JP6029970B2

JP6029970B2 - 放射性同位元素製造装置

Info

Publication number: JP6029970B2
Application number: JP2012278254A
Authority: JP
Inventors: 真好永易
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: JP2014122810A

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を挟持し、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を照射し、裏面側では冷却水による冷却を行う。

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ていた。しかしながら、ターゲット基板に押圧される封止部材が劣化していると、ターゲット基板が封止部材に張り付いてしまう。当該状態で空気の供給を行っても、封止部材とターゲット基板の当り面の一部で剥がれ、当該一部のみで空気が抜けることによって、ターゲット基板全体を剥がすことができない場合がある。これによって、ターゲット基板を放射性同位元素製造装置から自動的に排出することができない場合がある。

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、ターゲット基板の排出性能を向上でき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。

本発明に係る放射性同位元素製造装置は、荷電粒子線が照射されるターゲット材料を有するターゲット基板を保持する放射性同位元素製造装置であって、ターゲット基板を冷却する本体部と、本体部に対して近接及び離間する移動が可能な第１の部材と、本体部と第１の部材との間に設けられ、本体部に対して近接及び離間する移動が可能な第２の部材と、を備え、第１の部材は、本体部に近接することによってターゲット基板を押圧し、第２の部材は、第１の部材の移動方向におけるターゲット基板の移動を規制する。

本発明に係る放射性同位元素製造装置は、ターゲット基板を冷却する本体部と、ターゲット基板を押圧する第１の部材との間に第２の部材を備えている。また、第２の部材は、第１の部材の移動方向におけるターゲット基板の移動を規制することができる。ここで、第１の部材がターゲット基板を押圧することによって当該ターゲット基板に第１の部材側の封止部材または本体部側の封止部材が張り付く場合がある。このような場合であっても、第２の部材でターゲット基板の移動を規制した状態で、本体部または第１の部材と、第２の部材とを離間させることで、封止部材をターゲット基板から容易に剥がすことができる。これによって、ターゲット基板の排出性能を向上できる。

本発明に係る放射性同位元素製造装置において、本体部及び第１の部材の少なくとも一方には、第２の部材で移動が規制された状態のターゲット基板の下側面を支持する顎部が設けられていてよい。このような構成により、ターゲット基板の排出時には、第２部材と、顎部が設けられている部材とを離間させることで、顎部によるターゲット基板の支持が解除され、ターゲット基板を落下させて排出することができる。これによって、効率よくターゲット基板を排出することができる。

本発明に係る放射性同位元素製造装置において、第２の部材は、移動方向に対向する一対の規制部材と、一対の規制部材を接続する接続部と、を備え、一対の規制部材の間に配置されたターゲット基板を排出可能な開口部を、少なくとも下側に有してよい。このように、対向する規制部材を接続部で接続することによって、規制部材でターゲット基板を挟み込むことで移動方向の移動を規制することができ、排出時は開口部からターゲット基板を排出することができる。これによって、シンプルな構造にてターゲット基板の排出性能を向上することができる。

本発明によれば、ターゲット基板の排出性能を向上できる。

本発明の実施形態に係る放射性同位元素製造装置の斜視図である。図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。前面フランジを本体部から離間させた状態における放射性同位元素製造装置の斜視図である。前面フランジ及び中間ホルダを本体部から離間させた状態における放射性同位元素製造装置の斜視図である。図３に示す状態における本体部の張出部及び中間ホルダをＹ軸正方向から見た図である。図４に示す状態における中間ホルダをＹ軸正方向から見た図である。従来の放射性同位元素製造装置の断面図である。従来の放射性同位元素製造装置にセットされたターゲット基板の裏面の様子を示す概念図である。中間ホルダの変形例を示す図である。

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は、本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００の斜視図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、前面フランジ３を本体部２から離間させた状態における放射性同位元素製造装置１００の斜視図である。図４は、前面フランジ３及び中間ホルダ４を本体部２から離間させた状態における放射性同位元素製造装置１００の斜視図である。なお、説明のために、図３及び図４において前面フランジ３及び駆動部６の一部は二点鎖線で示されている。また、図３及び図４ではターゲット基板１０を省略している。図５は、図３に示す状態における本体部２の張出部９及び中間ホルダ４をＹ軸正方向から見た図である。図６は、図４に示す状態における中間ホルダ４をＹ軸正方向から見た図である。図６では、中間ホルダ４と張出部９は離間しているため、張出部９は図示されていない。

本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００は、荷電粒子線Ｂが照射されるターゲット材料１１を有するターゲット基板１０を保持するものである。ターゲット基板１０は円板状に構成されており、表面１０ａ上にターゲット材料１１が形成されている（図２、図５及び図６参照）。ターゲット材料１１は、表面１０ａにめっき処理によって金属層を形成することで設けられる。または、板状の金属層を貼り付けてもよい。なお、金属層は、純度の高い金属に限らず、金属酸化物の層であってもよい。ターゲット材料１１は、ターゲット基板１０の表面１０ａの中央位置に円形の金属層を形成することで設けられる。なお、図２では、ターゲット材料１１の厚さを強調して示している。当該ターゲット基板１０を放射性同位元素製造装置１００にセットして、ターゲット材料１１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。ターゲット基板１０の材料として、溶解液で溶解しない材料が採用され、例えば、Ａｕ、Ｐｔなどが採用される。ターゲット基板１０は円板状に形成されているが、形状や厚さは特に限定されない。ターゲット材料１１として、例えば、^６４Ｎｉ、^８９Ｙ、^１００Ｍｏ、^８９ＹＯ_２などが挙げられる。当該ターゲット材料１１に対応して生成される放射性同位元素として、^６４Ｃｕ、^８９Ｚｒ、^９９ｍＴｃなどが挙げられる。なお、ターゲット基板１０の裏面１０ｂには、表面１０ａのターゲット材料１１に荷電粒子線Ｂが照射されるとき、冷却水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材料１１（及びターゲット基板１０）の発熱を、冷却水などで吸収することができる。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。

図１〜図４に示すように、放射性同位元素製造装置１００は、ターゲット基板１０を冷却する本体部２と、本体部２よりも前面側（荷電粒子線Ｂに対する上流側）に設けられる前面フランジ（第１の部材）３と、本体部２と前面フランジ３との間に設けられる中間ホルダ（第２の部材）４と、本体部２に対して近接及び離間するように前面フランジ３を往復移動させる第１の駆動部６と、本体部２に対して近接及び離間するように中間ホルダ４を往復移動させる第２の駆動部７と、を備えている。なお、水平方向に延びる軸線ＣＬを放射性同位元素製造装置１００の基準線として以降の説明を行う。軸線ＣＬと荷電粒子線Ｂの照射軸は略一致する。ただし、一致しなくともよい。また、説明の便宜上、各図には、ＸＹＺ座標系を示す。Ｙ軸方向は、軸線ＣＬが延びる方向であり、Ｙ軸正方向が前面側（荷電粒子線Ｂに対する上流側）であって、Ｙ軸負方向が後面側（荷電粒子線Ｂに対する下流側）である。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向と直交する水平方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ方向とＹ方向とに直交する方向であって、Ｚ軸正方向が上方向であって、Ｚ軸負方向が下方向である。

本体部２は、軸線ＣＬを中心線とする略円筒状の部材である。本体部２の外周面２ｅの一部には、上端側で水平方向に広がる上平面２ｃが形成され、下端側で水平方向に広がる下平面２ｄが形成される。上平面２ｃには駆動部６が設けられ、下平面２ｄには駆動部７が設けられる（駆動部６，７の詳細な構成は後述）。なお、外周面２ｅの径は、ターゲット基板１０の径よりも大きい。また、図２に示すように、上平面２ｃは、放射性同位元素製造装置１００にセットされた状態（ターゲット基板１０の中心線が軸線ＣＬと略一致するように配置された状態）におけるターゲット基板１０の上端よりも上側に配置される。下平面２ｄは、放射性同位元素製造装置１００にセットされた状態におけるターゲット基板１０の下端よりも下側に配置される。なお、本体部２の形状は、駆動部６，７の構造などに応じて適宜変更してもよい。

本体部２の前面２ａには、Ｙ軸正方向へ張り出す張出部９が形成されている。図４及び図５に示すように、張出部９は、Ｙ軸方向から見て逆Ｕ字状の形状をなしており、軸線ＣＬより上側は当該軸線ＣＬを中心線とする半円状に構成され、下側は下方へ向かって延びる矩形状に構成される。張出部９の半円状の部分の径は、ターゲット基板１０の径より小さく、ターゲット材料１１の径より大きい。張出部９は、上側に向かって湾曲する外周面９ｂと、当該外周面９ｂのＸ軸方向における両端からＺ軸負方向（下方）へ延びる側面９ｃと、各側面９ｃの下端を連結するようにＸ軸方向に延びる下面９ｄと、を有している。なお、下面９ｄは、本体部２の下平面２ｄと同一面となる。張出部９の下端部には、Ｙ軸正方向へ突出する顎部２０が設けられている。当該顎部２０は、ターゲット基板１０の下側面を支持する。なお、顎部２０の詳細な構造については後述する。張出部９の前端面９ａには、軸線ＣＬを中心線とした円形の溝部が形成されており、当該溝部には、ターゲット基板１０の裏面１０ｂに押圧される（図２参照）封止部材１２が設けられている。封止部材１２として、Ｏリングなどが適用される。なお、張出部９の形状は、ターゲット基板１０を支持することができる形状であれば特に限定されない。

図２に示すように、本体部２は、ターゲット基板１０の裏面１０ｂを冷却するための冷却水循環孔１３を有する。冷却水循環孔１３は、軸線ＣＬを中心線として前端面９ａから本体部２の後面２ｂ側へ延びる円形の有底孔である。なお、冷却水循環孔１３の前端面９ａでの開口部は、封止部材１２より径が小さく、当該封止部材１２に取り囲まれる。当該開口部の径は、ターゲット材料１１の径より大きい。後面２ｂ側の冷却水循環孔１３の端部は、後面２ｂ側に延びるように形成された冷却水排出孔１４及びエアブロー冷却水排出孔１６と連通されている。また、冷却水循環孔１３内には、冷却水をターゲット基板１０に向けて導出するための冷却水導出管１７が設けられている。後面２ｂ側の冷却水導出管１７の端部は、後面２ｂ側に延びるように形成された冷却水導入孔１８及びエア導入孔１９と連通されている。

冷却水排出孔１４には冷却水排出管２１が接続され、エアブロー冷却水排出孔１６には高圧空気排出管２２が接続される。冷却水導入孔１８には冷却水供給管２３が接続され、エア導入孔１９には高圧空気供給管２４が接続される。このような構成により、ターゲット材料１１に荷電粒子線Ｂが照射されているときは、冷却水供給管２３から冷却水導出管１７を介してターゲット基板１０の裏面１０ｂに冷却水が供給され、冷却水循環孔１３を介して冷却水排出管２１から冷却水が排出される。また、照射後に残存した冷却水は、高圧空気供給管２４及び高圧空気排出管２２による高圧空気によって、強制排出される。

図１及び図２に示すように、前面フランジ３は、軸線ＣＬを中心線とする略円板状の部材である。前面フランジ３は、本体部２の前面２ａ及び張出部９の前端面９ａと対向するように配置される。前面フランジ３は、駆動部６の駆動力によって、本体部２に対して近接及び離間する往復移動が可能である。具体的には、前面フランジ３は、軸線ＣＬが延びる方向、すなわちＹ軸方向と平行に往復移動可能である。前面フランジ３は、Ｙ軸正方向へ移動することによって本体部２から離間し、Ｙ軸負方向へ移動することによって本体部２へ近接する。

前面フランジ３の径は、ターゲット基板１０の径よりも大きく、本実施形態では本体部２の外周面２ｅの径と略同一である。また、前面フランジ３には、円板状の部分の上端から上方へ延びる連結部２５が形成されている。連結部２５には、駆動部６が連結される。図２に示すように、前面フランジ３の後面３ｂには、本体部２へ向かってＹ軸負方向へ張り出す張出部２６が形成されている。張出部２６は、軸線ＣＬを中心線とする円筒状に構成されており、張出部２６の径は、ターゲット基板１０の径よりも小さく、ターゲット材料１１の径より大きい。本実施形態では、張出部２６の径は、本体部２の張出部９の半円状の部分の径と略同一である。また、前面フランジ３には、前面３ａから張出部２６の後端面２６ａまで貫通する貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２は、荷電粒子線Ｂをターゲット基板１０まで通過させるための孔である。貫通孔３２は、軸線ＣＬを中心線とした円形の孔である。貫通孔３２の径は、ターゲット材料１１の径より大きく、本実施形態では冷却水循環孔１３の径と略同一である。

張出部２６の後端面２６ａには、貫通孔３２の開口部を取り囲むように軸線ＣＬを中心線とした円形の溝部が形成されており、当該溝部には、ターゲット基板１０の表面１０ａに押圧される封止部材３３が設けられている。前面フランジ３は、本体部２に近接するように移動することによって、本体部２に対してターゲット基板１０を押圧する。従って、前面フランジ３は、封止部材３３をターゲット基板１０の表面１０ａに対して押圧する。また、この際、本体部２の張出部９の前端面９ａの封止部材１２もターゲット基板１０の裏面１０ｂに押圧される。ターゲット基板１０は、本体部２の張出部９の前端面９ａと前面フランジ３の張出部２６の後端面２６ａとの間で挟持される。

前面フランジ３の前面３ａには、貫通孔３２の開口部を取り囲むように軸線ＣＬを中心線とした円形の溝部が形成されており、当該溝部には、粒子加速器の受面に押圧される封止部材３４が設けられている。なお、粒子加速器として、図７に示すような従来の放射性同位元素製造装置３００において用いられる粒子加速器２００と同趣旨のものを採用することができ、マニホールド２０１の受面２０１ａに封止部材３４を押圧することができる。封止部材３３，３４として、Ｏリングなどが適用される。

図２に示すように、駆動部６は、Ｙ軸方向にスライドするスライド部材３６と、スライド部材３６をガイドするガイド部材３７と、スライド部材３６を駆動させるエアシリンダ３８と、を備えている。ガイド部材３７は、Ｙ軸方向に延びて、本体部２の上平面２ｃ上に固定される部材である。スライド部材３６は、ガイド部材３７の上面側でＹ軸方向に延びており、前端部で下方に屈曲する屈曲部３６ａを有する。スライド部材３６は、屈曲部３６ａにて前面フランジ３の連結部２５と連結される。また、ガイド部材３７内にはエアシリンダ３８が設けられており、ガイド部材３７の前端面からエアシリンダ３８のロッドが延びている。当該ロッドの前端はスライド部材３６の屈曲部３６ａに固定されている。エアシリンダ３８は、Ｘ軸方向に並ぶように一対設けられている。一対のエアシリンダ３８を用いることにより、前面フランジ３をバランス良く往復移動させることができる。ガイド部材３７の後端面には、エアシリンダ３８にエアを供給する供給管４１が接続されている。なお、前面フランジ３のＸ軸負方向における端部付近には、Ｙ軸負方向へ延びて本体部２内へ挿入されるガイドバー４２が固定されている（図３及び図４参照）。このような構成により、エアシリンダ３８が伸縮することによってスライド部材３６がガイド部材３７にガイドされながらＹ軸方向に往復移動を行い、それに伴って前面フランジ３も往復移動を行う。

図１〜図４に示すように、中間ホルダ４は、前面フランジ３の移動方向、すなわちＹ軸方向におけるターゲット基板１０の移動を規制する部材である。また、中間ホルダ４は、駆動部７の駆動力によって、本体部２に対して近接及び離間する往復移動が可能である。具体的には、中間ホルダ４は、軸線ＣＬが延びる方向、すなわちＹ軸方向と平行に往復移動可能である。中間ホルダ４は、Ｙ軸正方向へ移動することによって本体部２から離間し、Ｙ軸負方向へ移動することによって本体部２へ近接する。なお、ここでの「ターゲット基板１０の移動の規制」とは、中間ホルダ４に対する相対的な移動を規制することである。

中間ホルダ４は、移動方向、すなわちＹ軸方向に対向する前側規制部材４３及び後側規制部材４４と、規制部材４３、４４を接続する接続部４６と、を備えている。規制部材４３，４４は、本体部２の前面２ａ及び前面フランジ３の後面３ｂと平行に対向する。ターゲット基板１０は、放射性同位元素製造装置１００にセットされる際は、中間ホルダ４の前側規制部材４３と後側規制部材４４との間に配置される。従って、前側規制部材４３によってターゲット基板１０のＹ軸正方向、すなわち前方への移動が規制され、後側規制部材４４によってターゲット基板１０のＹ軸負方向、すなわち後方への移動が規制される。

規制部材４３，４４は、所定の形状に形成された板部材によって構成されている。Ｙ軸方向から見たときの規制部材４３，４４の外形は、本体部２の外形（外周面２ｅ、上平面２ｃ及び下平面２ｄによって描かれる外形）と略同一である。ただし、後側規制部材４４の下端部には、駆動部７を連結させるための連結部４７が設けられている。前側規制部材４３には、前面フランジ３の張出部２６を通過させるために、Ｙ軸方向へ貫通する貫通部５１が形成されている。後側規制部材４４には、本体部２の張出部９を通過させるために、Ｙ軸方向へ貫通する貫通部５２が形成されている。なお、図２に示すように、前側規制部材４３の厚さは前面フランジ３の張出部２６の張出量よりも小さく、後側規制部材４４の厚さは本体部２の張出部９の張出量よりも小さい。接続部４６の厚さは、ターゲット基板１０の厚さよりも大きい。また、前側規制部材４３の前面４３ａと後側規制部材４４の後面４４ｂとの間の寸法は、張出部９，２６でターゲット基板１０が挟持されている状態における本体部２の前面２ａと前面フランジ３の後面３ｂとの間の寸法よりも小さくなるように設定される。以上のような構成により、中間ホルダ４は、ターゲット基板１０を挟持している状態における本体部２及び前面フランジ３と干渉しない。

図３及び図４に示すように、接続部４６は、Ｘ軸正方向側の領域であって、前側規制部材４３の下端部付近に設けられる第１の接続部材５７と、Ｘ軸負方向側の領域に設けられる第２の接続部材５８と、を備える。

ここで、図５及び図６を参照して、中間ホルダ４の構成について、更に詳細に説明する。前側規制部材４３の貫通部５１は、前側規制部材４３を構成する板材に対して下端面４３ｄから上方へ延びるような逆Ｕ字状の切欠きを形成することによって、構成される。具体的には、貫通部５１は、軸線ＣＬより上側の領域に形成されて当該軸線ＣＬを中心線とする半円状の内周面５１ａと、当該内周面５１ａのＸ軸方向における両端からＺ軸負方向（下方）へ延びる側面５１ｂを有している。側面５１ｂは、前側規制部材４３の下端面４３ｄまで延びている。内周面５１ａの径は、張出部９の外周面９ｂ及び張出部２６の径よりも大きく、ターゲット基板１０の径より小さい。側面５１ｂは、張出部９の側面９ｃよりもＸ軸方向における外側に配置され、セットされた状態におけるターゲット基板１０のＸ軸方向における端部より内側に配置される。

後側規制部材４４の貫通部５２も、Ｙ軸方向から見て貫通部５１と同一形状の内周面５２ａ及び側面５２ｂを有する。ただし、後側規制部材４４は下端側に連結部４７を有しているため、貫通部５２は、連結部４７の上端側に形成され、両側の側面５２ｂの下端同士を連結する下面５２ｃを有する。下面５２ｃは、本体部２の張出部９の下面９ｄよりも下側に配置される。以上のような構成により、張出部９，２６は、貫通部５１，５２の内側の領域に設けられる構成となるため、張出部９，２６でターゲット基板１０を挟持する際に、当該張出部９，２６と規制部材４３，４４とは干渉しない。一方、貫通部５１，５２はターゲット基板１０よりも径が小さい部分を有するため、規制部材４３，４４は、貫通部５１，５２に沿った縁部でターゲット基板１０のＹ軸方向の移動を規制することができる。なお、規制部材４３，４４のＸ軸負方向側の端部には、前面フランジ３用のガイドバー４２と干渉しないように、切欠き５０が形成されている。

第１の接続部材５７は、前側規制部材４３の下端面４３ｄ付近（Ｘ軸正方向側の下端面４３ｄ）の一部に設けられる。第１の接続部材５７の上端側には、Ｘ軸正方向へ向かうに従って上方へ向かうように傾斜する傾斜面５７ａが形成されている。また、第１の接続部材５７のＸ軸負方向における端部側には、傾斜面５７ａからＺ軸負方向（下方）に延びる側面５７ｂが形成されている。第２の接続部材５８は、規制部材４３，４４のＸ軸負方向側の領域における外周縁の略全域に設けられる。第２の接続部材５８の内周側には、Ｘ軸負方向に向かって順番に、傾斜面５７ａと平行となるように傾斜する傾斜面５８ａと、軸線ＣＬを中心線としてターゲット基板１０より大きな径の円弧を描く円弧面５８ｂと、円弧面５８ｂのＸ軸負方向における端部からＺ軸負方向（下方）に延びる側面５８ｃと、が形成されている。

このような接続部材５７，５８の構成により、規制部材４３，４４との間の空間において接続部材５７，５８が設けられていない領域には、ターゲット基板１０を配置するためのターゲット基板配置部５３と、当該ターゲット基板配置部５３へターゲット基板１０を挿入するための挿入部５４と、ターゲット基板配置部５３からターゲット基板１０を排出する排出部５６と、が形成される。

ターゲット基板配置部５３は、軸線ＣＬ周りの空間によって構成される。なお、中間ホルダ４を本体部２に近接させた図５の状態においては、ターゲット基板配置部５３の下側には、張出部９から突出した顎部２０が設けられる（なお、図５には、顎部２０に該当する部分に梨地模様を付している）。当該顎部２０の上面２０ａは、軸線ＣＬを中心線としてターゲット基板１０と同径の円弧面となっている。また、円弧面５８ｂ及び側面５８ｃは、挿入部５４から挿入されて来たターゲット基板１０を受け止めて、ターゲット基板配置部５３に配置することができる。従って、ターゲット基板配置部５３に挿入されたターゲット基板１０は、下側面を顎部２０の上面２０ａに支持されると共に位置決めされる。

挿入部５４は、第１の接続部材５７の傾斜面５７ａと第２の接続部材５８の傾斜面５８ａとの間の空間によって構成される。傾斜面５７ａと傾斜面５８ａとの間にはターゲット基板１０を挿入可能な大きさの隙間が確保されている。挿入部５４は、規制部材４３，４４のＸ軸正方向側の外周部において開口しているため、ターゲット基板１０は当該開口部分から挿入部５４に挿入される。挿入部５４に挿入されたターゲット基板１０は、第２の接続部材５７の傾斜面５７ａ上を斜め下側へ向かって転がることによって、ターゲット基板配置部５３へ導かれる。なお、顎部２０の上面２０ａのＸ軸正方向側の一部は、傾斜面５７ａに連続するような傾斜面となっている。これによって、ターゲット基板１０がスムーズにターゲット基板配置部５３へ導かれる。このように、Ｘ軸方向からターゲット基板１０を挿入可能であるため、上側に設けられる駆動部６（図１〜図４参照）と干渉することなくターゲット基板１０をセットすることができる。なお、駆動部６，７の配置に基づいてターゲット基板１０の挿入方向を変更してもよく、例えば駆動部６が上側に設けられていない場合は、上方からターゲット基板１０を挿入可能な挿入部を設けてもよい。

排出部５６は、第１の接続部材５７の側面５７ｂと第２の接続部材５８の側面５８ｃとの間の空間によって構成される。側面５７ｂと側面５８ｃとの間にはターゲット基板１０を排出可能な大きさの隙間が確保されている。排出部５６は、前側規制部材４３の下端側の外周部において開口しているため、ターゲット基板１０は排出部５６を通過して当該開口部分から中間ホルダ４の外側へ排出される。また、連結部４７のＸ軸方向の両端部には、ガイド部材６３，６４が設けられている。ガイド部材６３の内側の側面６３ａは、側面５７ｂと連続するようにＺ軸負方向（下方）に延びている。ガイド部材６４の内側の側面６４ａは、側面５８ｃと連続するようにＺ軸負方向（下方）に延びている。

中間ホルダ４が本体部２に近接した状態（図５に示す状態）では、排出部５６には顎部２０が配置されている。従って、ターゲット基板１０は排出部５６から排出されることなく顎部２０の上面２０ａで支持される。一方、中間ホルダ４が本体部２から離間するように移動し、排出部５６から顎部２０が除かれた状態（図６に示す状態）では、顎部２０による支持が解除されてターゲット基板１０は、排出部５６の側面５７ｂ，５８ｃ及びガイド部材６３，６４の側面６３ａ，６４ａにガイドされながら落下する。

図２に示すように、駆動部７は、Ｙ軸方向にスライドするスライド部材６６と、スライド部材６６をガイドするガイド部材６７と、スライド部材６６を駆動させるエアシリンダ６８と、を備えている。ガイド部材６７は、Ｙ軸方向に延びて、本体部２の下平面２ｄ上に固定される部材である。スライド部材６６は、ガイド部材６７の下面側でＹ軸方向に延びており、前端部で上方に屈曲する屈曲部６６ａを有する。スライド部材６６は、屈曲部６６ａにて中間ホルダ４の連結部４７と連結される。また、ガイド部材６７内にはエアシリンダ６８が設けられており、ガイド部材６７の前端面からエアシリンダ６８のロッドが延びている。当該ロッドの前端はスライド部材６６の屈曲部６６ａに固定されている。エアシリンダ６８は、Ｘ軸方向に並ぶように一対設けられている。一対のエアシリンダ６８を用いることにより、中間ホルダ４をバランス良く往復移動させることができる。ガイド部材６７の後端面には、エアシリンダ６８にエアを供給する供給管７１が接続されている。なお、中間ホルダ４の後側規制部材４４のＸ軸負方向における端部付近には、Ｙ軸負方向へ延びて本体部２内へ挿入されるガイドバー６１が固定されている（図４及び図５参照）。このような構成により、エアシリンダ６８が伸縮することによってスライド部材６６がガイド部材６７にガイドされながらＹ軸方向に往復移動を行い、それに伴って中間ホルダ４も往復移動を行う。

次に、放射性同位元素製造装置１００の動作手順について説明する。

まず、放射性同位元素製造装置１００が図３に示す状態となっているときから動作手順の説明を行う。このとき、中間ホルダ４は本体部２に近接した状態となっており、前面フランジ３は本体部２及び中間ホルダ４から離間した状態となっている。本体部２の張出部９の顎部２０は、中間ホルダ４の下側を塞いだ状態となる。ターゲット基板１０は、中間ホルダ４の挿入部５４から挿入される。これによって、図５に示すように、ターゲット基板１０は挿入部５４に導かれると共に、顎部２０の上面２０ａに支持されることによって、ターゲット基板配置部５３に配置される。当該状態では、ターゲット基板１０は中間ホルダ４の規制部材４３，４４によってＹ軸方向の移動が規制されている。なお、Ｘ軸方向及びＺ軸方向についてのターゲット基板１０の位置決めは、完了した状態となっている。

次に、駆動部６の駆動により前面フランジ３がＹ軸負方向へ移動することによって、放射性同位元素製造装置１００は図１及び図２に示す状態となる。このとき、ターゲット基板１０は、本体部２の張出部９と前面フランジ３の張出部２６とに挟持されることによって、Ｙ軸方向についての位置決めが完了する。また、封止部材１２がターゲット基板１０の裏面１０ｂに押圧され、封止部材３３がターゲット基板１０の表面１０ａに押圧される。当該状態における放射性同位元素製造装置１００全体を移動させることによって、粒子加速器に取り付ける。このとき、前面フランジ３の前面３ａを粒子加速器側の受面に押圧することにより、当該受面に封止部材３４を押圧する。取り付けが完了したら、ターゲット基板１０のターゲット材料１１に荷電粒子線Ｂが照射されると共に、ターゲット基板１０の裏面１０ｂが冷却水で冷却される。

照射及び冷却が終了したら、放射性同位元素製造装置１００を粒子加速器から離間させる。また、前面フランジ３をＹ軸正方向へ移動させることによって、放射性同位元素製造装置１００は図３に示す状態となる（ただし、図３ではターゲット基板１０は省略されている）。このとき、ターゲット基板１０は中間ホルダ４の前側規制部材４３によってＹ軸正方向への移動が規制され、前面フランジ３は駆動部６の機械力でＹ軸正方向へ移動する。従って、前面フランジ３の封止部材３３がターゲット基板１０に張り付いていた場合であっても、容易に剥がすことができる。

次に、中間ホルダ４をＹ軸正方向へ移動させて本体部２から離間させることにより、放射性同位元素製造装置１００は図４に示す状態となる。このとき、ターゲット基板１０は中間ホルダ４の後側規制部材４４によってＹ軸負方向への（相対的な）移動が規制され、中間ホルダ４は駆動部７の機械力でＹ軸正方向へ移動する。従って、本体部２の封止部材１２がターゲット基板１０に張り付いていた場合であっても、容易に剥がすことができる。

また、図４に示すように、本体部２の張出部９の顎部２０は、中間ホルダ４の下側から引き抜かれた状態となる。従って、図６に示すように、ターゲット基板１０は、ターゲット基板配置部５３から排出部５６を介して下方へ落下する。このとき、ターゲット基板１０は封止部材３３，１２には張り付いていないため、スムーズに落下することができる。落下したターゲット基板１０は、例えば図７に示すような回収部２５０で回収される。ターゲット基板１０の排出が完了したら、中間ホルダ４をＹ軸負方向へ移動させることで図３に示す状態とする。以降、同様の手順が実行される。

次に、本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００の作用・効果について説明する。

まず、図７及び図８を参照して、従来の放射性同位元素製造装置３００について説明する。図７に示すように、放射性同位元素製造装置３００は、粒子加速器２００に対してターゲット基板１０をセットするための本体部３０１を備えている。本体部３０１の前面３０１ａには、粒子加速器２００の受面２０１ａに押圧される封止部材（Ｏリング）３０３と、ターゲット基板１０を支持するための凹部３０２とが形成されている。当該凹部３０２には、ターゲット基板１０に押圧される封止部材３０４，３０５が設けられている。また、封止部材３０４と封止部材３０５の間の領域には、空気を吸引・供給することのできる配管３０６が連通されている。ターゲット基板１０をセットする際は、ターゲット基板１０を凹部３０２に取り付けて吸引することで保持し、粒子加速器２００のマニホールド２０１の受面２０１ａと本体部３０１の前面３０１ａとの間でターゲット基板１０を挟持する。また、ターゲット基板１０の排出時は、配管３０６で高圧の空気を供給することにより、ターゲット基板１０を凹部３０２から排出する。

しかしながら、熱や放射線等の影響によってターゲット基板１０に押圧される封止部材３０４，３０５が劣化していると、当該封止部材３０４，３０５に粘りが発生する。これによって、ターゲット基板１０が封止部材３０４，３０５に張り付いてしまう。当該状態で高圧の空気の供給を行っても、封止部材３０４，３０５とターゲット基板１０の当り面の一部で剥がれ、当該一部で空気が抜けることによって、ターゲット基板１０全体を剥がすことができない場合がある。具体的には、図８に示すように、ターゲット基板１０の裏面１０ｂは、封止部材３０４による当り面Ｅ１と封止部材３０５による当り面Ｅ２を有する。当り面Ｅ１と当り面Ｅ２との間の領域に高圧の空気が供給されることで、例えば、剥がれ位置Ｐ１のみにて封止部材３０４が剥がれたものとする。この場合、剥がれ位置Ｐ１から空気が逃げてしまうことにより、他の部分においては、張り付きを剥がすのに十分な圧力が得られない。高圧の空気の供給でターゲット基板１０を排出できない場合は、作業者の手作業によってターゲット基板１０を剥がす必要がある。以上によって、ターゲット基板１０を放射性同位元素製造装置３００から自動的に排出することができない場合がある。

一方、本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００は、ターゲット基板１０を冷却する本体部２と、ターゲット基板１０を押圧する前面フランジ３との間に中間ホルダ４を備えている。また、中間ホルダ４は、前面フランジ３の移動方向（Ｙ軸方向）におけるターゲット基板１０の移動を規制することができる。本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００では、前面フランジ３がターゲット基板１０をＹ軸方向に押圧することによって、ターゲット基板１０に本体部２側の封止部材１２及び前面フランジ３側の封止部材３３が張り付く場合がある。このような場合であっても、中間ホルダ４でターゲット基板１０の移動を規制した状態で、本体部２と中間ホルダ４とを離間させることで、封止部材１２をターゲット基板１０の裏面１０ｂから容易に剥がすことができる。また、前面フランジ３と中間ホルダ４とを離間させることで、封止部材３３をターゲット基板１０の表面１０ａから容易に剥がすことができる。以上によって、ターゲット基板１０の排出性能を向上できる。また、排出性能を向上させることにより、作業者が手作業でターゲット基板１０を剥がす必要性を無くすことができるため、ターゲット基板１０の排出工程の自動化をより確実にすることができる。

本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００において、本体部２には、ターゲット基板１０の下側面を支持する顎部２０が設けられている。例えば、ターゲット基板１０の下側面を支持し、排出時に当該支持を解除するような機構を、中間ホルダ４自体に設けた場合、中間ホルダ４の構造が複雑になる。また、ターゲット基板１０の支持を解除する動作が別途必要となる。一方、本体部２に顎部２０を設けた場合、ターゲット基板１０の排出時には、中間ホルダ４と本体部２とを離間させることで、顎部２０によるターゲット基板１０の支持が解除され、ターゲット基板１０を落下させて排出することができる。すなわち、封止部材１２をターゲット基板１０から剥がす動作と、ターゲット基板１０の支持を解除する動作とを同時に行うことができる。これによって、効率よくターゲット基板１０を排出することができる。また、ターゲット基板１０排出のための構造をシンプルにすることができる。

本実施形態に係る放射性同位元素製造装置１００において、中間ホルダ４は、前面フランジ３の移動方向（Ｙ軸方向）に対向する一対の規制部材４３，４４と、一対の規制部材４３，４４を接続する接続部４６と、を備えている。また、中間ホルダ４は、ターゲット基板１０を排出可能な排出部５６を下側に有している。規制部材４３，４４でターゲット基板１０を挟み込むことでＹ軸方向の移動を規制することができ、排出時は排出部５６からターゲット基板１０を排出することができる。これによって、シンプルな構造にてターゲット基板１０の排出性能を向上することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、前面フランジ３、中間ホルダ４及び本体部２の形状は上述のものに限定されず、本発明の作用・効果を奏する限りあらゆる形状を採用してもよい。

例えば、駆動部６，７ではそれぞれ一対のエアシリンダ３８，６８を用いたが、一本でもよく三本以上でもよい。また、駆動部６，７の位置も特に限定されず、Ｘ軸方向における端部に設けてもよい。また、中間ホルダ４用の駆動部７も上側に設けてよい。また、上述の実施形態に係る駆動部６，７では、駆動力を発生するものとしてエアシリンダを採用したが、前面フランジ３及び中間ホルダ４を移動させることができるものであれば特に限定されず、ボールねじ、リニアモータ、油圧シリンダ、歯付ベルトなどを採用してもよい。

また、上述の実施形態では本体部２に顎部２０が設けられていたが、前面フランジ３に設けてもよい。この場合、荷電粒子線Ｂの照射後は、前面フランジ３と中間ホルダ４を同時に本体部２から離間させる。その後、前面フランジ３と中間ホルダ４とを離間させることで、顎部による支持を解除してターゲット基板１０を排出する。また、本体部２と前面フランジ３の両方に顎部を設けてもよい。

また、本体部２や前面フランジ３に設けた顎部によって中間ホルダ４内のターゲット基板１０を支持する構造に代えて、中間ホルダ４自体がターゲット基板１０の支持機構を有していてもよい。

また、中間ホルダ４は、一対の規制部材及びそれらを接続する接続部によって構成されていなくともよく、前面フランジ３の移動方向におけるターゲット基板１０の移動を規制できる構造であればよい。例えば、図９に示すように、中間ホルダ４の内側にＵ字状やＶ字状の溝を設け、当該溝でターゲット基板１０の縁部を点支持する構成を採用してもよい。これにより、ターゲット基板１０のＹ軸方向の移動を規制することができる。

２…本体部、３…前面フランジ（第１の部材）、４…中間ホルダ（第２の部材）、１０…ターゲット基板、１１…ターゲット材料、２０…顎部、４３…前側規制部材、４４…後側規制部材、４６…接続部、５６…排出部（開口部）、１００…放射性同位元素製造装置。

Claims

荷電粒子線が照射されるターゲット材料を有するターゲット基板を保持する放射性同位元素製造装置であって、
前記ターゲット基板を冷却する本体部と、
前記本体部に対して近接及び離間する移動が可能な第１の部材と、
前記本体部と前記第１の部材との間に設けられ、前記本体部に対して近接及び離間する移動が可能な第２の部材と、を備え、
前記第１の部材は、前記本体部に近接することによって前記ターゲット基板を押圧し、
前記第２の部材は、前記第１の部材の移動方向における前記ターゲット基板の移動を規制し、
前記第２の部材は、
前記移動方向に対向する一対の規制部材と、
前記一対の規制部材を接続する接続部と、を備え、
前記一対の規制部材の間に配置された前記ターゲット基板を排出可能な開口部を、少なくとも下側に有する、放射性同位元素製造装置。
前記本体部及び前記第１の部材の少なくとも一方には、前記第２の部材で移動が規制された状態の前記ターゲット基板の下側面を支持する顎部が設けられている、請求項１に記載の放射性同位元素製造装置。