JPH0619120Y2

JPH0619120Y2 - 液体用ターゲットボックス

Info

Publication number: JPH0619120Y2
Application number: JP1987101415U
Authority: JP
Inventors: 迪菅原; 重規飯田; 豊熊倉
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2002-06-30
Also published as: JPS646600U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はサイクロトロンで加速した荷電粒子を液体ター
ゲットに照射し、放射性同位元素を作る場合のターゲッ
トボックスに関する。

（従来の技術）一般に小型のサイクロトロンは第５図の縦断面図、第６
図の横断面図に示すように、上下に対向しているヨーク
２、３と励磁コイル４、５よりなる電磁石の対向する磁
極間に水平に加速空間１を設け、磁極の中心部にイオン
源６を設けてある。加速空間１には水平面で上下に対向
している２組の同形の扇形状の電極７、７及び８、８を
それぞれ中心点に対して対称で且つ水平に配置し、これ
らの電極７、８には周波数の発振器９からの高周波電
圧をそれぞれRFファイナルアンプ10、フィーダー11を介
して印加してある。

また、加速空間１は真空ポンプ23、24で真空にしてあ
り、励磁コイル４、５は可変直流電源25で励磁されてい
る。

このような構造のサイクロトロンでイオン源６から放出
された荷電粒子は励磁コイル４、５で励磁されている磁
極間の加速空間１内を磁場で拘束され、電極７、８によ
りRF電界で加速されて渦巻状の運動をし、最終的には偏
向デフレクター14で荷電粒子ビーム15を取出し口16に誘
導する。

この場合、荷電粒子ビーム15の速度は電極７、８に印加
するRF電圧の周波数と、この場合に必要な励磁コイル
４、５の励磁電流の調節により適宜に選ぶことが出来
る。

取出し口16の外部には荷電粒子ビーム15を整形するＱマ
グネット17が設けてあり、荷電粒子ビーム15はＱマグネ
ット17を経てターゲットボックス18に導かれる。

第３図はターゲットボックス18の断面図である。アルミ
ニウム製の保持部材19で保持されたターゲットボックス
18には円筒型で、前面にフランジ部18-1が設けてあり、
内筒部の中間には隔壁18-2を設けて、この前側は反応室
18-5、後側は冷却室18-6になっていて、全体がチタンで
一体に作られている。フランジ部18-1の前面にはアルミ
製の押えリング20でフランジ部18-1との間にチタン箔21
を挟持して封止している。上記冷却室18-6の後面にはス
テンレス製の蓋22が設けてあり、この蓋22には冷却水の
流入管22-1と流出管22-2とが設けてある。前記フランジ
部18-1には液状ターゲットの出入管18-4、ガス抜き管18
-3が設けてある。

なお、フランジ部18-1とチタン箔21との間にはＯリング
が挿入してあり、液体ターゲットに対して液体封止して
いる。またターゲットボックス18と蓋22との間にもＯリ
ングを挿入して冷却水封止してある。

図中の太矢印は荷電粒子ビーム15の方向を、細矢印は冷
却水の流れ方向を示してある。

上述のような構造のターゲットボックス18の前側の反応
室18-5には液体ターゲットを充満し、後側の冷却室18-6
には冷却水を循環させた状態でサイクロトロンを運転
し、ターゲットに荷電粒子を照射し、放射性同位元素を
製造するものである。

第４図は第３図のターゲットボックスの改良型のもので
ある。この型のものはターゲットボックスの隔壁を分離
した構造である。即ちチタン製のターゲットボックス1
8′は円筒状であり、内筒面の中間で軸方向に垂直な平
面上に段差を設け、この段差の前側は小口径の反応室1
8′-5とし、後側は大口径の冷却室18′-6とし、この段
差部分には前記冷却室18′-6側から挿入されたチタン円
板の隔壁26を設け、前記冷却室18′-6の蓋22′の内側に
冷却室18′-6の内筒面に遊嵌する円筒状の突堤22′-3を
設けて前記隔壁26を前記段差部分に押圧して反応室18′
-5と冷却室18′-6との間を液体封止状態としたものであ
る。

その他の部分は第３図の場合と同じであるので、各部の
符号もターゲットボックス及び蓋以外は同じ番号であ
る。ターゲットボックス及び蓋は第３図の番号に「′」
を付して区別し使用してある。

（考案が解決しようとする問題点）上述のような構造のターゲットボックス18では液体ター
ゲットは荷電粒子ビーム15の照射部に充満させておく必
要があり、液体ターゲットの量を自由に調節することは
不可能である。又、荷電粒子を照射する場合、荷電粒子
ビーム15の強さは液体ターゲットで吸収出来る範囲に調
節してあるが、液体ターゲットが反応して沸騰すると気
泡が発生し、この気泡を荷電粒子ビーム15が貫通して隔
壁18-2に衝突し、隔壁18-2を発熱させてしまう。このよ
うになると荷電粒子ビーム15は無駄に使われ、結果的に
は荷電粒子ビーム15を強化しても放射性同位元素の生成
量が増加しないばかりでなく、冷却のために圧力水で強
制冷却しても、なお隔壁18-2は加熱され、液体ターゲッ
トの沸騰による内圧によって隔壁18-2は湾曲して周囲に
ヒビが入り、反応室18-5の容積が増大してしまう。これ
は高価な液体ターゲットを必要以上に注入しなければな
らず、無駄が多い。このようになるとターゲットボック
ス全体を交換しなければならない。

これを改良した第４図のターゲットボックス18′でも隔
壁26の交換は必要であり、コストアップの大きな原因と
なっている。

本考案は上述の問題を解決して、製品のコストアップと
ならないようなターゲットボックスを提供することを目
的とする。

（問題を解決するための手段）上述の目的を達成するために、円筒型でこの中心線と同
軸に、かつ内面が円筒型の反応室30-1が形成されたチタ
ン製のターゲットボックス本体30と、前記反応室30-1の
前面を閉塞するように設けたチタン箔21と、このチタン
箔21を前記ターゲットボックス本体30との間で挟持する
ように前記反応室30-1と同径の中心孔が穿設されている
押えリング20と、前記反応室30-1の後面を液体封止状態
で閉塞するチタン板の隔壁32と、この隔壁32を戦記反応
室30-1の後面に押圧するように環状の突堤31-1とこの突
堤31-1内が冷却水を循環させる冷却室30-7を形成してい
る蓋31とよりなり、前記ターゲットボックス本体30には
反応室30-1の下側に開口している液体ターゲットの出入
管30-2と、上側に開口しているヘリウム供給管30-3と、
このヘリウム供給管30-3の開口部で前記反応室30-1の円
筒面の外側部分に接して凹状に設けた高圧抑止空間30-4
とを具備したものである。

（作用）サイクロトロンを長時間運転した場合、液体ターゲット
を貫通した荷電粒子ビーム15の衝突により隔壁32は加熱
される。この場合、反応室内の液体ターゲットが沸騰し
て生じた内圧は高圧抑止空間30-4で吸収されて蓋側の冷
却水圧との差が大きくならず、隔壁32が湾曲することが
ない。

（実施例）第１図は本考案の液体ターゲットボックスの断面図、第
２図は第１図のA-A断面図である。ターゲットボックス
本体30はチタン製で円筒状をしており、中心部の円筒状
の空間の前側は反応室30-1となっており、その下側には
外部にバルブ30-5が設けられた液体ターゲットの出入管
30-2、上側には外部にバルブ30-6が設けられたヘリウム
供給管30-3が穿設してある。このヘリウム供給管30-3が
反応室30-1に開口している部分には反応室30-1に隣接し
てその外側部分に扇形状の高圧抑止空間30-4が設けられ
ている。ターゲットボックス本体30の前面は押えリング
20でチタン箔21を挟持している。この押えリング20の中
心部の孔は従来のものと同様に反応室30-1と同じ直径で
あるので、反応室30-1に隣接してその外側部分に設けら
れている高圧抑止空間30-4は照射される荷電粒子ビーム
15から押えリング20によって隠されるような状態であ
る。また、中心部の円筒状の空間の後側は上記反応室30
-1より直径の大きい冷却室30-7となっている。この冷却
室30-7の後面にはステンレス製の蓋31が設けてあり、上
記冷却室30-7の内筒面に遊嵌する環状の突堤31-1によっ
て反応室30-1との間にチタン製の隔壁32を液体封止状態
に保持している。また、蓋31の後面には冷却水の流入管
31-2及び流出管31-3が設けてある。

次にこの液体ターゲットボックスの動作について説明す
る。先ず冷却水の流入管31-2、流出管31-3を使用して冷
却室30-7に冷却水を循環させておく。

反応室30-1にはバルブ30-5、30-6を開放にして液体ター
ゲットの出入管30-2から液体ターゲットを前記高圧抑止
空間30-4の下側まで、即ち荷電粒子ビーム15により照射
される反応室30-1が充満するまで注入する。この場合、
反応室30-1より外側にある荷電粒子ビーム15が照射され
ない高圧抑止空間30-4には液体ターゲットが入らないよ
うに、予め計量された液体ターゲットを注入する。この
状態でバルブ30-5、30-6を閉塞すると、高圧抑止空間30
-4及びヘリウム供給管30-3にはヘリウムが残留した状態
となっている。この状態で荷電粒子ビーム15を照射して
反応を起こさせる。

この場合、押えリング20により高圧抑止空間30-4は荷電
粒子ビーム15に照射されず、反応室30-1のみ照射され
る。この反応室30-1内の液体ターゲットは反応して沸騰
し、気泡が発生するので反応室30-1内の圧力が高まる
が、この内圧は高圧抑止空間30-4のために吸収されて異
常な高圧になることはない。

照射開始後必要時間経過し、反応終了後はバルブ30-5、
30-6を開放し、ヘリウム供給管30-3からヘリウムを圧入
して反応済みの液体ターゲットを出入管30-2から取り出
す。

（考案の効果）上述のように、荷電粒子ビーム15の照射により液体ター
ゲットが沸騰したり、隔壁32が加熱されても本考案の液
体ターゲットボックスでは、沸騰による反応室30-1の内
圧は高圧抑止空間30-4によって吸収されて異常高圧とは
ならず、加熱されている隔壁32を湾曲させてしまうこと
がなく、反応室30-1の容積の増大は起こらないので、不
必要に大量の高価な液体ターゲットを使用することがな
い。

又、内圧により反応室30-1の前面のチタン箔21を破壊し
てしまうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の液体ターゲットボックスの断面図、第
２図は第１図中のA-A断面図、第３図は従来のターゲッ
トボックスの断面図、第４図は従来の改良型のターゲッ
トボックスの断面図、第５図は小型サイクロトロンの縦
断面図、第６図は同じく横断面図である。 30：ターゲットボックス本体、30-1：反応室、30-3：ヘ
リウム供給管、30-4：高圧抑止空間、32：隔壁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】サイクロトロンの荷電粒子ビームの取出し
口の先端に設けた液体用ターゲットボックスにおいて、
円筒型でこの中心線と同軸に、かつ内面が円筒型の反応
室が形成されたチタン製のターゲットボックス本体と、
前記反応室の前面を閉塞するように設けたチタン箔と、
このチタン箔を前記ターゲットボックス本体との間で挟
持するように前記反応室と同径の中心孔が穿設されてい
る押えリングと、前記反応室の後面を液体封止状態で閉
塞するチタン板の隔壁と、この隔壁を前記反応室の後面
に押圧するように環状の突堤とこの突堤内が冷却水を循
環させる冷却室を形成している蓋とよりなり、前記ター
ゲットボックス本体には反応室の下側に開口している液
体ターゲットの出入管と、上側に開口しているヘリウム
供給管と、このヘリウム供給管の開口部で前記反応室の
円筒面の外側部分に接して凹状に設けた高圧抑止空間と
を具備したことを特徴とする液体用ターゲットボック
ス。