ粉末にイオンビームＲが入射されると、¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応により¹¹Ｃが生成される。
このとき、¹¹Ｂ粉末は、イオンビームＲの照射により加熱されるので、生成された¹¹Ｃは¹¹Ｂ粉末の粉末結晶の表面に熱拡散により移動する。粉末結晶の表面に移動した¹¹Ｃは、キャリア媒体のＡｒガスに含まれる酸素により酸化されて炭酸ガス（ＣＯ₂）などとなり、Ａｒガスとともに回収される。

以上説明した本実施形態では、陽子による¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応を例に説明したが、ホウ素１０（¹⁰Ｂ）に重水素のイオンビームＲを照射して¹⁰Ｂ（ｄ，ｎ）¹¹Ｃ核反応により¹¹Ｃを生成する際には、原料粉末２３Ａとして¹⁰Ｂ粉末を適用できる。
また、炭素１３（¹³Ｃ）に陽子のイオンビームＲを照射して¹³Ｃ（ｐ，ｎ）¹³Ｎ核反応により¹³Ｎを生成する際、または¹²Ｃに重水素のイオンビームＲを照射して¹²Ｃ（ｄ，ｎ）¹³Ｎ核反応により¹³Ｎを生成する際には、原料粉末２３Ａとして¹³Ｃまたは¹²Ｃ粉末を適用できる。

なお、生成された放射性同位元素が¹³Ｎの場合、キャリア媒体としては超純水を使用し、¹³Ｎを含んだアンモニアとして超純水とともに回収する。
また、保持板３３の厚さは、原料粉末２３Ａ層内でのイオンビームＲの飛程に応じて適宜設定する。
なお、本実施形態における原料粉末２３Ａは、本発明の原料に対応する。

以上述べたように本実施形態のターゲット２０Ａにおいては、グリッド２１の通過口２７を通過したイオンビームＲは、全量が保持孔３３ａ内の原料粉末２３Ａに照射されるので無駄がない。また、個々の通過口２７に対応して保持板３３の保持孔３３ａが設けられ、原料粉末２３Ａが原料室２６ａ内で細かく区切られているので、キャリア媒体の原料室２６ａ内への注入や、イオンビームＲの加熱による原料粉末２３Ａの変形により、原料粉末２３Ａが原料室２６ａ内で移動することが防止できる。その結果、イオンビームＲ照射中の原料粉末２３Ａの移動による生成効率の低下を防止できる。つまり、安定に放射性同位元素を生成できる。

また、保持板３３の熱伝導度を所定の値にコントロールして、イオンビームＲ照射中の原料粉末２３Ａの温度を、生成された放射性同位元素が熱拡散しやすい温度範囲に設定できるので、放射性同位元素の回収率が向上する。
従来のターゲットでは、原料粉末の層の厚さとターゲットの冷却性能とでイオンビームＲ照射中の原料粉末２３Ａの温度が決まり、また照射中に原料粉末２３Ａが原料室２６ａ内で移動してしまい、イオンビームＲに照射されている原料粉末２３Ａの部分の温度が必ずしも生成された放射性同位元素が熱拡散しやすい温度範囲に設定できていなかった。

本実施形態において、通過口２７の正面形状、保持孔３３ａの正面形状を、それぞれ丸穴としたが、それに限定されるものではない。例えば、丸穴の代わりにそれぞれ六角形の穴として、三角格子配列で配置してもよい。この場合も、保持孔３３ａの正面面積は、通過口２７の正面面積と同じか、より大きいものとする。
本実施形態において、放射性同位元素¹¹Ｃを得るために、原料粉末２３Ａとして¹¹Ｂまたは¹⁰Ｂ粉末を用いるとしたが、それに限定されない。原料粉末２３Ａとして¹¹Ｂまたは¹⁰Ｂの酸化ホウ素粉末を用いてもよい。その場合は、酸化ホウ素粉末層のイオンビームＲ方向の厚さを、６．５ＭｅＶの陽子が酸化ホウ素粉末層中で全エネルギを吸収される以上の厚さとする。

なお、本実施形態において、保持孔３３ａには原料粉末２３Ａを充填するものとして説明したが原料粉末２３Ａに限定されない。原料粉末の焼結ペレットを個々の保持孔３３ａに充填してもよい。

《第２の実施形態》
次に図６を参照して（適宜、図１、図４および図５を参照）、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
図６に示すターゲット２０Ｂでは、第１の実施形態で原料室２６ａに原料粉末２３Ａを保持した保持板３３を収容する代わりに、放射性同位元素の元になる物質を焼結し板状に成形した原料焼結板２３Ｂを収容するものである。

本実施形態においては、放射性同位元素¹¹Ｃを生成させるために、原料焼結板２３Ｂとして¹¹Ｂ粉末を焼結し板状に成形した焼結板を用い、７ＭｅＶに加速器１２で加速された陽子ビームが照射される場合を例に説明する。
原料焼結板２３Ｂの焼結密度と板厚は、第１の実施形態と同様に、¹¹Ｂの１００％理論密度換算で０．０２６ｃｍ以上になるように設定する。¹¹Ｂ粉末の焼結板の密度が例えば、約８０％理論密度の場合、０．０３２５ｃｍ以上の厚さの原料焼結板２３Ｂとする。

このように原料粉末２３Ａの代わりに原料焼結板２３Ｂを用いることにより、キャリア媒体の原料室２６ａ内への流入や、イオンビームＲによる加熱からの変形による、原料室２６ａ内での原料の移動が防止できる。さらに、¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応に寄与しない３．５ＭｅＶ以下の陽子のエネルギもすべて原料焼結板２３Ｂに加えられるので、原料焼結板２３Ｂの温度は上がり、生成された放射性同位元素¹¹Ｃが熱拡散しやすい温度範囲に設定できるので、生成された¹¹Ｃが粒界に移動しやすくなり、放射性同位元素¹¹Ｃの回収率が向上する。

なお、以上説明した第２の実施形態では、陽子による¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ反応を例に説明したが、¹⁰Ｂに重水素のイオンビームＲを照射して¹⁰Ｂ（ｄ，ｎ）¹¹Ｃ核反応により¹¹Ｃを生成する際には、原料焼結板２３Ｂとして¹⁰Ｂ粉末の焼結板を適用できる。
また、¹³Ｃに陽子のイオンビームＲを照射し¹³Ｃ（ｐ，ｎ）¹³Ｎ核反応により¹³Ｎを生成する際、または¹²Ｃに重水素のイオンビームＲを照射して¹²Ｃ（ｄ，ｎ）¹³Ｎ核反応により¹³Ｎを生成する際には、原料焼結板２３Ｂとして¹³Ｃ粉末または¹²Ｃ粉末の焼結板を適用できる。

なお、生成された放射性同位元素が¹³Ｎの場合、キャリア媒体としては超純水を使用して、¹³Ｎを含んだアンモニアとして回収する。
また、原料焼結板２３Ｂの焼結密度および厚さは、原料焼結板内でのイオンビームＲの飛程、生成された放射性同位元素の熱拡散の度合いに応じて適宜設定する。

（第２の実施形態の変形例）
図７は、第２の実施形態のターゲットの第１の変形例を示すものである。この変形例では、原料焼結板２３Ｃを原料室２６ａの側壁（図７中、原料室２６ａの上下の壁）に設けた溝２６ｂにて位置保持し、原料焼結板２３Ｃが透過膜２２および原料室２６ａの底面（図７中、原料室２６ａの右側の壁）に接していないので、原料焼結板２３Ｃのそれらへの熱伝導による冷却効果が少ない。その結果原料焼結板２３Ｃの温度を上げやすい。

図８は、第２の実施形態のターゲットの第２の変形例を示すものである。この変形例では、原料焼結板２３Ｄは、縁部の厚さを残りの中央部分より厚くして、原料焼結板２３Ｄの中央部分が透過膜２２および原料室２６ａの底面（図８中、原料室２６ａの右側の壁）に接しないようにしたものである。
したがって、原料焼結板２３Ｄのそれらへの熱伝導による冷却効果が少ない。その結果原料焼結板２３Ｄの温度を上げやすい。

このように、第２の実施形態のターゲットの第１、第２の変形例では、イオンビームＲによる加熱により原料焼結板２３Ｃ、２３Ｄの温度を原料焼結板２３Ｂの場合より上げやすい構成なので、生成された放射性同位元素が原料焼結板内で熱拡散しやすい温度範囲に設定しやすい。

（その他の適用例）
以上の第１の実施形態と、第２の実施形態およびその変形例において例示した原料の核種（¹⁰Ｂ、¹¹Ｂ、¹²Ｃ、¹³Ｃ）に限定されるものではなく、他の固体の原料の核種に対しても、本発明は適用できる。
また、第１の実施形態と、第２の実施形態およびその変形例のターゲット２０（２０Ａ〜２０Ｄ）では、線形加速器に適用した場合を説明したがサイクロトロンなどの他の加速器のターゲットとしても適用できる。

サイクロトロンでは、ターゲット２０をビーム管１５から着脱しないで固定したままとして、イオンビームＲがターゲットに照射されることが多い。この場合、ターゲット２０は、前記の円筒部材２８を必要としない。

本発明の第１実施形態に係る放射性同位元素製造装置の側面断面図である。 本発明の第１実施形態で用いられるターゲットの側面断面図ある。 （ａ）は、図２のＡ−Ａ矢視のイオンビームが照射するターゲットの正面図である。（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ矢視のターゲットの容器の正面断面図である。 陽子の¹¹Ｂ（ｐ，ｎ）¹¹Ｃ核反応の反応断面積を示す図である。 理論密度１００％の¹¹Ｂ中での陽子の飛程と残存エネルギを示す図である。 本発明の第２実施形態で用いられるターゲットの側面断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例のターゲットの側面断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例のターゲットの側面断面図である。 従来のターゲットの側面断面図である。

符号の説明

１０ 放射性同位元素製造装置
１１ イオン源
１２ 加速器
１２ａ 高周波四重極型線形加速器
１２ｂ ドリフトチューブ型線形加速器
１３ ターゲット遮へい体
１４ ドリフトチューブ
１５ ビーム管
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ ターゲット
２１ グリッド
２２ 透過膜
２３Ａ 原料粉末
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ 原料焼結板
２５ 冷却水入口
２６ 容器
２６ａ 原料室
２７ 通過口
２８ 円筒部材
２９ 冷却水出口
３１ シール
３３ 保持板
３３ａ 保持孔
３５ 入口通路
３７ 出口通路
Ｒ イオンビーム

Claims (8)

1. 加速したイオンビームに照射されて放射性同位元素を生成する原料が設定される放射性同位元素製造装置のターゲットであって、
   イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成され、
   前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、
   前記透過膜は、前記グリッドに支持されるとともに、前記イオンビームを透過させ、
   前記容器は、
   前記透過膜側に原料室を有し、
   該原料室には、前記グリッドの通過口に対応した位置に前記原料を保持する保持孔を設けた保持板を収容していることを特徴とする放射性同位元素製造装置のターゲット。
2. 前記保持板は、多孔質材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射性同位元素製造装置のターゲット。
3. 加速したイオンビームに照射されて放射性同位元素を生成する原料が設定される放射性同位元素製造装置のターゲットであって、
   イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成され、
   前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、
   前記透過膜は、前記グリッドに支持されるとともに、前記イオンビームを透過させ、
   前記容器は、
   前記透過膜側に原料室を有し、
   該原料室には、前記原料を板状に焼結して成形した原料焼結板を収容していることを特徴とする放射性同位元素製造装置のターゲット。
4. 前記原料焼結板は、前記原料室内に、前記透過膜および前記原料室の底面に接しないように収容されていることを特徴とする請求項３に記載の放射性同位元素製造装置のターゲット。
5. 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て放射性同位元素を生成する原料が設定されるターゲットと、を備える放射性同位元素製造装置において、
   前記ターゲットは、イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成され、
   前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、
   前記透過膜は、前記グリッドに支持されるとともに、前記イオンビームを透過させ、
   前記容器は、
   前記透過膜側に原料室を有し、
   該原料室には、前記グリッドの通過口に対応した位置に前記原料を保持する保持孔を設けた保持板を収容していることを特徴とする放射性同位元素製造装置。
6. 前記保持板は、多孔質材で構成されていることを特徴とする請求項５に記載の放射性同位元素製造装置。
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が設定されるターゲットと、を備える放射性同位元素製造装置において、
   前記ターゲットは、イオンビームが入射する側からグリッドと、透過膜と、容器とを、この順に配置して構成され、
   前記グリッドには、イオンビームが通過する複数の通過口が設けられ、
   前記透過膜は、前記グリッドに支持されるとともに、前記イオンビームを透過させ、
   前記容器は、
   前記透過膜側に原料室を有し、
   該原料室には、前記原料を板状に焼結して成形した原料焼結板を収容していることを特徴とする放射性同位元素製造装置。
8. 前記原料焼結板は、前記原料室内に、前記透過膜および前記原料室の底面に接しないように収容されていることを特徴とする請求項７に記載の放射性同位元素製造装置。

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