JP5532728B2 - 中性子発生源用ターゲット - Google Patents
中性子発生源用ターゲット Download PDFInfo
- Publication number
- JP5532728B2 JP5532728B2 JP2009181205A JP2009181205A JP5532728B2 JP 5532728 B2 JP5532728 B2 JP 5532728B2 JP 2009181205 A JP2009181205 A JP 2009181205A JP 2009181205 A JP2009181205 A JP 2009181205A JP 5532728 B2 JP5532728 B2 JP 5532728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- plate
- target plate
- neutron
- beam irradiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 23
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Description
このような高発熱密度の状態においても使用可能とするためには、耐熱温度の高いタングステンやタンタル等の高融点金属が選定されるが、このような場合であっても特許文献1に示すようにターゲットの反対側片面を直接水冷する必要があり、このような構成においてはターゲット自体が水と真空の隔壁となっている。
さらにビーム照射部を吸熱板に対向する位置に移動させるターゲット駆動機構とを備えていることを特徴とする。
また、荷電粒子ビームが照射されるターゲット板と冷却構造を有する吸熱板とが真空容器の内部で間隔をおいて配置され別部品となっているため、ターゲット板が破損した場合でも冷媒の供給される吸熱板には影響を与えずに済むため、真空破壊等の甚大な事故を引き起こすこともない。
本実施の形態に係る中性子発生用ターゲットは6枚のターゲット板1をビーム進行方向に沿って順に並べて真空容器中に配置したものであり、その外形図を図1に示す(真空容器は本図において示していない)。ターゲット板1は陽子ビーム(荷電粒子ビーム)2が照射されるビーム照射部3を有し、陽子ビーム2がこのビーム照射部3に照射され、6枚のターゲット板1を通過する度にエネルギーを失い、その際にターゲット板1を構成する材料原子と核反応によって中性子4が発生する。
ここで、ターゲット板1をターゲット駆動機構によって回転することによりビーム照射面積を実質的に拡大することができる。この計算においては、陽子ビーム2の直径D=50mm、陽子ビーム2の中心が回転軸8からr=400mmのところに照射されるとすると、ビーム照射面積は2πr・Dとなる。
Q=σ(T1 4−T2 4) (式1)
ここで、σ(ステファンボルツマン定数)=5.6687×10−8(W/m2・K4)
T1:高温(ターゲット板1)側の温度(K)
T2:低温(吸熱板5)側の温度(K)
T2を常温(25+273K)とすると、T1=687K(414℃)であり、これは高融点材料としてタングステン(融点:3422℃)、タンタル(融点:2990℃)などの融点よりも十分低いことは言うまでもなく、低エネルギーの陽子ビーム2に対しても中性子発生効率の高いベリリウム(融点:1300℃)よりも低く、これらの材料をターゲット板1として使用する上で全く問題ない。
また、荷電粒子ビームが照射されるターゲット板1と冷却構造6を有する吸熱板5とが間隔をおいて配置され別部品となっているため、ターゲット板1が破損した場合でも冷却水の供給される吸熱板5には影響を与えずに済むため、真空破壊等の甚大な事故を引き起こすこともない。
実施の形態2.
例えば、30MeVの陽子ビーム1を6MeVまでを図5に示すように3枚のターゲット板1(Ta、Tb、Tc)でエネルギーを減衰させる場合、各ターゲット1でのエネルギー減衰範囲を、
ターゲットTa:30〜22MeV
ターゲットTb:22〜14MeV
ターゲットTc:14〜6MeV
のように定める。
Ea=3.1MeV/mm
Eb=4.2MeV/mm
Ec=7.6MeV/mm
となるので、ターゲット板1の厚みを、
ta=(30−22)/3.1=2.58mm
tb=(22−14)/4.2=1.90mm
tc=(14−6)/7.6=1.05mm
と設定すれば、各ターゲット板1における発熱、及び温度上昇をほぼ等しくすることができる。
更に、ターゲット板1は、各ターゲット板1での荷電粒子ビームのエネルギー減衰範囲における平均ストッピングパワーに反比例してターゲット板1の厚みが定められているため、各ターゲット板1における発熱、及び温度上昇をほぼ等しくすることができる。
実施の形態3.
また、各ターゲット板に入射する陽子ビーム2のエネルギーが5MeV以上20MeV未満の比較的低エネルギーの場合にはベリリウムを用いているため、中性子発生効率を増大することができ、逆にベリリウムを用いない場合と比較すると同じ中性子量を得るのに陽子ビーム2の電流を下げることができ、冷却条件を緩和することができる
実施の形態4.
黒化処理は、輻射側のターゲット板1及び支持板7と被輻射側の吸熱側5の両方に施すのが最も輻射熱量を大きくすることができるが、少なくともいずれかにおいて黒化処理が施されていれば輻射効率を上げることが期待される。
このような場合には中性子を発生することができない黒化膜14を施しても発熱のみが増えるばかりで、肝心の中性子線量を増やすことができなくなるため、図8に示すように下流側のベリリウムのターゲット板1には黒化処理を施さない方が良い。
実施の形態5.
実施の形態6.
まず、シャフト22をエアロック室18の方に引き抜くと、軸支持部23に保持されたボールベアリング24が軸固定部25から離れ、ターゲット板1を軸支持部23に載せたままエアロック室18に退避させることができる。この状態で第1のゲートバルブ19を閉とする。また、このとき吸熱板1や駆動軸10等のターゲット駆動機構については照射室16に固定され、残留したままである(図12、図13参照)。
すなわち、(1)ターゲット板1をフック26により降下、軸支持部23にて保持、(2)第2のゲートバルブ20を閉、(3)真空ポンプ21によりエアロック室18の内部を真空排気、(4)第1のゲートバルブ19を開、(5)シャフト22を照射室17内に挿入、(6)ボールベアリング24を軸固定部25に押し付けて固定、という手順で行う。
2、2a、2b 陽子ビーム
3、3a、3b ビーム照射部
4 中性子
5、5a、5b 吸熱板
6 水冷管
7 支持板
8 回転軸
9 歯車
10 駆動軸
11、11a 切り欠き
11b 穴
12 ローラ
14 黒化膜
15 振動磁場発生装置
16 真空容器
17 照射室
18 エアロック室
19 第1のゲートバルブ
20 第2のゲートバルブ
22 シャフト
24 ボールベアリング
Claims (12)
- 真空容器と、
この真空容器の内部に配置され、荷電粒子ビームが照射されて中性子を発生するビーム照射部を有するターゲット板と、
このターゲット板と間隔をおいて前記真空容器の内部に配置され、前記ビーム照射部以外で前記ターゲット板と対向する位置に輻射による冷却構造を有する吸熱板と、
前記ビーム照射部を前記吸熱板に対向する位置に移動させるターゲット駆動機構と
を備えた中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板は円板形状であり、中心部に回転軸を有し、
ターゲット駆動機構は、この回転軸を回転することによりビーム照射部を吸熱板に対向する位置に移動させることを特徴とする
請求項1に記載の中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板は帯状形状であり、
ターゲット駆動機構は、このターゲット板を巻き取るローラを有しており、このローラを回転することによりビーム照射部を吸熱板に対向する位置に移動させることを特徴とする
請求項1に記載の中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板は円筒形状であり、
ターゲット駆動機構は、このターゲット板の中心軸周りに回転させる回転駆動機構を有しており、前記ターゲット板を回転することによりビーム照射部を吸熱板に対向する位置に移動させることを特徴とする
請求項1に記載の中性子発生源用ターゲット。 - 荷電粒子ビームの進行方向にターゲット板を複数備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の中性子発生源用ターゲット。
- ターゲット板は、荷電粒子ビームが進行方向に進行するに従って厚みが低減されることを特徴とする
請求項5に記載の中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板は、前記各ターゲット板での荷電粒子ビームのエネルギー減衰範囲における平均ストッピングパワーに反比例して前記ターゲット板の厚みが定められたことを特徴とする
請求項6に記載の中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板は、前記各ターゲット板に入射する荷電粒子ビームのエネルギーが20MeV以上の場合にはタングステン又はタンタルを用い、5MeV以上20MeV未満の場合にはベリリウムを用いたことを特徴とする
請求項5に記載の中性子発生源用ターゲット。 - ターゲット板又は吸熱板の少なくとも一方は黒化処理が施されたものであることを特徴とする
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の中性子発生源用ターゲット。 - 荷電粒子ビームに対して振動磁場又は振動電場を印加することにより、ターゲット板におけるビーム照射部の位置を振動させる振動磁場発生装置又は振動電場発生装置を備えたことを特徴とする
請求項1ないし9のいずれか1項に記載の中性子発生源用ターゲット。 - 真空容器と、
この真空容器の内部へ挿抜自在に構成されたシャフトと、
前記真空容器の内部に配置され、荷電粒子ビームが照射されて中性子を発生するビーム照射部を有し、前記シャフトに設けられた軸受部によって回転自在に支持された回転軸を中心部に有する円板形状のターゲット板と、
このターゲット板と間隔をおいて前記真空容器の内部に配置され、前記ビーム照射部以外で前記ターゲット板と対向する位置に輻射による冷却構造を有する吸熱板と、
前記回転軸を回転させることによりビーム照射部を前記吸熱板に対向する位置に移動させるターゲット駆動機構と
を備えた中性子発生源用ターゲット。 - 照射室とエアロック室とを有する真空容器と、
この照射室とエアロック室との間を仕切る第1のゲートバルブと、
前記エアロック室と前記真空容器の外部との間を仕切る第2のゲートバルブと、
前記エアロック室から前記第1のゲートバルブを介して前記照射室の内部へ挿抜自在に構成されたシャフトと、
前記照射室内に配置され、荷電粒子ビームが照射されて中性子を発生するビーム照射部を有し、前記シャフトに設けられた軸受部によって回転自在に支持された回転軸を中心部に有する円板形状のターゲット板と、
このターゲット板と間隔をおいて前記照射室内に配置され、前記ビーム照射部以外で前記ターゲット板と対向する位置に輻射による冷却構造を有する吸熱板と、
前記回転軸を回転させることによりビーム照射部を前記吸熱板に対向する位置に移動させるターゲット駆動機構と、
を備えた中性子発生源用ターゲット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009181205A JP5532728B2 (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 中性子発生源用ターゲット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009181205A JP5532728B2 (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 中性子発生源用ターゲット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011033512A JP2011033512A (ja) | 2011-02-17 |
JP5532728B2 true JP5532728B2 (ja) | 2014-06-25 |
Family
ID=43762719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009181205A Active JP5532728B2 (ja) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | 中性子発生源用ターゲット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5532728B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6257994B2 (ja) * | 2013-10-22 | 2018-01-10 | 株式会社東芝 | 中性子発生装置及び医療用加速器システム |
JP2019068870A (ja) * | 2016-02-26 | 2019-05-09 | 住友重機械工業株式会社 | 中性子捕捉療法装置、及び中性子捕捉療法用ターゲット |
WO2017196659A1 (en) | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Neutron Therapeutics, Inc. | Ion beam filter for a neutron generator |
CN108401354A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-08-14 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种用于加速器中子源的旋转靶 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59130099A (ja) * | 1983-01-18 | 1984-07-26 | 石川島播磨重工業株式会社 | 中性子発生装置 |
JP2930280B2 (ja) * | 1994-02-10 | 1999-08-03 | 株式会社東芝 | 回転陽極型x線管 |
JPH0815500A (ja) * | 1994-07-01 | 1996-01-19 | Nissin High Voltage Co Ltd | 核反応ターゲット |
JP2000298200A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Agency Of Ind Science & Technol | レーザー励起型x線源 |
JP2003123999A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Hitachi Medical Corp | X線管装置 |
US6904957B1 (en) * | 2002-08-30 | 2005-06-14 | Southeastern Univ. Research Assn. | Cooled particle accelerator target |
JP4704788B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-06-22 | 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス | 二次荷電粒子発生装置 |
JP2007165236A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Hitachi Medical Corp | マイクロフォーカスx線管及びそれを用いたx線装置 |
JP2007245313A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 往復動機構を備えた真空装置 |
JP5054335B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2012-10-24 | 株式会社日立製作所 | ホウ素中性子捕捉療法用の医療装置 |
-
2009
- 2009-08-04 JP JP2009181205A patent/JP5532728B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011033512A (ja) | 2011-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10462893B2 (en) | Method and system for surface modification of substrate for ion beam target | |
CN108136200B (zh) | 用于硼中子俘获治疗的中子靶 | |
JP6843766B2 (ja) | 中性子捕捉療法用ビーム整形アセンブリ | |
JP5532728B2 (ja) | 中性子発生源用ターゲット | |
JP6830483B2 (ja) | 中性子捕捉療法システム | |
Taskaev | Development of an accelerator-based epithermal neutron source for boron neutron capture therapy | |
JP2006047115A (ja) | 中性子発生装置及びターゲット、並びに中性子照射システム | |
JP2021527317A (ja) | 中性子生成のためのイオンビーム標的アセンブリ | |
JP2012119062A (ja) | 複合型ターゲット、複合型ターゲットを用いる中性子発生方法、及び複合型ターゲットを用いる中性子発生装置 | |
JP2009047432A (ja) | 中性子発生用ターゲット装置及び中性子発生装置 | |
AU2021229255B2 (en) | Method and system for surface modification of substrate for ion beam target | |
Kiselev et al. | Progress and challenges of the PSI meson targets and relevant systems | |
EP3821448B1 (en) | Neutron activator, neutron activation system comprising such neutron activator and method for neutron activation implementing such neutron activator | |
JP2017537321A (ja) | 柔軟な照射設備 | |
JP2022543968A (ja) | 原子核粒子を生成するための液体標的 | |
US20230187089A1 (en) | Fast-neutron flux radiating device with an improved support for a target of radiations and radiating method thereof | |
JP4704788B2 (ja) | 二次荷電粒子発生装置 | |
JP2015122290A (ja) | 核分裂により中性子等の放射線を生成する装置及び生成法 | |
TWI743131B (zh) | 中子產生標靶及其製造方法 | |
CN109925613B (zh) | 中子捕获治疗装置 | |
Zwaska | Multi-MW targets for next-generation accelerators | |
Sievers et al. | Positron Source using channeling with a granular converter | |
Barbier et al. | Novel Materials and Concepts for Next-Generation High Power Target Applications | |
JP2002258000A (ja) | 材料照射用液体金属ターゲット | |
SIEVERS¹ | POSITRON SOURCE USING CHANNELING WITH A GRANULAR CONVERTER P. SIEVERS¹, C. XU23, R. CHEHAB, X. ARTRU4, M. CHEVALLIER", O. DADOUN², G. PEI, VM STRAKHOVENKO, A. VARIOLA2'CERN, LAL,'IHEP, IPNL," BINP |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120508 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130820 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131002 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140106 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140115 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20140326 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140401 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5532728 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140414 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |