KR102479235B1 - 저밀도 다공성 이리듐 - Google Patents

Abstract

개시물은 봉지재 내에서 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐 또는 화합물들, 그 합금들 또는 복합물들을 전형적으로 포함하는 활성 삽입체와 같은 방사선 소스, 및 그 제조 방법들에 속한다. 이리듐을 갖는 다공성 또는 마이크로다공성 또는 저밀도 합금 구성성분은 활성 삽입체 내에서의 이리듐의 감소된 밀도가 달성되게 한다.

Description

저밀도 다공성 이리듐

이 출원은 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 2016년 8월 24일자로 출원된 미국 가출원 제62/378,881호 및 2016년 5월 24일자로 출원된 미국 가출원 제62/340,777호 - 상기 가출원들은 그 전체 내용이 모든 목적들을 위하여 참조에 의해 여기에 포함됨 - 를 우선권 주장하는, 2017년 5월 19일자로 출원된, "Low Density Spherical Iridium"이라는 명칭의 PCT/US2017/033508의 일부 계속 출원이다.

본 개시는 봉지재(encapsulation) 내에서 이리듐(iridium)의 마이크로비드(microbead), 또는 이리듐의 저밀도 합금 또는 화합물 또는 복합물, 및 이의 다공성 변형들을 전형적으로 함유하는 감마 방사선 소스(gamma radiation source) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

의료적, 산업적, 및 다른 프로세스들을 위한 다양한 타입들의 방사선 소스들의 종래 기술은 양호하게 개발되어 있다. 그러나, 특히, 제조 경제성들 및 제품 성능에 대하여, 추가의 개선들이 추구된다.

감마선 소스(gamma ray source)를 생산하기 위한 종래 기술의 방법은 Bakker Klass에 대한 PCT/NL2004/000401(또한, WO 2004109716 A2로서 발행됨)에서 개시되어 있다. 이 방법은 이리듐 또는 코발트(cobalt)의 디스크들의 중성자 조사(neutron irradiation), 및 원통(cylinder)을 형성하기 위하여 디스크들을 적층하는 단계들을 포함한다. 유사하게, 종래 기술은 "Device and Method for Enhanced Iridium Gamma Radiation Sources"라는 명칭의 PCT/US2015/029806(또한, WO 2015175326 A1로서 발행됨); 번역된 명칭 "Iridium-Containing Molding Useful as a Gamma Radiation Source e.g., For Weld Seam Radiography and Cancer Treatment"을 갖는 독일 특허 문헌 DE 19824689 C1; 및 "Device and Method for Enhanced Iridium Gamma Radiation Sources"라는 명칭의 PCT/US2015/029806을 포함한다.

금속성 구체(sphere)들의 제조에 관련되는 추가의 종래 기술은 Taylor에 대해 1946년 2월 12일자로 등록된, "Method for Making Small Metallic Spheres"라는 명칭의 미국 특허 제2,394,727호, 및 이하에서 발견된 정보를 포함한다:

http://www.orau.org/ptp/collection/sources/3mdisk.htrn; 및

http://www.nrc.gov/docs/ML0415/ML041550720.pdf.

다공성 이리듐을 제조하는 방법들은 문헌["The Metallurgical Integrity of the Frit Vent Assembly Diffusion Bond", by G.B. Ulrich, June 1994, Document Y/DV-1321, Oak Ridge Y-12 Plant, Martin Marietta Energy Systems, Inc]에서 발견될 수 있다.

그러므로, 본 개시의 목적은 의료적 및 산업적 용례들에서 이용된 방사선 소스(radioactive source)들에서의 개선들을 제공하는 것이다. 본 개시의 실시형태들은 종래 기술에 대한 다음의 목적들의 많은 것, 감소된 제조 비용들, (특히, 원통형 기하구조 천연 이리듐(natural iridium) 디스크 소스들에 대한) 감소된 초점 치수(focal dimension)들, 증가된 활성화 수율, 증가된 출력(감소된 밀도로 인한 더 많은 출력 Ci/mg), 낮은 감소된 밀도로 인한 더 부드러운 방출 스펙트럼(즉, 더 지배적인 더 낮은 에너지 방출들), 및 구형에 근접한, 또는 준-구형(quasi-spherical)의 기하구조(개선된 이미지 품질로 귀착함)를 달성할 수도 있지만, 무한하게 예리한 접선방향의 덮개 컴포넌트들을 회피하기 위하여 그 둘레(circumference) 주위에서 평탄한 면들을 전형적으로 포함할 수도 있다. 추가적으로, 방사선 분말들의 핸들링은 이 개시물의 실시형태들에서 감소될 수 있거나 제거될 수 있다.

본 개시의 실시형태들은 특히, 소스들이 구형 또는 준-구형 기하구조를 갖는 50 내지 65 퍼센트의 고밀도 이리듐을 이용하여 제조될 수 있을 경우에, 아마도 11 내지 17 퍼센트의 범위에서 이리듐-192 출력 효율을 증가시킬 수 있다는 것이 상상된다. 이것은 추가로, 이리듐-192 소스 함량 및 연간 소비에 있어서 11 내지 17 퍼센트의 감소로 귀착될 수 있다. 추가적으로, 구형에 근접한 초점 기하구조와 조합된 더 부드러운 출력 스펙트럼은 이미지 품질이 원통형의 농축된 이리듐-192 소스들의 그것에 접근하는 것으로 귀착될 수 있다. 이것은 7 내지 11 퍼센트의 증가된 활성화 수율에 잠재적으로 이를 수 있어서, 전체적인 18 내지 28 퍼센트의 효율 이득으로 이어질 수 있다는 것이 추가로 예상된다.

임의적으로, 저밀도 다공성 이리듐 또는 화합물, 합금, 복합물, 또는 그 다공성 변형의 평탄한-대면된(flat-faced) 디스크들은 Ir-192를 함유하는 디스크들을 생산하기 위하여 활성화될 수 있다. 활성화 후에, 디스크들은 원통을 형성하기 위하여 적층될 수 있고, 이 형태에서, 기존의 원통형 초점 기하구조 소스들을 제조하기 위하여 이용될 수 있거나, 그것들은 더 구형 또는 준-구형의 초점 기하구조들을 생산하기 위하여 활성화 후에 압축될 수 있거나, 밀집(compact)될 수 있거나, 변형될 수 있다.

만곡된, 돔형(domed), 또는 다른 방식으로 성형된 면들을 가지는 저밀도 다공성 이리듐 또는 화합물, 합급, 복합물 또는 그 다공성 변형의 디스크들은 그것들이 둘레에서보다 중간에서 더 두껍도록 제조될 수 있다. 일부 실용적인 예들은 도 4에서 도시된다. 이것들은 Ir-192를 함유하는 디스크들을 생산하기 위하여 활성화될 수 있다. 활성화 후에, 이러한 디스크들은 적층될 수 있고, 그 후에, 구형 또는 준-구형의 초점 기하구조들을 생산하기 위하여 압축될 수 있거나, 밀집될 수 있거나, 변형될 수 있다. 이러한 방법으로 성형되는 디스크들은 도 5에서 도시된 바와 같은 압축, 밀집, 또는 변형에 의해 더 용이하게 구형 또는 준-구형 초점 기하구조로 변환될 수도 있어서, 제조 장점들로 이어질 수도 있다.

구형 또는 준-구형 저밀도 이리듐-192 또는 화합물, 합금, 복합물, 또는 그 다공성 변형의 이용은 환형(annular) 이리듐으로, 그러나, 원통형 구성에서 적층된 환형체(annulus)의 이미지 품질 또는 초점 치수 단점들 없이, 달성되었던 유사한 수율 및 출력 효율 이득들을 달성한다.

대안적으로, 구형 또는 준-구형 저밀도 이리듐-192 또는 화합물, 합금, 복합물, 또는 그 다공성 변형은 또한, 구형 또는 준-구형의 소스 공동에서의 무작위적-팩킹된(random-packed) 또는 부분적으로 무작위적 팩킹된 미립자(microgranule)들을 이용하여 또한 제조될 수 있다. 다공성 미립자들은 구형 또는 준-구형의 초점 기하구조들을 생산하기 위하여 압축될 수도 있거나, 밀집될 수도 있거나, 변형될 수도 있다.

다공성 이리듐 또는 화합물, 합금, 복합물 또는 그 다공성 변형 내의 기공 크기(pore size)는 변동될 수도 있고, 마이크로미터-미만(sub-micrometer) 치수들(때때로, 마이크로다공성(microporosity)으로서 지칭됨)로부터 대략 밀리미터-미만(sub-millimeter) 치수들(때때로, 다공성(porosity)으로서 지칭됨)까지의 범위일 수도 있다는 것이 주목되어야 한다.

다공성 이리듐 또는 화합물, 합금, 복합물, 또는 그 다공성 변형은 몇몇 상이한 방법들에 의해 제조될 수도 있다. 하나의 방법은 그 컨택(contact)의 포인트들에서 지속가능한 결합(bonding) 및 융합(fusion)을 개시할 정도로 충분히 긴 시간 기간(time time) 동안에 전형적으로 1000 ℃를 초과하는, 그러나 더 전형적으로 1300 ℃를 초과하는 온도에서 마이크로구체(microsphere)들 또는 미립자들을 가열하는 것이다.

마이크로다공성 이리듐 또는 화합물, 합급, 복합물, 또는 그 다공성 변형은 또한, 그 컨택의 포인트들에서 지속가능한 입자간(interparticle) 결합 및 융합을 개시하기에 충분히 긴, 그러나, 고밀화 프로세스를 완료할 정도로 충분히 길지는 않는 시간 기간 동안에 전형적으로 1000 ℃를 초과하는, 그러나 더 전형적으로 1300 ℃를 초과하는 온도에서 미세하게 분할된 분말을 부분적으로 소결(sinter)시킴으로써 제조될 수도 있다. 이러한 마이크로다공성 제품은 이리듐 또는 이리듐 합금, 화합물, 또는 복합물 내에서 형성된 공극(void)들, 포켓(pocket)들, 또는 채널들로 인해, 이리듐의 이론적인 밀도의 100 퍼센트 미만인 밀도를 가질 것이다.

동위원소적으로(Isotopically) 농축된 이리듐-191 분말은 저밀도 다공성 이리듐 또는 화합물, 합금, 복합물, 또는 그 다공성 변형을 제조하기 위한 원재료로서 이용될 수 있다. 이 형태의 이리듐은 종종 이리듐-블랙(iridium-black)으로서 지칭된, 원소적 농축된 이리듐-191의 고도로 비정질 형태(amorphous form)를 생산하기 위하여 농축된 프로세스 가스들을 감소시킴으로써, 가스성 천연 동위원소 존재량(gaseous natural isotopic abundance)의 이리듐 헥사플루오라이드(iridium hexafluoride) 또는 이리듐 테트라플루오라이드(iridium tetrafluoride)의 가스-원심분리기(gas-centrifuge) 동위원소 농축에 의해 제조될 수 있다. 이러한 프로세스들에 의해 생산된 이리듐은 결정화도(crystallinity)를 결여하고, 매우 작은 평균 입자 크기(전형적으로, 나노미터-미만(sub-nanometer))를 가지고, 매우 높은 내부 표면적을 가지고, 다공성이다.

이러한 다공성(또는 실질적으로 비정질) 이리듐 분말은 이리듐의 이론적인 밀도의 30 내지 50 %를 가지는 고밀도체들을 형성하기 위하여 냉각-압축(cold-compress)될 수 있다는 것이 발견되었다. 이것들은 결정성 재료들에 대하여 보편적인 온도 훨씬 미만인, 예상외로 낮은 온도에서 소결시킴으로써 부분적으로 고밀화될 수 있고, 결합될 수 있고, 융합될 수 있다. 높은 내부 표면적 및 높은 비정질 격자 에너지로 인한 높은 표면 에너지는 예상된 것보다 더 낮은 온도들에서 고밀화, 결정화(crystallization), 그레인 성장(grain growth), 및 입자간 융합을 압박할 수도 있다.

가스 원심분리기 농축 프로세스에 의해 생산된 재료와 같은 실질적으로 비정질의 순수한 이리듐 분말의 부분적인 고밀화는 1300 ℃만큼 낮은 온도들에서 달성될 수 있다는 것이 발견되었다. 또한, 비-활성화이고, 저-활성화 또는 양립가능한-활성화(즉, 최소 간섭하는 감마 광선 방출들을 생산함)이고, 이리듐보다 더 낮은 용융점(melting point)를 가지는 어떤 소결 첨가제들의 첨가는 이리듐과의 합금들, 금속간 화합물들, 또는 그 조합물들을 형성할 수 있다. 이러한 첨가제들은, 소결 온도를 추가로 저하시키고, 더 낮은 온도 및 시간에서 개선된 기계적 속성들을 갖는 우수한 결합을 달성하기 위하여 부분적인 고밀화 프로세스를 개량할 수도 있고 및/또는 연성(ductility)을 개선시킬 수도 있는, 알루미늄(aluminum), 바나듐(vanadium), 붕소(boron)-11, 실리콘(silicon), 인(phosphorous), 황(sulfur), 탄소(carbon), 베릴륨(beryllium), 티타늄(titanium), 니켈(nickel), 텅스텐(tungsten), 또는 그 합금들 및 금속간 화합물들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.

천연 동위원소 조성물을 가지는 미세하게 분할된 비정질 또는 실질적으로 비정질의 이리듐 분말은 또한, 유사하게 부분적으로 고밀화될 수 있고 결합될 수 있다.

부분적으로 고밀화된, 결합된, 다공성의 저밀도 이리듐 컴포넌트들은 디스크들, 원통들, 배선들, 그래뉼(granule)들, 또는 마이크로구체들의 형태로 제조될 수 있다. 이것들은 적층될 수 있거나 그렇지 않을 경우에는 함께 조립될 수 있고, 그 후에, 방사선촬영 소스 제조 및 방사선촬영 이미지 품질의 양자를 위하여 최적인 구형 또는 준-구형 초점 기하구조를 생산하기 위하여 압축될 수 있거나, 밀집될 수 있거나, 또는 기계적으로 변형될 수 있다.

구형 또는 준-구형의 저밀도 이리듐-192의 초점 치수는 전형적으로, 기존의 적층된-디스크 100 % 고밀도 원통형 소스 기하구조의 대각선보다 더 크지 않을 것이다.

결과적인 소스들은 개선된 이미지 콘트라스트(contrast) 및 해상도(resolution)로 이어지는 더 낮은 에너지 감마선들을 방출할 것이다.

본 개시의 추가의 목적들 및 장점들은 다음의 설명으로부터, 그리고 첨부 도면들로부터 분명해질 것이다:
도 1은 변형들이 예상되는, 본 개시의 제조 프로세스의 전형적인 실시형태의 플로우차트이다.
도 2는 본 개시물의 실시형태에 따라 이리듐 밀도의 함수로서의 계산된 감마 에너지 스펙트럼 존재량(gamma energy spectral abundance)들을 예시한다.
도 3은 동일한 초점 치수 및 본 개시물의 실시형태로 달성된 방출율(emissivity) 및 조사 수율(irradiation yield)에서의 전형적인 증가를 가지는 원통형 적층체들 대 구체들의 체적 비율들을 예시한다.
도 4a는 본 개시의 디스크 설계 옵션들의 측면 평면도이다.
도 4b는 종래 기술의 디스크 설계의 측면 평면도이다.
도 5a는 구체 또는 준-구체를 생산하기 위한 압축, 밀집, 또는 변형 전의 디스크 적층체의 바람직한 실시형태의 측면 평면도이다.
도 5b는 압축, 밀집, 또는 변형에 의해, 구체 또는 준-구체를 생산한 후의 디스크 적층체의 바람직한 실시형태의 측면 평면도이다.
도 6은 반-원반-형상 단부 피스(hemi-discus-shaped end piece)들을 이용하는 구형/준-구형 기가구조로의 압축, 밀집, 또는 변형 없는 디스크 적층을 예시한다.
도 7은 결합된 마이크로구체들 및 결합 첨가제들을 포함하는 디스크의 단면도를 예시한다.
도 8a 및 도 8b는 출원인들에 의해 정의된 바와 같은 실토이드(shiltoid) 및 보소이드(vosoid) 형상들을 각각 예시한다.
도 9는 본 개시물의 디스크의 실시형태의 평면도이다.
도 10은 도 9의 평면 10-10을 따르는 단면도이다.

도면들을 상세하게 지금 참조하면, 누군가는 도 1이 본 개시물의 기초를 이루는 전형적인 프로세스(100)의 전체적인 개략도인 것을 보게 된다. 천연 이리듐은 블록(102, 102', 또는 102")에서 제공된다. 블록(102)에서의 천연 이리듐은 디스크들 또는 미립자들(110)을 제조하는 블록으로 직접적으로 제공된다. 블록(102')에서의 천연 이리듐은 블록(108)에서 소결 첨가제들과 합금되거나, 소결 첨가제들을 제공받고, 그 후에, 디스크들 또는 미립자들(110)을 제조하는 블록으로 제공된다. 블록(102")에서의 천연 이리듐은 가스 원심분리기 농축 블록(104), 농축된 이리듐 블록(106)으로 제공되고, 그리고 임의적으로, 디스크들 또는 미립자들(110)을 제조하는 블록으로 제공되기 전에, 블록(108)에서 소결 첨가제들과 합금되거나 소결 첨가제들을 제공받는다. 미립자들 또는 마이크로비드들은 전형적으로, 많은 실시형태들에서 0.25 내지 0.60 mm, 바람직하게는 0.40 mm의 직경을 가진다. 대안적으로, 많은 실시형태들에서, 0.20 내지 0.50 mm, 바람직하게는 0.30 mm의 직경을 갖는 마이크로원통(microcylinder)들이 채용될 수도 있다. 이 마이크로원통들은 활성화 전 또는 후에, 희망된 직경의 이리듐 배선을 절단함으로써 형성될 수도 있다.

원점(102, 102', 또는 102")에 관계 없이, 블록(110)으로부터의 디스크 또는 미립자 형태인 이리듐은 소결 또는 일부 다른 기법에 의한 것과 같이, 부분적인 고밀화를 위하여 블록(112)으로 임의적으로 제공된다. 이리듐은 추후에 임의적으로 레이저 밀봉 표면 블록(114)으로, 그리고 그 후에, 활성화 및 측정 블록들(116, 118)로 각각 공급된다. 도면의 상부 가지에서 도시된 바와 같이, 측정 블록(118)으로부터의 이리듐은 블록(120)에서 캡슐로 적재될 수도 있고, 임의적으로, 블록(122)에서 캡슐에서 압축될 수도 있거나, 밀집될 수도 있거나, 변형될 수도 있고, 그 후에, 소스는 블록(128)에서 용접된다. 대안적으로, 도면의 하부 가지에서 도시된 바와 같이, 측정 블록(118)으로부터의 이리듐은 (블록(120)과 유사한) 블록(126)에서 캡슐로 적재되기 전에, 블록(124)에서 먼저 적층 및 압축될 수도 있거나, 밀집될 수도 있거나, 변형될 수도 있고, 그 후에, 소스는 블록(128)에서 용접된다.

도 2를 참조하면, 도 1에서 요약된 프로세스들의 타입에 따라 더 낮은 밀도의 이리듐에 대한 이리듐 밀도의 함수로서 계산된 스펙트럼 존재량들을 도시하는 전형적인 감마 에너지 스펙트럼이 확인된다.

유사하게, 도 3을 참조하면, 종래 기술의 100 퍼센트 고밀도 이리듐 및 더 낮은 에너지들에서의 비례적으로 더 높은 방출과 비교하여, 방출율 및 조사 수율에서의 전형적인 증가가 확인된다. 예를 들어, (3.82 밀리미터와 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는) 주어진 직경 "d"의 53 퍼센트 고밀도 구체는 3.82 mm 대각선 "d"를 갖는 100 퍼센트 고밀도 우측 원통보다 89 퍼센트 더 많은 체적을 가진다는 것이 주목된다. 이러한 우측 원통은 양자 모두 2.7 mm(3.82 mm가 2.0의 제곱근에 의해 나누어짐)와 동일한 높이 및 직경을 가진다. 이 치수들은 천연 이리듐-192를 함유하는 표준 원통형 100 Ci 이리듐-192의 활성-치수들에 있어서 상당히 전형적이다. 그러나, 참조된 구체 또는 준-구체는 동일한 초점 치수를 가지고, 참조된 우측 원통보다 11 내지 17 퍼센트 더 높은 출력을 추정하였다(출력에서의 상대적인 증가는 방출이 측정되는 방향: 축상, 방사상, 4π, 또는 다른 것에 종속된다는 것에 주목함). 그러므로, 구형 또는 준-구형의 저밀도 이리듐-192는 근사적인 범위 11 내지 17 퍼센트에서 소스 출력 효율을 증가시키는 것으로 예상된다. 7 내지 11 퍼센트의 범위에서의 예상된 반응기 수율 증가로, 조합된 반응기 수율 플러스 출력 효율 증가는 대략 18 내지 28 퍼센트일 것이라는 것이 예상된다.

도 4a는 도 1에서 요약된 프로세스들의 타입에 따라 구현될 수도 있는 압축가능한, 밀집가능한, 또는 변형가능한 디스크 프로파일들의 예들을 예시한다. 기존의 평탄한 디스크 프로파일이 얕은 원통형 형상에 의해 생산되는 도 4b의 예시된 종래 기술의 설계와 대조적으로, 도 4a의 디스크(10)는 그 단축 주위에서의 타원체의 회전에 의해 근사화된다(또한, 다소 유사한 형상에 대하여 도 9 및 도 10을 참조함). 대안적인 디스크 프로파일들은 다양한 예시된 프로파일들 11(예리한 지시된 둘레 에지들을 갖는 평탄한 중심 단면적), 12(이중 지시된 둘레 에지들을 갖는 평탄한 중심 단면적), 13(이중 지시된 둘레 에지들을 갖는 평탄한 좁은 중심 단면적), 14(완만하게 둥근 둘레 에지들을 갖는 평탄한 좁은 중심 단면적), 15(다소 둥근 둘레 에지들을 갖는 원반 또는 타원체 형상), 16(다소 둥근 둘레 에지들을 갖는 더 얇은 원반 또는 타원체 형상), 및 17(다소 둥근 둘레 에지들, 및 복수의 적층된 디스크들(17)이 서로 순차적으로 네스팅(nest)할 수 있도록, 적층체 정렬 특성을 제공하기 위하여 도 4a의 배향에서 상향으로 병진이동(translate)되는 중심부(18)을 갖는 반원 또는 타원체 형상) 중의 하나로부터 선택된다. 이 디스크들은 전형적으로 0.1 내지 0.7 mm 두께이고, 전형적으로, 두께에 있어서 0.75 mm를 초과하지 않는다

도 5a는 도 5b의 구형 또는 준-구형 조사 소스(irradiation source)(90)를 형성하기 위하여 압축, 밀집, 또는 변형(도 1의 블록들(122 및 124)을 참조)을 위하여 준비된 디스크들(또는 대안적으로, 11 내지 17 중의 임의의 것)의 적층체를 예시한다.

도 6에서 도시된 바와 같은 조사 소스(90)의 대안적인 실시형태는 반-원반-형상(hemi-discus-shaped), 반-타원체(hemi-ellipsoid), 또는 챔퍼링된(chamfered) 단부-피스(end-piece)들(22, 24)이 평탄한 디스크들(26)의 적층체의 각각의 단부에서 배치되는 (30 내지 85 퍼센트, 40 내지 70 퍼센트, 또는 50 내지 65 퍼센트로부터 선택된) 활성 삽입체(active insert)의 위의 최적의 이리듐 밀도 범위의 금속, 합금, 화합물, 복합물, 또는 다공성 변형의 형태로 이리듐-191을 함유한다. 디스크들(26)은 활성화 효율을 최대화하고 활성화 동안의 중성자 자체-차폐(neutron self-shielding)를 최소화하기 위하여, 최적으로는 대략 0.25 mm 두께일 수도 있거나, 약 0.5 mm 두께의 최대치에 이를 수도 있다. 만곡된 단부 피스들(22, 24)은 활성화 효율을 최대화하고 활성화 동안의 중성자 자체-차폐를 최소화하기 위하여, 최적으로는 중심에서 대략 0.5 mm 두께일 수도 있거나, 중심에서 약 0.75 mm 두께의 최대치에 이를 수도 있다. 이것은 (돔형의 보소이드 또는 실토이드 형상과 유사한) 만곡된(또는 챔퍼링된) 단부들을 갖는 원통을 형성한다.

출원인들에 의해 만들어지고 도 8a에서 예시된 바와 같은 실토이드는 그 수직 축 주위에서 8 각형을 회전시킴으로써 형성된다. 마찬가지로, 출원인들에 의해 만들어지고 도 8b에서 예시된 바와 같은 보소이드는 원 내에 8각형을 조각하고, 나머지 부분들에 대한 원형 부분들을 유지하면서 상단, 하단, 및 수직 면들을 형성하는 교대하는 8각형 벽들을 유지하고, 그 후에, 그 수직 축 주위에서 결과적인 형상을 회전시킴으로써 형성된다. 도 6에서의 기하구조는 바람직한 형상들보다 형상에 있어서 덜 구형이지만, 이것은 다른 장점들을 가질 수도 있다. 그것은 기존의 디스크 조사들이 기존의 조사 타겟 기하구조를 이용하여 수행되는 것을 가능하게 할 수 있다.

추가의 대안은, 알루미늄, 바나듐, 붕소-11, 실리콘, 인, 황, 탄소, 베릴륨, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 또는 DOP26 합금과 같은 그 합금들 및 그 금속간 화합물들 중의 임의의 것과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 비-활성화, 저-활성화, 또는 양립가능한-활성화하는 소결 첨가제 또는 바인더(binder)를 아마도 포함하는 다공성 이리듐의 이용을 포함한다. 추가적으로, 일부 백금(platinum)-192 및 오스뮴(osmium)-192는 이리듐-192의 β-붕괴 제품으로서 인 시츄(in situ)로 생성될 수도 있다. 복합물, 화합물, 또는 합금의 특정 원소 비율들 또는 물리적 상태들에 따라서는, 연성 및 결합의 변동되는 정도들이 달성될 수도 있다. 더 낮은 연성 구성들은 취성(brittle)일 수도 있어서, 응력에 응답하는 균열(fracture)에 귀착될 수도 있다. 더 높은 연성 구성들은 복합물, 화합물, 또는 합금이 구체 또는 준-구체와 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 희망된 형상으로 압축되거나, 밀집되거나, 변형되는 것을 허용할 수도 있다.

추가적으로, 일부 상황들 하에서, 충분한 물리적 영향을 갖는 밀링(milling)은 이리듐 및 알루미늄 또는 바나듐과 같은 이러한 첨가제들은 결합하거나 합금-결합하는 것을 허용할 수도 있다(즉, 합금은 이리듐 입자들과 첨가제 입자들 사이의 교차점의 당면한 면적에서 형성됨). 알루미늄 또는 바나듐 첨가제를 갖는 이리듐을 냉각 가압하는 것은 (첨가제 및/또는 다공성의 존재로 인해) 100 퍼센트보다 더 작은 이리듐 밀도를 갖는 결과적인 제품을 생산할 수도 있다.

또한, 액체 소결은 (첨가제의 존재로 인해) 100 퍼센트보다 작은 이리듐 밀도를 갖는 결과적인 제품을 갖는 이리듐 마이크로구체들의 체적 내로 인 시츄로 용융될 수도 있거나 주출(pour)될 수도 있는, 그 용융점을 초과하여 가열된 알루미늄과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는 액체 첨가제를 이용하여 수행될 수도 있다. 액체 첨가제는 감소된 온도에서 경화되고, 이리듐 마이크로구체들을 정위치에서 유지한다. 일부 실시형태들에서, 마이크로구체들 또는 미립자들은, 활성화 후에 적층되고, 그 후에, 구형 또는 준-구형의 소스 삽입체를 형성하기 위하여 압축되거나, 밀집되거나, 또는 그렇지 않을 경우에는 변형된 기존의 디스크 조사 타겟들을 이용하여 활성화될 수 있는, 저밀도 결합된 마이크로구체들 또는 미립자들(40)(도 7 참조)의 디스크(18)를 형성하기 위하여 알루미늄 또는 바나듐 또는 다른 양립가능한 저밀도 결합 금속과 결합된 단일 층에서 제공될 수도 있다.

추가의 실시형태들은, 비정질(비-결정질) 제품 및 기존의 고체 이리듐과 비교하여, 30 내지 50 % 범위, 그러나 더 전형적으로는 약 35 퍼센트에서의 이리듐 밀도로 귀착되는 나노입자 형태인 이리듐(때때로, "이리듐 블랙(iridium black)"으로서 지칭됨)의 가압을 포함한다. 유사하게, 양자 모두 나노입자 형태인 이리듐 및 알루미늄은 입자들 사이의 결합을 실시하기 위하여 혼합될 수도 있고 가열될 수도 있고, 그 후에, 디스크로 가압될 수도 있다.

다공성 이리듐을 포함하는, 이리듐 합금들, 화합물들, 또는 다른 복합물들을 위한 돔형(원반-형상) 디스크는 도 4a, 도 5a, 및 도 5b에서와 같은 활성 삽입체 내에서의 준-구체들로의 더 용이한 압축, 밀집, 또는 변형을 용이하게 할 수 있다.

부분적으로 소결되거나 가압된 다공성 저밀도 이리듐이 표면들의 파손 또는 부식의 위험 없이 취급되기에는 극도로 부서지기 쉬운 사례들에서는, 디스크들이 (알루미늄, 티타늄, 또는 바나듐 합금들 또는 다른 전형적으로 비-활성화 또는 저-활성화 합금들과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는) 부드러운 포일 금속(foil metal)들을 이용하여 함께 밀봉될 수 있다. 다른 옵션들은, 디스크의 표면을 밀봉할 수도 있고 강화할 수도 있는, 고체 원을 레이저 인그레이빙(laser engraving)하는 프로세스와 유사한, 디스크들의 표면들의 레이저-용융, 소결, 또는 결합을 포함할 수도 있다. 이 돔형(원반-형상) 디스크들은 도 5a 및 도 5b에서 도시된 바와 같은 활성 삽입체에서의 이용을 위한 구형 또는 준-구형 형상들로 추후에 압축될 수도 있거나, 밀집될 수도 있거나, 변형될 수도 있다.

감소된 밀도의 이리듐의 추가의 실시형태들은 이리듐, 이리듐 합금, 복합물 이ㅂ자들, 및/또는 바인더의 저장소(reservoir) 또는 분말 베드(powder bed)를 이용하는 3 차원 인쇄 기법들에 의해 달성될 수도 있다. 이러한 프로세스는 바인더의 후속 소각(incineration)을 더 포함할 수도 있다.

이에 따라, 몇몇 전술한 목적들 및 장점들은 가장 효과적으로 달성된다. 발명의 바람직한 실시형태들은 본원에서 상세하게 개시되고 설명되었지만, 이 발명은 의미상으로 그것에 의해 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 이리듐을 포함하는 방사선 소스로서,
   상기 이리듐의 적어도 일부는 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐이고, 상기 이리듐을 함유하는 활성 삽입체의 밀도는 100 % 고밀도 순(純) 이리듐의 밀도의 30 내지 85 퍼센트의 범위이며,
   상기 이리듐은, 구체 또는 준-구체로 적층되거나, 압축되거나, 또는 다른 방식으로 형성되는, 둘레에서보다 중간에서 더 두꺼운 평탄한, 만곡된, 또는 성형된 면들을 가지는 디스크 형태로 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물 내에 함유된 이리듐-192인, 방사선 소스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이리듐은 100 % 고밀도 순 이리듐의 밀도의 40 내지 70 퍼센트의 범위인, 방사선 소스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이리듐은 100 % 고밀도 순 이리듐의 밀도의 50 내지 65 퍼센트의 범위인, 방사선 소스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐 내의 기공들은 비-활성화, 저 활성화, 또는 양립가능한 활성화 첨가제의 저밀도 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물을 함유하는, 방사선 소스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 이리듐은 중성자 조사 이전에, 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물의 형태인, 방사선 소스.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 이리듐 디스크는 0.1 내지 0.7 mm 사이의 두께인, 방사선 소스.
7. 이리듐을 포함하는 방사선 소스로서,
   상기 이리듐의 적어도 일부는 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐이고, 상기 이리듐을 함유하는 활성 삽입체의 밀도는 100 % 고밀도 순(純) 이리듐의 밀도의 30 내지 85 퍼센트의 범위이며,
   상기 이리듐 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물은 중성자 조사 이전에, 다공성 이리듐-191을 함유하는, 0.4 mm 직경의 마이크로비드 또는 미립자, 0.3 mm 직경의 마이크로원통 형태인, 방사선 소스.
8. 이리듐을 포함하는 방사선 소스로서,
   상기 이리듐의 적어도 일부는 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐이고, 상기 이리듐을 함유하는 활성 삽입체의 밀도는 100 % 고밀도 순(純) 이리듐의 밀도의 30 내지 85 퍼센트의 범위이며,
   상기 이리듐 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물은 중성자 조사 이전에, 다공성 이리듐-191을 함유하는, 0.25 내지 0.60 mm의 직경을 갖는 마이크로비드 또는 미립자, 또는 0.20 내지 0.50 mm의 직경을 갖는 마이크로원통 형태인, 방사선 소스.
9. 이리듐을 포함하는 방사선 소스로서,
   상기 이리듐의 적어도 일부는 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐이고, 상기 이리듐을 함유하는 활성 삽입체의 밀도는 100 % 고밀도 순(純) 이리듐의 밀도의 30 내지 85 퍼센트의 범위이며,
   상기 이리듐 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물은 중성자 조사 이전에 다공성 이리듐-191을 함유하는 0.3 mm 직경의 배선 - 마이크로원통을 형성하기 위한 활성화 후에 절단됨 - 의 형태인, 방사선 소스.
10. 제 8 항에 있어서,
    이리듐-191 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물의 상기 마이크로비드, 미립자, 또는 마이크로원통은 무작위적-팩킹된 또는 부분적으로 무작위적인 구성인, 방사선 소스.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크는 중성자 조사 이전에, 0.75 mm 두께보다 더 작은, 방사선 소스.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 이리듐이 함유되는 구형 또는 준-구형 소스 공동을 더 포함하는, 방사선 소스.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공성 또는 마이크로다공성 이리듐 내의 기공들은, 소결, 밀집, 또는 변형을 보조하는, 비-활성화, 저 활성화, 또는 양립가능한 활성화 첨가제의 저밀도 금속, 합금, 화합물, 또는 복합물을 함유하고, 첨가제 또는 첨가제들은 알루미늄, 바나듐, 붕소-11, 실리콘, 인, 황, 카본, 베릴륨, 티타늄, 니켈, 텅스텐, 또는 그 합금들 및 금속간 화합물들로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 방사선 소스.
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