JP2016065867A

JP2016065867A - 放射性同位元素製造装置

Info

Publication number: JP2016065867A
Application number: JP2015181813A
Authority: JP
Inventors: 文章竹中; Fumiaki Takenaka; 崇了佐々木; Takaaki Sasaki; 栄次松浦; Eiji Matsuura; 裕巳公文; Hiromi Kumon; 恭良渡辺; Yasuyoshi Watanabe; 洋介金山; Yosuke Kanayama; 愛実谷口; Manami Taniguchi; 敬小田; Takashi Oda; 亨菅; Toru Suga
Original assignee: Okayama University NUC; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Okayama University NUC; Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: JP6621010B2

Abstract

【課題】ターゲットの着脱の手間を低減小さくする放射性同位元素製造装置を提供する。【解決手段】放射性同位元素製造装置１は、荷電粒子線Ｂを通過させる照射装置本体部５と、照射装置本体部５に対して近接及び離間する移動が可能であり照射装置本体部５からの荷電粒子線Ｂが照射される位置でターゲット２０を固定するターゲット固定部９と、を備え、ターゲット固定部９のターゲット基板１０は、荷電粒子線Ｂの照射方向に交差する底面１２ａを有しターゲット２０を底面１２ａに沿わせて収納する窪み部１２と、ターゲット２０の下辺縁部２０ｄに当接してターゲット２０を支持する下側面１４ｄと、窪み部１２の縁部である下側面１４ｄから底面１２ａに平行な面内で内側に張り出し、底面１２ａから離れる方向へのターゲットの移動を規制する爪部１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、放射性同位元素製造装置に関する。

病院等でのＰＥＴ検査（ポジトロン断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤を製造するために、放射性同位元素（ＲＩ：ＲａｄｉｏＩｓｏｔｏｐｅ）の製造を行う放射性同位元素製造装置が知られている。例えば、特許文献１の放射性同位元素製造装置は、粒子加速器に対してターゲット基板をセットするための本体部を備えている。本体部の前面と粒子加速器の受面とでターゲット基板が挟持され、ターゲット基板の表面側のターゲット材料には荷電粒子線が照射され、裏面側では冷却水による冷却が行われる。

特開２００８−２６８１２７号公報

ここで、上述の放射性同位元素製造装置では、荷電粒子線の照射後、本体部の前面にセットされたターゲット基板を圧空供給によって排出し、交換用の新しいターゲット基板を本体部前面に吸引させて装着していた。ターゲット交換においては、ターゲット着脱の手間を低減することが、作業者の被ばく低減のためにも望まれる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ターゲットの着脱の手間を低減する放射性同位元素製造装置を提供することを目的とする。

本発明の放射性同位元素製造装置は、金属板であるターゲットに荷電粒子線を照射して放射性同位元素を得る放射性同位元素製造装置であって、荷電粒子線を通過させる照射装置本体部と、照射装置本体部に対して近接及び離間する移動が可能であり照射装置本体部からの荷電粒子線が照射される位置でターゲットを固定するターゲット固定部と、を備え、ターゲット固定部は、荷電粒子線の照射方向に交差する底面を有しターゲットを底面に沿わせて収納する窪み部と、ターゲットの下縁部に当接してターゲットを支持する支持部と、窪み部の縁部から底面に平行な面内で内側に張り出し、底面から離れる方向へのターゲットの移動を規制する爪部と、を有する。

また、窪み部は、ターゲットの角部に対応する位置に形成された逃げ部を有することとしてもよい。

また、本発明の放射性同位元素製造装置は、窪み部の縁部に形成され窪み部の内側に向かって低くなるように傾斜した傾斜面を更に備えてもよい。

また、爪部は、矩形板状をなすターゲットの３辺に対応する縁部のそれぞれを係止する３つの部位を有することとしてもよい。

本発明の放射性同位元素製造装置によれば、ターゲットの着脱の手間を低減することができる。

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。図１の放射性同位元素製造装置のターゲット基板を示す正面図である。図２のターゲット基板に矩形のターゲットを設置した状態を示す正面図である。図３のIV-IV断面図である。図３のV-V断面図である。図２のターゲット基板に円形のターゲットを設置した状態を示す正面図である。実施例１におけるスペクトル図である。実施例２におけるスペクトル図である。実施例２における他のスペクトル図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る放射性同位元素製造装置の一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１は、金属板であるターゲット２０に荷電粒子線Ｂを照射して放射性同位元素を得る放射性同位元素製造装置である。ターゲット２０に荷電粒子線Ｂが照射されることによって、照射された部分に微量の放射性同位元素が生成される。ターゲット２０の材料として、例えば、^６４Ｎｉ、^８９Ｙ、^１００Ｍｏ、^８９Ｙ_２Ｏ_３、^６５Ｃｕなどの金属が挙げられる。当該ターゲット２０に対応して生成される放射性同位元素として、^６４Ｃｕ、^８９Ｚｒ、^９９ｍＴｃ、^６５Ｚｎなどが挙げられる。なお照射される荷電粒子は、陽子、重陽子、アルファ粒子または^３Ｈｅなどである。ここでは、ターゲット２０に対する荷電粒子線Ｂの照射方向が水平方向であるものとして説明する。

説明の便宜上、各図には、鉛直方向にＺ軸を取りＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を示す。Ｙ軸は荷電粒子線Ｂの照射方向に平行であり、Ｙ軸正方向が荷電粒子線Ｂの上流側であって、Ｙ軸負方向が荷電粒子線Ｂの下流側である。また、以下の説明では、Ｙ軸正方向を「前」、Ｙ軸負方向を「後」として、「前方」、「後方」、「前面」、「後面」などの前後の概念を含む語を用いるものとする。

放射性同位元素製造装置１は、荷電粒子線Ｂを通過させるビーム通路３を有する照射装置本体部５と、照射装置本体部５に対して近接及び離間する移動（矢印Ａ方向の移動）が可能であるターゲット固定部９と、を備えている。ターゲット固定部９は、前記照射装置本体部５からの荷電粒子線Ｂが照射される位置でターゲット２０を固定する。すなわち、荷電粒子線Ｂが照射されるとき、ターゲット固定部９は図１に二点鎖線で示す９’の位置に移動する。照射装置本体部５の更に上流側には荷電粒子線Ｂを発生させる加速器（図示せず）や荷電粒子線Ｂを搬送する搬送経路（図示せず）等が存在する。

ターゲット固定部９は、Ｙ軸に平行な軸をもつ円柱形状のターゲット冷却部７と、ターゲット冷却部７の前端部に取り付けられたターゲット基板１０と、を備えている。ターゲット冷却部７はＹ軸に平行な軸をもつ円柱形状をなし、ターゲット冷却部７の内部には、ターゲット２０を冷却するための冷媒流路８等が設けられている。ターゲット基板１０は、例えばボルト止め等の所定の固定手段でターゲット冷却部７に取り付けられるが、当該固定手段の図示は省略する。ターゲット２０に荷電粒子線Ｂが照射されるとき、冷媒流路８には冷却水やヘリウムなどの冷却媒体が供給される。これにより、荷電粒子線Ｂの照射によるターゲット２０（及びターゲット基板１０）の発熱が、吸収される。

ターゲット基板１０は、例えば金属材料からなり、荷電粒子線Ｂの照射方向に直交して配置される円盤状部材である。ターゲット基板１０は、ＸＺ平面に平行な平面（鉛直面）内に延びている。

ターゲット２０は、ターゲット基板１０に保持されることでターゲット固定部９に固定される。そして、ターゲット固定部９全体が照射装置本体部５に向けて９’の位置まで移動し、ターゲット基板１０の前端面１１が、Ｏリング６等を介してビーム通路３を塞ぐように照射装置本体部５に密着することにより、ターゲット２０は、荷電粒子線が照射される位置に配置される。

図２〜図６を参照しながら、ターゲット基板１０の構成について説明する。図２は、ターゲット基板１０の正面図であり、図３は、ターゲット基板１０に矩形のターゲット２０を設置した状態を示す正面図である。また、図４は図３のIV-IV断面図であり、図５は図３のV-V断面図である。図３〜図６に示されるように、ターゲット基板１０は、矩形板状をなすターゲット２０を保持することができる。ここで例として示すターゲット２０は、矩形の４辺に対応する縁部を有している。４つの縁部を区別する必要がある場合には、それぞれ、上辺縁部２０ａ、側辺縁部２０ｂ、側辺縁部２０ｃ、下辺縁部２０ｄと称する。

ターゲット基板１０は、照射装置本体部５に密着する鉛直面である前端面１１と、当該前端面１１から厚み方向（Ｙ方向）に掘り下げられて設けられた有底の窪み部１２と、を有している。窪み部１２は、前端面１１よりも低い位置（荷電粒子線Ｂの照射方向の下流側）に形成された底面１２ａを有しており、窪み部１２に挿入されたターゲット２０は、底面１２ａに沿って収納され、窪み部１２を画成する側壁面に囲まれて位置する。窪み部１２を画成する側壁面は、互いに対面し水平に延びる一対の上側面１４ａ及び下側面１４ｄと、互いに対面し鉛直に延びる鉛直側面１４ｂ，１４ｃと、を有している。上側面１４ａ及び下側面１４ｄによって、Ｚ方向へのターゲット２０の移動が規制され、鉛直側面１４ｂ，１４ｃによって、Ｘ方向へのターゲット２０の移動が規制される。また、このうち下部中央に位置する下側面１４ｄは、ターゲット２０の下辺縁部２０ｄに当接して前記ターゲット２０を支持する支持部として機能する。

更にターゲット基板１０は、窪み部１２の縁部から鉛直面（ＸＺ平面）内で窪み部１２の内側に向けて張り出した３つの爪部１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備えている。爪部１３ａ，１３ｂ，１３ｃは底面１２ａから所定距離高い位置（荷電粒子線Ｂの照射方向の上流側へ離れた位置）に設けられている。３つの爪部１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、矩形をなすターゲット２０の３辺（上辺縁部２０ａ、側辺縁部２０ｂ、側辺縁部２０ｃ）に対応して設けられている。爪部１３ａは、ターゲット２０の上辺縁部２０ａを係止し、爪部１３ｂ，１３ｃは、それぞれ、ターゲット２０の側辺縁部２０ｂ，２０ｃを係止する。すなわち、ターゲット２０の上辺縁部２０ａは、底面１２ａと爪部１３ａとの間に挿入され、ターゲット２０の側辺縁部２０ｂ，２０ｃは、それぞれ底面１２ａと爪部１３ｂ，１３ｃとの間に挿入される。これにより、底面１２ａから離れる方向（＋Ｙ方向）へのターゲット２０の移動が規制される。以上の構成により、窪み部１２に収納されたターゲット２０が、ターゲット基板１０に保持される。

また、ターゲット基板１０は、窪み部１２の下側面１４ｄの下方に連続するように形成された傾斜面１５を有している。傾斜面１５は、窪み部１２の内側に向かって低くなるように傾斜している。この構成によれば、窪み部１２に下方からターゲット２０を差し込むときに、傾斜面１５がガイドとして機能する。なお、傾斜面１５と底面１２ａとの間には下側面１４ｄが介在し段差が存在するので、一旦窪み部１２内に挿入されたターゲット２０が、傾斜面１５を通じて滑り落ちる可能性も低い。

また窪み部１２は、ターゲット２０の４つの角部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに対応する位置に形成された半円状の逃げ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを有している。この逃げ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの存在により、ターゲット２０の角部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが窪み部１２の側面に接触しなくなる。よって、角部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの形状誤差や寸法誤差が存在する場合にも、角部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと窪み部１２の側面との干渉が回避され、窪み部１２内にターゲット２０を収めることができる。

以上のターゲット固定部９の構成によれば、ターゲット基板１０に対し下方から窪み部１２にターゲットを滑り込ませることにより、ターゲット２０をターゲット固定部９に設置することができる。また、例えばピンセット等を用いて窪み部１２の下方からターゲット２０をつまみ出すことにより、ターゲット固定部９から容易にターゲット２０を取り外すことができる。よって、この放射性同位元素製造装置１の構成によれば、ターゲットの着脱の手間が低減され、その結果、ターゲット着脱作業の時間が短縮され、ひいては、ターゲット交換を実行する作業者の被ばく量を抑えることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、ターゲット基板１０は、矩形のターゲット専用の保持部材ではなく、図６に示されるように、例えば円形のターゲット２０’を保持することもできる。

〔実施例１〕
ターゲット２０の材料として厚さ０．１２７ｍｍの^８９Ｙフォイルを用いた。ターゲット２０に照射される荷電粒子線Ｂとして１２ＭｅＶ、２０μＡの陽子線を用いた。照射後のターゲット２０のガンマ線スペクトルを、ゲルマニウム半導体検出器を使用して測定した。また、放射能収率を、キュリーメータを使用して測定した。照射後のターゲット２０のガンマ線スペクトルより^８９Ｚｒ固有のガンマ線ピークが検出されたことから、^８９Ｚｒが生成されたことを確認した（図７を参照）。また、^８９Ｚｒの収率は、１３．６ＭＢｑ／μＡ／ｈであった。

〔実施例２〕
ターゲット２０の材料として厚さ０．１００ｍｍのＣｕフォイル（純度９９．９%）を用いた。ターゲット２０に照射される荷電粒子線Ｂとして１２ＭｅＶ、２０μＡの陽子線を用いた。照射後のターゲット２０のガンマ線スペクトルを、ゲルマニウム半導体検出器を使用して測定した。生成放射能はＥｕ−１５２測定による効率校正を用いたガンマ線スペクトル解析により算出した。照射後８時間、２４時間時点でのガンマ線スペクトル図をそれぞれ図８及び図９に示す。Ｃｕ同位体の天然存在比（^６３Ｃｕ：６９．１７％、^６５Ｃｕ：３０．８３％）により^６３Ｃｕ（ｐ，ｎ）、^６５Ｃｕ（ｐ，ｎ）核反応が同時に起き、少量の^６５Ｚｎ（半減期２４４．３日）と大量の^６３Ｚｎ（半減期３８．５分）が生成する。このため照射後８時間の時点では^６３Ｚｎのガンマ線ピークが確認できるが、２４時間後には^６３Ｚｎは減衰により消失し、^６５Ｚｎ固有のガンマ線のみとなっている。１０分間の照射による^６５Ｚｎの生成放射能は３５３ｋＢｑ、生成率は１０６ｋＢｑ／μＡ／ｈであった。２時間の照射により約４ＭＢｑの製造が可能であるが、副生成する^６３Ｚｎからの放射線を防護するため、^６５Ｃｕ同位体濃縮材料の使用や適切な減衰冷却時間を置くなどの対処が必要と考えられる。

１…放射性同位元素製造装置、５…照射装置本体部、９…ターゲット固定部、１２…窪み部、１２ａ…底面、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…爪部、１４ｄ…下側面（支持部、窪み部の縁部）、１５…傾斜面、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…逃げ部、２０，２０’…ターゲット、２０ｄ…下辺縁部（下縁部）、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…角部、Ｂ…荷電粒子線。

Claims

金属板であるターゲットに荷電粒子線を照射して放射性同位元素を得る放射性同位元素製造装置であって、
前記荷電粒子線を通過させる照射装置本体部と、
前記照射装置本体部に対して近接及び離間する移動が可能であり前記照射装置本体部からの荷電粒子線が照射される位置で前記ターゲットを固定するターゲット固定部と、を備え、
前記ターゲット固定部は、
前記荷電粒子線の照射方向に交差する底面を有し前記ターゲットを前記底面に沿わせて収納する窪み部と、
前記ターゲットの下縁部に当接して前記ターゲットを支持する支持部と、
前記窪み部の縁部から前記底面に平行な面内で内側に張り出し、前記底面から離れる方向への前記ターゲットの移動を規制する爪部と、を有する放射性同位元素製造装置。
前記窪み部は、
前記ターゲットの角部に対応する位置に形成された逃げ部を有する、請求項１に記載の放射性同位元素製造装置。
前記窪み部の縁部に形成され前記窪み部の内側に向かって低くなるように傾斜した傾斜面を更に備える請求項１又は２に記載の放射性同位元素製造装置。
前記爪部は、
矩形板状をなす前記ターゲットの３辺に対応する縁部のそれぞれを係止する３つの部位を有している、請求項１〜３の何れか１項に記載の放射性同位元素製造装置。