KR20230164717A - 대상 재료들의 보호를 위한 재료들 및 구성들 - Google Patents
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Abstract
패시베이션 영역들 및 디바이스 구성들이 본 명세서에 설명된다. 패시베이션 영역들은 하부 영역으로부터 패시베이션 영역 내로의 및/또는 패시베이션 영역을 통한 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 패시베이션 영역들은 또한 외부적으로 소싱된 또는 주변 물질이 패시베이션 영역 내로 및/또는 패시베이션 영역을 통해 하부 영역 쪽으로 확산되는 것에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 4월 2일자로 출원된, 발명의 명칭이 "MATERIALS AND CONFIGURATIONS FOR PROTECTION OF OBJECTIVE MATERIALS"인 미국 가출원 일련 번호 제63/170,108호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용 전체는 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함된다.
분야
본 명세서에 설명된 청구 대상은 일반적으로 대상 재료(objective material)의 보호 또는 패시베이션(passivation), 예를 들어, 중성자 생성 디바이스(neutron generation device) 내의 리튬 층(lithium layer)의 패시베이션에 관한 것이다.
디바이스 내의 재료를 보호하거나 패시베이션하는 것이 바람직한 다수의 응용들이 존재한다. 하나의 그러한 응용은, 가장 어려운 유형들을 비롯한 다양한 유형의 비교적 새로운 암의 치료 양식을 나타내는 붕소 중성자 포획 요법(boron neutron capture therapy)(BNCT)이다. BNCT는 붕소 화합물을 이용하여 정상 세포들을 절약하면서 종양 세포들(tumor cells)을 치료하는 것을 선택적으로 목표로 하는 기술이다. 붕소를 함유하는 물질이 혈관에 주입되고, 붕소가 종양 세포들에서 수집된다. 이어서, 환자는 중성자 빔의 형태로 방사선을 받는다. 중성자들은 타깃 기판 상에 위치되는 리튬(lithium) 또는 베릴륨(beryllium)과 같은 중성자 생성 재료와 양성자 빔(proton beam)의 상호작용에 의해 생성된다. 결과적인 중성자 빔은 완화되고 환자 상에 포커싱되며, 중성자들은 붕소와 반응하여 종양 세포들을 선택적으로 제거한다.
중성자 생성 재료는 특정 유형의 입자들 또는 플라즈마들과 상호작용할 수 있는 층, 커버링(covering), 또는 코팅으로서 위치될 수 있다. 리튬은 종래의 예이지만, 정상 주변 조건들(예를 들어, 일반적인 실험실 공간에서 발견되는 것과 같은 실온의 공기 등)에서 취급하기 어려운 고반응성(highly-reactive) 및 부식성(corrosive) 금속이다. 리튬은 대기(atmospheric air) 중에서 수분, 질소 및/또는 산소와 격렬하게 반응하고, 급속하게 변색 및/또는 산화된다. 리튬은 질화물(nitride) 및 수산화물(hydroxide)(예를 들어, 수산화리튬(lithium hydroxide)(LiOH 및 LiOH-H2O), 질화리튬(lithium nitride)(Li3N), 및 탄산리튬(lithium carbonate)(Li2CO3, LiOH와 CO2 사이의 이차 반응의 결과))로 변하고, 이는 먼지 형태로 기판으로부터 박리될 수 있다. 공기 및 수분은 그러한 반응을 위한 촉매(catalyst)로서 작용한다.
안전한 취급을 위해, 일 예에서, 리튬은 글러브박스(glovebox) 내부의 기판에 부착되고, 불활성 순수 가스(inert pure gas)(예를 들어, 아르곤(argon))로 채워질 수 있다. 글러브박스로부터 작업 영역으로의 리튬의 이송은 "드라이 룸(dry room)"의 이용을 요구하고, 여기서 공기 중의 수분의 양은 리튬이 너무 많이 산화되거나 변색되는 것을 방지하기에 충분히 낮다. 그러나, 드라이 룸들에서 일하는 사람들은 수분을 자연스럽게 도입하여, 드라이 룸에 의해 제공되는 이점들을 제거한다. 또한, 드라이 룸들의 구성은 복잡하고 비싸다.
상기의 단점들을 해결하려는 시도들은, 리튬이 이용되는 특정 응용에 따라, 제한된 성공으로 또는 성공 없이 충족되었다. 리튬 타깃의 표면 상의 Li3N의 합성이 제안되었다. 그러한 접근법의 단점들은 Li3N 층의 두께 및 Li3N에서의 리튬의 높은 확산 계수를 제어할 수 없다는 것을 포함한다. 더욱이, 그러한 접근법은 초고진공(ultra-high vacuum)(UHV) 조건들에서도 오염 또는 산화의 위험을 제거하지 못한다.
스테인리스 스틸(SS)의 얇은 층에 의해 커버되거나 보호되는 리튬의 두꺼운 층이 또한 해결책으로서 제안되었다. 그러한 접근법은 리튬이 보호되고 실행가능한 제한된 시간 간격(예를 들어, 단지 10분)을 겪는다. 또한, 가속기 타깃 재료들의 최상부 상에 도포되는 두꺼운 코팅들과 연관된 접근법들은 가속기 입자들의 감속(slow-down)을 초래하고, 따라서 원하는 반응의 더 낮은 수율 또는 완전 방지를 초래한다.
베릴륨(Be) 및/또는 알루미늄(Al)의 내산화층(oxidation resistant layer)이 또한 제안되었다. 그러한 접근법들과 연관된 단점들은 리튬과 알루미늄이 접촉할 때 이들 사이의 높은 반응성, 및 리튬을 통한 알루미늄의 빠른 확산을 포함한다. 또한, 베릴륨은 위험하고 작업하기 어렵다.
이들 및 다른 이유들로 인해, 재료들의 패시베이션을 용이하게 하는 개선된 시스템들, 디바이스들, 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
대상 재료의 보호 또는 패시베이션을 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들의 예시적인 실시예들이 본 명세서에 설명된다. 패시베이션 영역은 하부 영역(underlying region)으로부터 패시베이션 영역 내로의 및/또는 패시베이션 영역을 통한 대상 재료의 확산을 방지하게 밀봉되도록 구성될 수 있다. 패시베이션 영역은 또한 외부적으로 소싱된 또는 주변 물질(externally sourced or ambient substance)이 패시베이션 영역 내로 및/또는 패시베이션 영역을 통해 하부 영역 쪽으로 확산되는 것에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 단일 및 다층 구성들을 갖는 패시베이션 영역들이 설명된다. 예시적인 실시예들은 대상 재료가 리튬인 중성자 생성 응용들의 맥락에서 설명된다.
본 명세서에 설명된 청구 대상의 다른 시스템들, 디바이스들, 방법들, 특징들 및 이점들은 이하의 도면들 및 상세한 설명의 검토시에 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 모든 그러한 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 본 설명 내에 포함되고, 본 명세서에 설명된 청구 대상의 범주 내에 있고, 첨부된 청구항들에 의해 보호되는 것으로 의도된다. 예시적인 실시예들의 특징들은 청구항들에서의 이들 특징들의 명시적인 인용이 없으면, 첨부된 청구항들을 제한하는 것으로서 결코 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 개시된 청구 대상의 상세는, 그 구조 및 동작 모두에 관하여, 첨부 도면들의 연구에 의해 명백할 수 있고, 여기서, 유사한 참조 번호들은 유사한 부분들을 나타낸다. 도면들에서의 컴포넌트들은 반드시 축척비율대로 그려진 것은 아니고, 대신에 청구 대상의 원리들을 예시할 때 강조된다. 또한, 모든 예시들은 개념들을 전달하도록 의도되며, 여기서, 상대적인 크기들, 형상들 및 다른 상세한 속성들은 문자 그대로 또는 정확하게 예시되기보다는 개략적으로 예시될 수 있다.
도 1a는 중성자 빔 시스템의 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 1b는 중성자 빔 시스템의 다른 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 2는 타깃 조립체 서브시스템의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도, 정면 사시도, 및 배면 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 5는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 8은 샘플 조각으로부터 실험적으로 수집된 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)(XPS) 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 9는 불화리튬(lithium fluoride)을 포함하는 패시베이션 영역을 갖는 타깃의 실시예를 도시하는 탑-다운 사진들의 시간 시퀀스 시리즈를 포함한다.
도 10a 내지 도 10c는 타깃(우측)의 예시적인 실시예에 인접한 베어 리튬 기판(bare lithium substrate)(좌측)을 도시하는 탑-다운 사진들의 시간 시퀀스 시리즈를 포함한다.
도 11은 샘플 조각으로부터 실험적으로 수집된 XPS 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 1a는 중성자 빔 시스템의 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 1b는 중성자 빔 시스템의 다른 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 2는 타깃 조립체 서브시스템의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도, 정면 사시도, 및 배면 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 5는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 중성자 생성 타깃의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다.
도 8은 샘플 조각으로부터 실험적으로 수집된 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)(XPS) 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 9는 불화리튬(lithium fluoride)을 포함하는 패시베이션 영역을 갖는 타깃의 실시예를 도시하는 탑-다운 사진들의 시간 시퀀스 시리즈를 포함한다.
도 10a 내지 도 10c는 타깃(우측)의 예시적인 실시예에 인접한 베어 리튬 기판(bare lithium substrate)(좌측)을 도시하는 탑-다운 사진들의 시간 시퀀스 시리즈를 포함한다.
도 11은 샘플 조각으로부터 실험적으로 수집된 XPS 데이터를 도시하는 그래프이다.
본 청구 대상이 상세히 설명되기 전에, 본 개시내용은 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않으며, 그에 따라 물론 변할 수 있다는 것이 이해된다. 본 개시내용의 범위가 첨부된 청구항들에 의해서만 제한될 것이기 때문에, 본 명세서에 이용된 용어가 특정 실시예들을 설명하기 위한 것에 불과하고 제한하도록 의도되는 것이 아니라는 것을 또한 이해할 것이다.
중성자 생성 타깃들 및 다른 고에너지 디바이스들 또는 구조들은 종종 리튬과 같은 부식성 및/또는 이동성 화학 성분들을 갖는다. 이들 부식성 및/또는 이동성 재료들의 패시베이션 또는 보호를 위한 시스템들, 디바이스들, 및 방법들의 예시적인 실시예가 본 명세서에 설명된다. 논의의 편의를 위해, 패시베이션 또는 보호할 물체인 재료는 본 명세서에서 대상 재료라고 지칭될 수 있다. 패시베이션 영역은 패시베이션 영역 내로의(그리고 패시베이션 영역을 완전히 통한) 대상 재료의 확산을 억제함으로써 대상 재료를 제자리에 보유 또는 유지하도록 구성될 수 있다. 패시베이션 영역은 또한 주변 환경에서의 화학 물질들로부터 대상 재료를 격리시키고, 이에 의해 그것을 오염물들(예를 들어, 질소 및 산소와 같은 공기 성분들, 또는 수소 및 산소와 같은 물 성분들) 및 다른 원하지 않는 부식 반응들로부터 보호하도록 구성될 수 있다.
대상 재료가 이용되는 응용들은 널리 다양할 수 있다. 패시베이션의 예시적인 실시예들은 본 명세서에서 이러한 매우 다양한 응용들에서의 대상 재료들에 대해 설명된다. 응용들의 비포괄적인 리스트는 다음을 포함한다: 융합 및 분열 반응기들(fusion and fission reactors)과 같은 연구 또는 에너지 생성 및 상업화를 위한 반응기들; (의료 진단 시스템들, 의료 이미징 시스템들, 또는 방사선 요법 시스템들과 같은) 의료 응용들을 위해, 과학 툴들을 위해, (반도체 칩들의 제조와 같은) 산업 또는 제조 프로세스들을 위해, (표면 처리(surface treatment)와 같은) 재료 속성들의 변경을 위해, 식품의 방사선 조사(irradiation of food)를 위해, 또는 의료 살균(medical sterilization)에서의 병원체 파괴(pathogen destruction)를 위해 이용되는 입자 가속기들; 및 화물 또는 컨테이너 검사와 같은 이미징 응용들.
설명의 편의를 위해, 본 명세서에 설명된 많은 실시예들은 BNCT에 이용하도록 구성된 중성자 생성 타깃에서 중성자 생성 재료로서 리튬 대상 재료를 이용하는 방사선 요법 시스템의 맥락에서 그렇게 행해질 것이다. 실시예들은 베릴륨(Be)과 같은 다른 중성자 생성 재료들과 함께 이용될 수 있다. 실시예들은 중성자 생성으로도 BNCT 응용들로도 제한되지 않는다.
예시적인 BNCT 응용들
도면들을 상세히 살펴보면, 도 1a는 본 개시내용의 실시예들과 함께 이용하기 위한 빔 시스템(10)의 예시적인 실시예의 개략도이다. 도 1a에서, 빔 시스템(10)은 소스(12), 저에너지 빔라인(LEBL)(14), 저에너지 빔라인(LEBL)(14)에 결합된 가속기(16), 및 가속기(16)로부터 타깃(100)으로 연장하는 고에너지 빔라인(HEBL)(16)을 포함한다. LEBL(14)은 빔을 소스(12)로부터 가속기(16)의 입력으로 전송하도록 구성되고, 가속기(16)는 차례로 LEBL(14)에 의해 전송된 빔을 가속함으로써 빔을 생성하도록 구성된다. HEBL(18)은 빔을 가속기(40)의 출력으로부터 타깃(100)으로 전달한다. 타깃(100)은 입사 빔에 의해 인가된 자극에 응답하여 원하는 결과를 생성하도록 구성된 구조일 수 있거나, 빔의 성질을 수정할 수 있다. 타깃(100)은 시스템(10)의 컴포넌트일 수 있거나, 시스템(10)에 의해 적어도 부분적으로 컨디셔닝되거나 제조되는 워크피스(workpiece)일 수 있다.
도 1b는 붕소 중성자 포획 요법(BNCT)에 이용하기 위한 중성자 빔 시스템(10)의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 개략도이다. 여기서, 소스(12)는 이온 소스이고, 가속기(16)는 탠덤 가속기이다. 중성자 빔 시스템(10)은 하전 입자 빔 주입기의 역할을 하는 사전-가속기 시스템(20), 사전-가속기 시스템(20)에 결합된 고전압(HV) 탠덤 가속기(16), 및 탠덤 가속기(16)로부터 중성자 타깃 조립체(200) 하우징 타깃(100)(도시되지 않음)으로 연장되는 HEBL(18)을 포함한다. 이 실시예에서, 타깃(100)은 충분한 에너지의 양성자들에 의한 충돌에 응답하여 중성자들을 생성하도록 구성되고, 중성자 생성 타깃으로서 지칭될 수 있다. 중성자 빔 시스템(10) 뿐만 아니라 사전-가속기 시스템(20)은 또한 본 명세서에 설명된 다른 예들과 같은 다른 응용들에 이용될 수 있으며, BNCT로 제한되지 않는다.
사전-가속기 시스템(20)은 이온 빔을 이온 소스(12)로부터 탠덤 가속기(16)의 입력(예를 들어, 입력 애퍼처)로 전송하도록 구성되고, 따라서 LEBL(14)로서도 작용한다. 탠덤 가속기(16)에 결합된 고전압 전원(42)에 의해 전력을 공급받는 탠덤 가속기(16)는 가속기(16) 내에 위치된 가속 전극들에 인가되는 전압의 2배와 대체로 동일한 에너지를 갖는 양성자 빔을 생성할 수 있다. 양성자 빔의 에너지 레벨은 가속기(16)의 입력으로부터 최내측 고전위 전극으로 음의 수소 이온들의 빔을 가속하고, 각각의 이온으로부터 2개의 전자를 스트립핑(stripping)하고, 그 후 동일한 인가된 전압에 의해 하류로 결과적인 양성자들을 가속함으로써 달성될 수 있다.
HEBL(18)은 가속기(16)의 출력으로부터 환자 치료실 내로 연장되는 빔라인의 분기(branch)(70)의 단부에 위치된 중성자 타깃 조립체(200) 내의 타깃으로 양성자 빔을 전달할 수 있다. 시스템(10)은 임의의 수의 하나 이상의 타깃 및 연관된 치료 영역들에 양성자 빔을 지향시키도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서, HEBL(18)은 3개의 상이한 환자 치료실 내로 연장할 수 있는 3개의 분기들(70, 80 및 90)을 포함하고, 여기서 각각의 분기는 타깃 조립체(200) 및 하류 빔 성형 장치(도시되지 않음)에서 종료할 수 있다. HEBL(18)은 펌프 챔버(51), 빔의 디포커싱(de-focusing)을 방지하기 위한 사중극자 자석들(52, 72), 빔을 치료실들 내로 조향하기 위한 쌍극자 또는 굽힘 자석들(56, 58), 빔 교정기들(53), 전류 모니터들(54, 76)과 같은 진단기, 고속 빔 위치 모니터(55) 섹션 및 스캐닝 자석(74)을 포함할 수 있다.
HEBL(18)의 설계는 치료 시설의 구성(예를 들어, 치료 시설의 단층(single-story) 구성, 치료 시설의 2층 구성 등)에 의존한다. 빔은 굽힘 자석(56)을 이용하여 (예를 들어, 치료실 근처에 위치된) 타깃 조립체(200)에 전달될 수 있다. 사중극자 자석들(72)은 그 후 빔을 타깃에서 특정 크기로 포커싱하기 위해 포함될 수 있다. 그 후, 빔은 원하는 패턴(예를 들어, 나선형, 만곡형, 행들 및 열들로의 계단형, 이들의 조합들 등)으로 타깃 표면 상으로의 빔의 측방향 이동을 제공하는 하나 이상의 스캐닝 자석(74)을 통과한다. 빔 측방향 이동은 리튬 타깃 상의 양성자 빔의 원활하고 심지어 시간-평균화된 분포를 달성하는 것을 도울 수 있어, 과열을 방지하고 리튬 층 내에서 가능한 한 균일한 중성자 생성을 만든다.
스캐닝 자석들(74)에 진입한 후에, 빔은 빔 전류를 측정하는 전류 모니터(76) 내로 전달될 수 있다. 타깃 조립체(200)는 게이트 밸브(77)로 HEBL 볼륨으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 게이트 밸브의 주요 기능은 타깃을 로딩하고/하거나 새로운 타깃을 위해 이용된 타깃을 교환하면서 타깃으로부터 빔라인의 진공 볼륨을 분리하는 것이다. 실시예들에서, 빔은 굽힘 자석(56)에 의해 90도만큼 굽혀지지 않을 수 있고, 오히려 도 1b의 우측으로 직선으로 진행한 다음, 수평 빔라인에 위치되는 사중극자 자석들(52)에 진입한다. 빔은 빌딩(building) 및 룸(room) 구성에 따라 다른 굽힘 자석(58)에 의해 필요한 각도로 후속하여 굽혀질 수 있다. 그렇지 않으면, 굽힘 자석(58)은 빔라인을 동일한 바닥에 위치된 2개의 상이한 치료실들에 대해 2개의 방향으로 분할하기 위해 Y형 자석으로 대체될 수 있다.
도 2는 도 1b에 도시된 중성자 빔 시스템(10)의 타깃 조립체 서브시스템(200)의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다. 이 실시예에서, 중성자 생성 타깃(100)은 HEBL(18)의 진공 또는 거의 진공 내부 영역(210)과 캡(202) 사이에 둘러싸인다. 화살표 B는 상류 측(112)의 면(face)에 먼저 충돌하는 하전 입자(예를 들어, 양성자) 빔의 방향을 도시한다. 타깃(100)의 냉각은 (그로부터 중성자 빔이 타깃(100)을 빠져나오는) 반대 하류 측(114)에서 달성될 수 있다. 캡(202)은 HEBL(18)에 볼트결합(bolted)될 수 있고, 따라서 타깃(100)과 HEBL(18)의 진공 영역(210) 사이의 진공 기밀 밀봉(vacuum tight seal)(206), 및 타깃(100)과 냉각제 유입구(204) 및 유출구들(208) 사이의 수밀 밀봉(water-tight seal)(205) 둘 다를 제공한다.
패시베이션 영역들의 예시적인 실시예들
도 3a는 BNCT를 위한 패시베이션된 중성자 생성 타깃(100)의 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다. 도 3b 및 3c는 각각 타깃(100)의 상류 측(112) 및 하류 측(114)의 사시도들이다. 타깃(100)은 영역(110)에 대상 재료를 포함한다. 대상 재료들의 몇몇 예들은 리튬(예를 들어, 자연적으로 풍부한 리튬 또는 리튬-7) 및 베릴륨이다. 영역(110)의 상류(예를 들어, 상부)의 위치에서, 타깃(100)은 예컨대, 본 명세서에 설명된 바와 같이 확산을 억제함으로써 영역(110)을 보호하도록 구성된 패시베이션 영역(302)을 포함한다. 패시베이션 영역(302) 및 영역(110)은, 예를 들어, 평면, 오목, 볼록, 둥근형, 구형 또는 반구형, 원뿔형, 불규칙형, 및/또는 이들의 임의의 조합들인 형상들을 포함하는 다양한 상이한 형상들로 구성될 수 있다.
이 실시예에서, 영역(110)은 기판(120)의 제1(또는 상류) 표면(121) 상의 기판 구조체(120)에 결합된 평면 중성자 생성 층으로서 구성된다. (예를 들어, 탠덤 가속기(16)로부터 HEBL(18)(도시되지 않음)을 따라) 방향 B로 전파되는 양성자 빔은 패시베이션 영역(302)을 통과하고, 이후 층(110)과 상호작용하여 중성자들을 생성하고, 중성자들은 차례로 기판(120)을 통과하고 타깃(100)의 하류 측(114)으로부터 빠져나간다. 중성자 생성 프로세스는 대상 재료(예를 들어, 리튬)를 (예를 들어, 베릴륨, 7Be의) 방사성 동위원소(radioactive isotope)로 변환한다.
기판(120)은 입사 양성자 빔의 높은 에너지 레벨을 소산시키기 위한 열 제거를 위해 구성될 수 있다. 패시베이션 영역(302) 및 중성자 생성 층(110)은 바람직하게는, 양성자 에너지가 중성자 형성을 위한 핵 반응의 임계값(예를 들어, 리튬-7에 대해 1.88 MeV) 아래로 떨어진 후 비교적 빨리 양성자들이 층(110)을 빠져나갈 수 있게 하는 총 두께를 갖는다. 이것은 층(110)에서의 추가의 에너지 소산을 회피하는데, 이는 비효율적이고 중성자 생성 없이 층(110)의 가열을 초래한다. 양성자들은 중성자 생성 재료 층(110)을 통해 기판(120)으로 침투할 수 있고, 그들의 남은 에너지를 기판(120)에서 또는 부분적으로 기판(120)에서 및 부분적으로 타깃(100)의 하류에 위치한 다른 컴포넌트에서 소산시킬 수 있다. 기판(120)은, 예를 들어, 구리(Cu), 구리-다이아몬드 분말 합성물(copper-diamond powder composites), CVD 다이아몬드 등과 같은, 높은 열 전도도를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 타깃(100)은 층(100)과 기판(120) 사이의 탄탈륨(tantalum) 층과 같은, 블리스터링(blistering)을 억제하기 위한 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 기판(120)의 하류 측(114)은 열(예를 들어, 약 25 kW(kilowatt)의 열 전력)을 제거하도록 설계된 채널들(122)을 통한 냉각제 유동에 의해 능동적으로 냉각될 수 있다. 채널들(122)은 도 3c에 도시된 바와 같은 나선형 구성, 또는 원하는 다른 구성을 가질 수 있다.
층(110)의 대상 재료는 리튬과 같은 고도의 이동성 또는 확산성 재료일 수 있다. 패시베이션 영역(302)은 층(110)의 내부 대상 재료가 다른 물질 또는 주변 환경과 접촉할 수 있는 영역(302) 내로 또는 그를 통해 하류로부터 상류로의 방향(downstream-to-upstream direction)으로 확산되는 것을 억제(예를 들어, 밀봉, 그에 대해, 실질적으로 억제 또는 완전히 방지)하도록 구성될 수 있다. 대상 재료의 확산의 억제는 영역(302)의 하나 이상의 층에서의 하나 이상의 상이한 재료에 의해 달성될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)은 1 x 10-13 제곱 센티미터/초(cm2/s) 이하의 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는 반면, 다른 실시예들에서, 영역(302)은 1 x 10-14 cm2/s 이하인 대상 재료에 대한 확산 계수를 가질 수 있고, 또 다른 실시예들에서, 영역(302)은 1 x 10-15 cm2/s 이하의 대상 재료에 대한 확산 계수를 가질 수 있다. 대상 재료가 리튬인 패시베이션 영역(302)의 예시적인 실시예들은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 가질 수 있고, 일부 실시예들에서는 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 가질 수 있다. 앞서 언급된 계수들 전부는 섭씨 25도에서 측정되고, 영역(302)의 재료들 또는 층들(예를 들어, 층(310) 및/또는 층(410)) 중 임의의 하나 이상의 특성, 또는 영역(302) 전체의 특성일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 대상 재료의 확산을 억제하는 이러한 특성은 본 명세서에서 대상 배리어 특성(objective barrier characteristic)으로 지칭될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c의 실시예에서, 층(310)은 이러한 대상 배리어 특성을 나타내도록 구성된다.
대상 재료로서 리튬을 이용하는 실시예들에서, 이러한 특성은 또한 리튬 배리어 특성으로 지칭될 수 있다. 리튬 배리어 특성은 다양한 상이한 재료들에 의해 패시베이션 영역(302)에서 나타날 수 있다. 본 명세서에 설명된 임의의 및 모든 실시예들과 함께 이용가능한 그러한 재료들의 예들은 불화리튬(LiF), 황화리튬(lithium sulfide)(Li2S), 또는 Li, 불화마그네슘(magnesium fluoride)(MgF2), 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드(nanocrystalline diamond), 또는 파릴렌(parylene)과 같은 폴리머와 열역학적으로 안정적인 임의의 다른 화합물들 중 하나 이상이다(또는 이들을 포함할 수 있다). 리튬의 확산을 억제하는 것으로 알려진 다른 재료들이 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 이용될 수 있다. 유사하게, 이들 또는 다른 재료들은, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고, 예를 들어, 베릴륨과 같이, 대상 재료가 리튬과 상이한 실시예들에 이용될 수 있다.
중성자 생성 응용들에서, 중성자 생성 재료(예를 들어, 리튬 또는 베릴륨)을 또한 포함하는 반응물 배리어 특성(reactant barrier characteristic)을 나타내는 재료들은 (예를 들어, 중성자 생성 층에 더하여) 이용 동안 중성자 생성의 추가 이익을 제공할 수 있다. 이어서, 중성자 생성 재료가 리튬인 실시예들에서, 리튬 배리어 특성을 나타내는 재료는, 예로서, 불화리튬 및/또는 황화리튬일 수 있다. 질화리튬(lithium nitride)(Li3N), 산화리튬(lithium oxide)(Li2O), 및 수산화리튬(lithium hydroxide)(LiOH)과 같은 리튬 함유 재료들은 실질적으로 낮은 리튬 확산 계수들을 나타내지 않고, 특정 실시예들에서 (예를 들어, 층(310)으로서) 리튬 배리어 특성을 나타내기 위해 이용되지 않는다. 바람직하게, 리튬 배리어 재료는 리튬을 직접 오염시키거나 부식시키지 않으며, 알루미늄 또는 알루미늄의 합금들과 같은 재료는 아니다(또는 그것을 포함하지 않는다). 일부 실시예들에서, 리튬 배리어 재료는 베릴륨도 아니고, 베릴륨과 알루미늄과 같은 금속의 조합도 아니다.
일부 실시예들에서, 대상 배리어 재료는 대상 재료와 공융 결합(eutectic combination)(개별적으로 취해진 구성 재료들의 융점들보다 낮은 융점을 갖는 결합)을 형성하지 않는다. 대상 재료가 리튬일 때, 일부 실시예들은 알루미늄, 은, 금, 비스무트(bismuth), 팔라듐(palladium), 또는 아연(zinc), 또는 알루미늄, 은, 금, 비스무트, 팔라듐, 또는 아연의 합금들과 같은, 리튬과의 공융 결합을 형성하는 재료들을 생략할 수 있다.
영역(302)은 또한 영역(302)으로의 또는 영역(302)을 통한 상류로부터 하류로의 방향으로의 외부적으로 소싱된 물질들(예를 들어, 주위 환경으로부터의 물질들, 예컨대, 공기, 수분, 산소, 질소, 이산화탄소, 수소 또는 다른 가스들 등 중에서의 어느 하나 또는 그의 조합 등)의 침투 및 확산에 대해 밀봉하도록 구성될 수 있다. 그러한 물질들이 타깃(100) 내로 침투하면, 그러한 물질들은 잠재적으로 층(110)에서의 대상 재료를 오염시키거나 그와 반응할 수 있다(예를 들어, 산화시킬 수 있다). 설명의 편의를 위해, 이 특성은 본 명세서에서 주변 배리어 특성(ambient barrier characteristic)으로 지칭될 수 있다. 주변 배리어 특성은 정상 공기 압력(예를 들어, 1 atm(atmosphere)), 더 높은 압력 환경들, 또는 더 낮은 압력 환경들(예를 들어, 진공 또는 거의 진공)을 갖는 환경에서 나타날 수 있다. 주변 배리어 특성은 다양한 상이한 재료들에 의해 패시베이션 영역(302)에서 나타날 수 있다. 그러한 재료들의 예들은 알루미늄, 은, 금, 티타늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 실리콘(AlSi), 몰리브덴(molybdenum), 텅스텐, 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 탄탈륨, 백금, 또는 다른 오염 배리어 재료 중 하나 이상이다(또는 이들을 포함할 수 있다). 대상 재료의 오염물들의 확산을 억제하거나 방지하는 것으로 알려진 다른 재료들이 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 이용될 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 주변 배리어 특성은, 산소, 질소, 및 이산화탄소에 대해, 100 이하, 바람직하게는 3.1 이하의 가스 투과율(gas permeability)(25°C에서 ((입방 센티미터(cc) x 밀리미터(mm)) / (제곱 미터(m2) x 일(day) x atm(atmosphere))로 측정됨)을 가질 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 이들 가스 투과율들 중 어느 하나에 추가하여, 주변 배리어 특성은, 0.6 이하, 더 바람직하게는 0.09 이하인 수증기 투과율(water vapor transmission rate)(WTVR)(화씨 100도 및 상대 습도 90 %에서 (그램(g) x mm)/(m2 x 일(day))로 측정됨)을 가질 수 있다.
대상 배리어 특성 및 주변 배리어 특성은 영구적일 필요는 없고, 오히려 본 명세서에 언급된 바와 같이 변화할 수 있는, 특정 응용에 실제로 효과적인 시간의 길이(예를 들어, 1시간 이상, 1일 이상, 1주 이상, 1달 이상) 동안 확산을 억제하도록 상당할 수 있다. 본 명세서에 개시된 패시베이션 영역들(302)의 실시예들은 1달 이상의 연장된 시간 기간 동안 중성자 생성 재료를 보호하기 위해 이용될 수 있다.
패시베이션 영역(302)은 층(110)에 바로 인접하고 그와 접촉할 수 있거나, 하나 이상의 다른 층 또는 영역에 의해 분리될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c의 실시예에서, 패시베이션 영역(302)은 반응물 배리어 특성을 나타내는 하나의 층(310)(예를 들어, 불화리튬)만으로 구성된다. 층(310)은 주변 배리어 특성(예를 들어, 짧은 지속기간 응용들을 위한 불화리튬)을 나타내도록 더 구성될 수 있다.
도 4a는 패시베이션 영역(302)을 갖는 중성자 생성 타깃(100)의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다. 이 실시예에서, 영역(302)은 (이전 실시예에서와 같이 층(110)의 상류에 위치된) 패시베이션 층(310) 및 층(310)의 상류에 그리고 층(310)에 인접하여 위치되는 추가적인 패시베이션 층(410)을 포함한다. 층(410)은 상류 층(410)으로 지칭될 수 있고, 층(310)은 하류 층(310)으로 지칭될 수 있다. 상류 층(410)은 하류 층(310)의 제1 상류 표면 상에 배치될 수 있고, 하류 층(310)은 차례로 층(110)의 제1 상류 표면 상에 배치될 수 있다. 도 4b와 관련하여 설명된 개재 층과 같은 하나 이상의 추가적인 층 또는 막(film)이 영역(302)에 존재할 수 있다.
도 4a의 실시예에서, 하류 층(310)은 리튬 배리어 특성을 나타내고, 층(110)의 리튬이 층(410)으로 상향 확산하는 것을 억제한다. 층(310)은, 예를 들어, 불화리튬, 또는 본 명세서에 개시된 다른 리튬 배리어 재료들 중 임의의 것일 수 있다. 상류 패시베이션 층(410)은 주변 배리어 특성을 나타내고, 층(110)의 리튬을 오염시키거나 부식시킬 수 있는 외부적으로 소싱된 물질들의 침투 및 확산을 억제한다. 층(410)은, 예를 들어, 알루미늄, 또는 본 명세서에 설명된 다른 주변 배리어 재료들 중 임의의 것일 수 있다. 따라서, 영역(302)의 이중 층 구성은 층(410)이 우수한 밀봉 또는 배리어 특성들을 갖지만 그렇지 않으면 층(110)의 리튬을 부식시키는 물질로 구성되는 것을 허용하여, 리튬의 중성자 생성 능력의 유효성을 감소시킨다. 층(310)은 층(410)과 접촉하는 리튬의 이동을 억제하는 비-반응성 배리어로서 작용하므로, 임의의 손상 또는 그렇지 않으면 바람직하지 않은 반응들을 최소화한다. 그러한 구성은, 리튬의 경우에서와 같이, 대상 재료가 매우 이동성일 때 특히 바람직하다.
일부 예시적인 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께(예를 들어, 단독으로 존재하는 경우 층(310)의 두께, 또는 층들(310 및 410)의 결합된 두께)는 인입 양성자들의 에너지 감소를 최소화하기 위해 BNCT 응용들에서 3 미크론(micron)을 초과하지 않지만, 영역(302)은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예들에서, 영역(302)은 두께가 10 미크론을 초과하지 않고, 또 다른 실시예들에서 영역(302)은 두께가 50 미크론을 초과하지 않는다. 특정 두께의 선택은 응용, 예를 들어, 가속 전압 또는 다른 전위차 등에 의존한다. 다수의 층들(예를 들어, 310 및 410)을 갖는 영역들(302)에 대해, 각각의 층의 두께는 특정 응용 및 원하는 확산 억제 정도에 의존한다. 따라서, 넓은 범위의 두께가 본 개시내용의 범위 내에 있다.
도 4b는 다층 패시베이션을 갖는 중성자 생성 타깃(100)의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다. 여기서, 영역(302)은 3개의 패시베이션 층, 즉, 하류 층(310), 상류 층(410), 및 층들(310 및 410) 사이에 위치된 중간 층(450)을 포함한다. 중간 층(450)은 접착을 촉진하거나, (예를 들어, 폴리머, 형상 기억 합금 등으로서) 응력 완화를 보조하거나, 층(310)과 층(410) 사이에서 다른 기능들을 수행할 수 있다. 중간 층(830)은 또한 층(310)과 층(410) 사이의 물질들의 확산을 방지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하류 층(310)이 중성자 생성 재료(110)의 상류 표면 상에 퇴적되고, 중간 층(450)이 층(310)의 상류 표면 상에 퇴적되고, 상류 층(410)이 중간 층(450)의 상류 표면 상에 퇴적되도록, 층들이 순차적으로 퇴적될 수 있다. 층들(310, 410 및/또는 450)은, 퇴적(예를 들어, 화학 기상 퇴적(chemical vapor deposition)), 스퍼터링, 또는 접착제, 기계적 힘, 또는 부착을 위한 기타의 메커니즘의 이용 등의, 임의의 적용가능한 제조 기술을 통해 (예를 들어, 층(110) 상에) 위치될 수 있다. 중간 층(450)의 원하는 두께는 중성자 생성 타깃에 대한 특정 응용 및 환경에 의존한다. 따라서, 다양한 두께들은 본 개시내용의 범위 내에 있다.
도 5 내지 도 7b는 패시베이션을 갖는 추가적인 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 이용될 것이다. 이러한 실시예들은 영역(302)(도 7a)에 단일 패시베이션 층 또는 영역(302)에 2개의 패시베이션 층을 갖는다. 그러나, 도 5 내지 도 7b의 실시예들 각각은 영역(302) 내에 1개, 2개, 3개 또는 그 이상의 패시베이션 층으로 구성될 수 있다.
도 5는 패시베이션이 중성자 생성 층(110)의 최상부 및 측면 표면들 모두를 커버하는 중성자 생성 타깃(100)의 추가적인 예시적인 실시예를 도시하는 단면도이다. 여기서, 패시베이션 영역(302)은 중성자 생성 층(110)의 최상부 상류 표면(111A) 위뿐만 아니라 (예를 들어, 원형 타깃(100)의 경우에서와 같이, 동일한 측면 표면일 수 있는) 측방향 측면 표면들(111B 및 111C) 위에 퇴적된(또는 다른 방식으로 위치된) 층들(310 및 410)을 포함한다. 층들(310 및 410) 둘 다는 하류 표면(121)의 하류의(예를 들어, 아래의) 위치에서 종단된다. 이 실시예에서, 층(110)의 측방향 측면들(111B 및 111C)은 기판(120)의 측면들과 동일 평면에 있지만, 이것은 달라질 수 있다. 또한, 패시베이션 층들(310 및 410)은 상류 표면(111A)으로부터 측면 표면들(111B 및 111C)로 연장됨에 따라 얇아지는 것으로 도시되지만, 그들의 두께는 모든 표면들에 걸쳐 유지될 수 있다(예를 들어, 동일하거나 균일한 커버리지).
도 6a 내지 도 6c는 패시베이션을 갖는 타깃(100)의 추가의 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다. 이러한 실시예들에서, 기판(120)은 중성자 생성 재료(110)가 퇴적되거나 다른 방식으로 배치되는 리세스(recess) 또는 공동(cavity)과 같은 내부 용적을 부분적으로 둘러싸는 측벽들(602B 및 602C)을 포함한다. 재료(110)의 하류 표면은, 예컨대, 접착, 억지 끼워맞춤(interference fit), 또는 다른 부착 방식을 통해 기판(120)의 리세스의 상류 표면(121)에 결합된다. 기판(120)에서의 리세스는 기판(120) 내로 머시닝되거나 에칭될 수 있다. 기판(120)은 또한(또는 대안적으로) 리세스를 형성하기 위해 비교적 더 높은 측벽 부분들(602B(인접한 111B) 및 602C(인접한 111C))이 중앙 부분(602D)에 부착되는 멀티-피스 구성(multi-piece construction)일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 측면 보호는 주로 기판(120)에 의해 층(110)에 제공된다.
도 6a의 실시예에서, 패시베이션 영역(302)은 2개의 패시베이션 층들(310 및 410)을 포함하며, 이들 모두는 또한 기판(120)의 리세스 내에 위치된다. 일부 실시예들에서, (예를 들어, 층(402)의) 영역(302)의 가장 먼 상류 표면(411)은 도 6a에 도시된 바와 같이 기판(120)의 가장 먼 상류 표면(611)과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 도 6b의 실시예에서, 층(110)은 다시 리세스 내에 배치되고, 패시베이션 영역(302)은 다시 2개의 패시베이션 층들(310 및 410)을 포함한다. 그러나, 이 예에서 패시베이션 층들(310 및 410) 둘 다는 기판(120)에서의 리세스 및 층(110) 위에 위치된다. 여기서, 층(110)의 가장 먼 상류 표면(111A)은 기판(120)의 가장 먼 상류 표면(611)과 동일 평면에 있지만, 실시예들은 달라질 수 있다. 도 6c의 실시예에서, 층(110) 및 하류 패시베이션 층(310)은 리세스 내에 위치되는 한편, 상류 패시베이션 층(410)은 기판(120)에서의 리세스 및 층(310) 위에 위치된다. 여기서, 층(310)의 가장 먼 상류 표면(311)은 기판(120)의 가장 먼 상류 표면(611)과 동일 평면에 있지만, 다시, 실시예들은 달라질 수 있다. 중간 층(450)을 갖는 실시예들에서, 그 층(450)은 (도 6c의 실시예에서 허용되는 바와 같이) 층들(310 및 410)을 갖는 리세스 내에(도 6a), 층들(310 및 410)을 갖는 리세스 위에(도 6b), 또는 리세스 내에 또는 리세스 위에 위치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 중성자 생성 타깃(100)의 추가적인 예시적인 실시예들을 도시하는 단면도들이다. 도 7a의 실시예에서, 층(110)은 기판(120)의 상류 표면(611) 상에 위치된다. 패시베이션 영역(302)은 모든 표면들(111A, 111B, 및 111C)이 커버되도록 층(110) 위에 위치된 층(310)을 포함한다. 도 7b의 실시예에서, 영역(302)은 모든 표면들(111A, 111B, 및 111C)이 커버되도록 층(110) 위에 위치된 층(310), 및 층(310)의 모든 표면들이 커버되도록 층(310) 위에 위치된 층(410)을 포함한다. 달리 말하면, 층(310)은 층(110)을 캡슐화하고, 층(410)은 층들(310 및 110) 둘 다를 캡슐화한다. 이러한 실시예들은, 예를 들어, 리세스의 형성 없이 층들(예를 들어, 110, 310 및 410) 각각에 대한 순차적인 퇴적 단계들을 이용하여 제조하기가 비교적 용이하다.
도 3a 및 도 4a 내지 도 7b의 실시예들에서, 다양한 층들(예를 들어, 층들(110, 310, 410, 및/또는 450))은 서로에 관해 및 기판(120)의 두께에 관해 축척비율대로 그려지지 않은 두께로 도시되어 있고, 그 대신에 서로에 관한 층들의 상대적 위치에 강조를 둔다. 또한, 층들(예를 들어, 층들(110, 310, 410, 및/또는 450))이 날카로운 에지들을 갖는 직사각형 측면 프로파일들(예를 들어, 도 3a, 도 4a, 도 4b, 및 도 6a 내지 도 6c), 또는 둥근 에지들을 갖는 구 형상 프로파일들(예를 들어, 도 5 및 도 7a 내지 도 7b), 또는 층들 사이의 한정적인 선형 경계들과 같은, 다양한 단면 프로파일들을 갖는 것으로 도시되어 있는 한, 이들 표현들은 단지 예일 뿐이고 특정한 응용의 필요에 따라 달라질 수 있다. 본 명세서에 설명된 각각의 실시예는 임의의 단면 프로파일, 혼합된 또는 한정적인 선형 또는 비선형 경계들, 및/또는 이들의 임의의 조합을 갖는 층들로 구성될 수 있다.
다른 이점들 중에서, 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예들은 생성 위치(예를 들어, 실험실 공간, 드라이 룸, 글러브박스 등)로부터 (예를 들어, BNCT 응용들에 대한 중성자들을 생성하기 위한) 작업 환경으로의 대상 재료(예를 들어, 리튬)의 이송을 극적으로 단순화할 수 있다. 대상 재료가 플라즈마 대향 컴포넌트(plasma-facing component)인 응용들에서, 패시베이션 영역의 상류(예를 들어, 가장 상류) 패시베이션 층은 플라즈마를 오염시키지 않고서 플라즈마와 상호작용하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 상부 패시베이션 층은 초기 플라즈마 상호작용 또는 챔버 벽 컨디셔닝 동안 연소(burn away)되도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 대상 재료는 상호작용 목적을 위해 플라즈마에 노출된 채로 남아있고, 하나 이상의 패시베이션 층은 생성 위치로부터 작업 환경으로의 대상 재료의 이송을 위한 보호 코팅을 성공적으로 제공했을 것이다.
실험 결과들
도 8은 매우 순수한 알루미늄이 깨끗한 리튬 금속 상에 퇴적된 다음 공기에 노출된 샘플 조각으로부터 실험적으로 수집된 데이터를 도시하는 그래프이다. X-선 광전자 분광법(XPS)은 여기에 도시된 스펙트럼 데이터를 수집하기 위해 이용되었고, 이것은 원래의 알루미늄 퇴적 이후 2 주가 경과한 후에 퇴적된 알루미늄의 (수 나노미터 내의) 표면 상의 종들(species)의 조성을 나타낸다. 이들 결과들은 알루미늄이 이때 표면 상에 남지 않는다는 것을 보여준다. 이 샘플의 경우, 리튬은 알루미늄의 표면 층을 통해 용이하게 확산된 다음 공기 중에서 성분과 반응한다고 결론을 내렸다. 알루미늄은 또한 하부 리튬 층으로 확산되었을 수 있다. 대상 재료가 리튬 또는 다른 고도의 이동성 종들인 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)은 바람직하게는 다른 성분들, 예를 들어, 산소, 물 및 이산화탄소 없이 반응할 수 있는 위치로 리튬이 패시베이션 영역을 통해 확산되는 것을 실질적으로 억제하고, 심지어 방지하는 능력을 갖는다.
도 9는 도 7a의 단면도에 도시된 바와 같이 구성된 타깃(100)의 예시적인 실시예를 도시하는 일련의 탑-다운(상류로부터 하류로의) 사진들을 포함하며, 여기서 자연적으로 풍부한 리튬으로 주로 구성된 중성자 생성 층(110)은 단 하나의 패시베이션 층(310)을 갖는 패시베이션 영역(302)에 의해 커버되며, 층(310)은 불화리튬으로 구성된다. 이 예에서, 층(310)은 500 nm의 두께를 갖는다. 타깃(100)은 글러브박스 내의 불활성 가스 분위기로부터 제거되었고, 50 %의 습도 레벨을 갖는 정상 분위기를 갖는 주변 실험실 세팅에 배치되었다. 각각의 사진은 타깃(100)이 실험실 세팅에서 먼저 대기에 노출된 대략적인 제1 순간(approximate first instant)(시간 0)으로부터 측정된 특정 시간에 취해졌다. 시간 0은 0의 분(0 min)으로 라벨링된 상부 좌측의 사진이고, 좌측으로부터 2번째인 상부 행의 사진은 시간 0으로부터 30초(0.5 min)에 취해졌고, 상부 행의 중간의 사진은 시간 0으로부터 1분(1 min)에 취해졌고, 시간 0 후 170분(하부 행, 가장 우측)에 최종 사진이 취해졌을 때까지 등등이다.
자연적으로 풍부한 리튬은 전형적으로 주변 대기(예를 들어, 20-60 % 상대 습도)와 거의 즉시 반응하고, 대기 노출의 수초(예를 들어, 10-30 초) 내에 어두운 컬러 질화리튬(Li3N) 탑코트(topcoat)를 형성할 수 있다. 여기서, 시간 0에서, LiF 탑코트를 통해 가시적인 리튬은 빛나는 것으로 나타나고(글러브박스 내에 있을 때와 동일한 외관), 이는 리튬이 그의 주변과 거의 또는 전혀 반응하지 않음을 나타낸다. 몇 분 후에, 타깃(100)의 컬러는 황색(예를 들어, 2 min)으로 변한 다음, 갈색(예를 들어, 4 min)으로 변한 다음, 궁극적으로 1 시간 또는 2 시간 후에 보라색(purple) 또는 흑색으로 변하여, 리튬-LiF 계면(311) 상의 Li3N 형성을 나타낸다. 따라서, LiF 패시베이션 층(310)은 리튬 오염을 실질적으로 지연시킴으로써, 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 패시베이션이 없는 타깃들 및 알루미늄 패시베이션 층만을 갖는 타깃들에 비해 실질적인 개선을 제공한다.
도 10a 내지 도 10c는 타깃(100)(우측)의 예시적인 실시예에 인접한 베어 리튬 기판(900)(좌측)을 도시하는 일련의 탑-다운(상류로부터 하류로의) 사진들을 포함한다. 기판(900)은 자연적으로 풍부한 리튬의 베어 코팅(bare coating)을 갖는 구리 기판을 포함하고, 패시베이션 영역을 갖지 않는다. 리튬은 주변 대기와 자유롭게 반응하는 데 이용가능하다. 타깃(100)은 도 7b의 단면도에 도시된 바와 같이 구성되고, 중성자 생성 층(110)은 자연적으로 풍부한 리튬으로 구성되며, 이는 2개의 패시베이션층들(310 및 410)을 갖는 패시베이션 영역(302)에 의해 커버된다. 냉각 채널들은 생략되었다. 층(310)은 900 nm의 두께를 갖는 LiF로 구성되고, 층(410)은 400 nm의 두께를 갖는 알루미늄으로 구성된다.
두 샘플들을 글러브박스 내의 불활성 가스 분위기로부터 제거하여 50 %의 습도를 갖는 정상 분위기를 갖는 주변 실험실 세팅에 두었다. 도 10a의 사진들은 타깃(100) 및 기판(900)이 실험실 세팅에서 공기에 먼저 노출된 대략적인 순간 1분 후에 취해졌다. 도 10b의 사진들은 제1 노출 후 3분 후에 취해졌고, 도 10c의 사진들은 제1 노출 후 125분 후에 취해졌다. 베어 리튬 기판(900)은 주변 대기와 거의 즉시 반응하고, 1분에 이미 변색되어, 3분에 보라색의 더 어두운 음영으로 변하고, 궁극적으로 125분에 흑색으로 변한다. 반대로, 타깃(100)은 125분에서도 변색이 거의 없거나 전혀 없음을 나타낸다. 이어서, 알루미늄 층(410)을 제거할 때 검사에 의해 리튬 변색의 결여가 확인되었다. 이들 결과는 도 8 및 도 9의 결과와 함께 취해져서, 2시간의 노출 후에도, 2-층 패시베이션 영역(302)이 질화물 형성과 같은 오염으로부터 리튬 층(110)을 적절하게 보호함을 나타낸다. 달리 말하면, LiF 층(310)은 리튬이 층(310)을 통해 상류 방향으로 확산하는 것을 실질적으로 억제하였고, 알루미늄 층(410)은 대기 반응물들이 층(410)을 통해 하류 방향으로 확산하는 것을 실질적으로 억제하였다.
도 11은 도 10a 내지 도 10c와 관련하여 설명된 것과 유사하게 구성된 예시적인 타깃(100)으로부터 실험적으로 수집된 데이터를 도시하는 그래프이며, 여기서 자연적으로 풍부한 리튬의 층이 LiF 층(310)(900 nm 두께)으로 커버되고, LiF 층(310)은 차례로 알루미늄 층(410)(400 nm 두께)으로 커버되었다. 그 다음, 타깃은 여러 날 동안 공기에 노출되었다. X-선 광전자 분광법(XPS)은 도 11에 도시된 스펙트럼 데이터를 수집하기 위해 이용되었다. 알루미늄 코팅의 표면 상에 알루미늄이 남아 있지 않은 도 8의 결과들과 달리, 여기에서의 결과들은 알루미늄 층(410)의 표면 조성이 여전히 알루미늄을 포함한다는 것을 보여준다. 이는, 비록 일부 리튬이 표면 상에 존재하지만, LiF 층(310)은 알루미늄 표면으로의 리튬의 이동을 실질적으로 방해하였으며, 그렇지 않으면 그것은 도 8의 예에서 발생한 바와 같이 알루미늄과 반응하여 이를 은폐할 것임을 나타낸다.
패시베이션 영역 두께의 예시적인 실시예들
표 1 내지 표 4는, 양성자 빔이 기판 상의 타깃 리튬 층과 충돌하여 중성자들을 생성하는 예시적인 BNCT 응용과 함께 이용되는 패시베이션 영역들(302)의 일부 실시예들의 두께 특성들의 설명을 용이하게 하기 위한 모델링된 값들을 제공한다. 중성자 생성 타깃들은 전형적으로 중성자 생성 재료에 대한 두꺼운 패시베이션 영역의 이용에 도움이 되지 않는데, 이는 두꺼운 패시베이션 영역이 입사 양성자들의 에너지를 감소시키고 중성자 생성의 유효성을 떨어뜨리기 때문이다.
표 1은 몇몇 양성자 에너지들에 대해 자연적으로 풍부한 리튬(대략 92 % 리튬-7)에서의 입사 양성자 입자의 범위(때때로 중지 범위(stopping range)로 지칭됨)를 예시한다. 우측 열(column)에서, 변수 "임계값까지의 깊이(depth-to threshold)"이 열거되고, 평균 양성자가 7Li(p,n)7Be 반응(약 1.88 MeV)에 대한 임계 에너지로 감속하기 전에 재료의 내부에서 이동하는 거리를 나타낸다. 양성자가 이 임계 에너지를 지나서 느려진 후, 그것은 더 이상 중성자들을 생성할 수 없다. 예를 들어, 2.50 MeV(Mega electron-volts)의 양성자 에너지에 대해, 고도로 활동적인 양성자는 리튬 재료에 진입하고, 이후 임계 에너지로 느려질 때까지 리튬에서 약 90 미크론을 이동한다. 이 예에서, 리튬 두께가 90 미크론(um) 미만인 경우, 중성자 수율(neutron yield)은 감소될 것이고, 리튬 재료는 가장 효율적으로 이용되지 않는다. 중성자 생성 타깃에 대해 충분히 두꺼운 리튬 층을 갖지만, 임계값 미만의 양성자의 에너지의 감소가 리튬에서 과도한 열을 소산시킬 정도로 두껍지는 않은 것(예를 들어, 200um)이 실제로 바람직하다.
리튬의 최상부에 보호 커버링이 있는 실시예들에서, 보호 커버링은 양성자를 추가적으로 감속시킬 것이다. 표 2는 표 1에서와 같은 입사 양성자에 대한 동일한 양성자 범위를 나타내지만, 표 2의 데이터에 대해서는 1 미크론 두께의 불화리튬(LiF) 층으로 구성된 보호 커버링이 자연적으로 풍부한 리튬의 최상부에 추가되었다.
2.5 MeV의 양성자 입사 에너지의 경우, 1 미크론 두께의 LiF 층은 0.03 MeV(2.5 MeV - 2.47 MeV)만큼 양성자를 느리게 한다. 이것은 임계값까지의 깊이를 대략 4.5 미크론만큼 약간 감소시킨다.
표 3은 하부 리튬 및 1 미크론 두께의 하류 패시베이션 층(310)(LiF)의 최상부 상의 알루미늄으로 구성되는 0.5 미크론 두께의 상류 패시베이션 층(410)을 가지는 실시예들과 연관된 양성자 범위들을 예시한다. 이 구성은 도 7 및 도 10과 관련하여 설명된 것과 유사하다.
표 3은 1.5 미크론 두께의 2-층 패시베이션 영역이 양성자들을 상당히 감속시키지 않는다는 것을 예시한다. 다수의 패시베이션 층을 갖는 패시베이션 영역이 얇기 때문에, 그 영역에서 주요 입사 입자 에너지 손실을 겪지 않는다.
대조적으로, 패시베이션 영역이 비교적 두껍다면, 양성자 에너지는 상당히 감소하는데, 이는 입자들을 더 높은 에너지로 가속하는 것이 어려울 수 있기 때문에, 실제 중성자 생성 디바이스들에 대해 반드시 바람직한 것은 아니다. 표 4는 파릴렌 C의 비교적 두꺼운(10 미크론) 보호 층이 자연 풍부 리튬 위에 배치될 때 어떻게 수행되는지를 예시한다. 파릴렌 C는, 주로 낮은 Z 원소들로 구성되고, 파릴렌 C가 수분으로부터 보호하기 때문에 전자 장치를 패시베이션하기 위해 이용되는 널리 이용되는 폴리머이다.
표 4에서, 2.50 MeV의 동일한 에너지에 대해, 파릴렌 C의 10 미크론 층은 대략 0.20 MeV만큼 양성자를 감속시키고, 따라서 베어 리튬(표 1)에 비해 거의 30 %만큼 임계값까지의 깊이를 감소시키고, 패시베이션 영역의 두께에 대한 임계값까지의 깊이 의존성을 추가로 예시한다. 등가 두께의 대부분의 금속성 패시베이션은 폴리머 파릴렌 C보다 양성자들을 더 감속시킬 것이다.
본 명세서에 설명된 실시예들의 패시베이션 영역들은 비교적 얇은 패시베이션 커버링을 형성할 수 있다. 패시베이션 영역(302)의 이상적인 두께는 본 명세서에 개시된 바와 같이 변할 수 있는 특정 응용에 의존한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전체 패시베이션 영역(302)의 두께(빔 축을 따라 상류-하류에서 측정됨, 예를 들어, 도 3a, 도 4a 및 도 4b에서의 숫자(303) 참조)는 100 미크론 이하이다. 일부 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께는 50 미크론 이하이다. BNCT와 같은 특정 응용들에서는, 요구되지는 않지만, 훨씬 더 얇은 패시베이션 영역들(302)이 바람직하다. 예를 들어, 이들 및 다른 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께는 10 미크론 이하이거나, 일부 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께는 5 미크론 이하이거나, 일부 다른 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께는 3 미크론 이하이고, 일부 다른 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)의 두께는 1(일) 미크론 이하이다.
대상 재료의 두께는 응용의 요구를 충족시키기 위해 원하는 대로일 수 있다. BNCT 응용들에서, 원하는 두께는 입사 양성자 에너지에 의존할 수 있고, 예를 들어, 10 미크론과 300 미크론 사이의 범위일 수 있다. 입사 양성자 빔의 에너지가 1.88 MeV 내지 3 MeV인 예시적인 실시예에서, 리튬 층의 두께는 10-200 미크론일 수 있고, 입사 양성자 빔의 에너지가 2.25 MeV 내지 2.75 MeV인 예시적인 실시예에서, 리튬 층의 두께는 40-150 미크론일 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 리튬 층은 40-150 미크론 사이의 두께를 가지며, 그 위에 2-층 패시베이션 영역(302)이 위치된다. 하류 층(310)은 불화리튬일 수 있고, 상류 층(410)은 알루미늄, 티타늄, 스테인리스 스틸, 이들의 합금들 등과 같은 금속일 수 있다. 영역(302)의 두께는 본 명세서에 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따를 수 있다. 하나의 예시적 실시예에서, 층(310)은 200-400 nm 범위의 두께를 갖고, 층(410)은 500-800 nm 범위의 두께를 갖는다.
일부 예시적인 실시예들에서, 패시베이션 영역(302)(예를 들어, 층(310, 410, 450 등)과 같은 그것의 전부 또는 일부)은 그것이 배치되는 시스템의 동작 동안 제거될 수 있다. 예를 들어, BNCT 응용들에서, 패시베이션 영역(302) 상의 입자 빔의 입사는 영역(302)이 동작 동안 타깃(100)으로부터 제거(예를 들어, 절제 또는 연소)되게 할 수 있다. 제거는 고에너지 입자 빔의 결과로서 영역(302)에서의 온도 상승의 결과일 수 있다. 결과적인 중성자 생성 반응은 또한 영역(302)의 이러한 열화를 용이하게 할 수 있다. 영역(302)의 제거는 패시베이션 영역(302)을 통해 감속되는 인입 입자들이 겪는 에너지 손실을 감소시킴으로써 중성자 생성 층(110)에 의한 중성자 생성의 효율을 증가시킬 수 있다. 입자 빔은 타깃 표면 위에서 이동(예를 들어, 래스터(rastered))될 수 있고, 영역(302)의 전부 또는 일부는 타깃의 표면의 부분 영역 위에서 제거될 수 있으며, 여기서 타깃 상의 입자 빔의 입사는 타깃의 주변 영역들에 비해 상대적으로 가장 높은 레벨(예를 들어, 지속기간)에 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들은 또한 배터리 설계 및 제조에서 적용가능성을 찾을 수 있다. 급속히 발전하는 리튬 배터리 산업은 습한 분위기에 대한 리튬의 민감도의 제한으로 어려움을 겪는다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 보호 또는 패시베이션되는 디바이스가 배터리의 금속성 리튬 애노드인 경우에 적용될 수 있다. 실시예들은 주변 대기(예를 들어, 공기)에서 안정하고 덴드라이트가 없는(dendrite free) 금속성 리튬 애노드를 제조하는 비용을 단순화 및 감소시킬 수 있다.
본 청구 대상의 다양한 양태들이 지금까지 설명된 실시예들의 검토에서, 및/또는 그에 대한 보충에서, 이하에 개시되며, 여기서의 강조는 이하의 실시예들의 상호관계 및 상호교환가능성에 관한 것이다. 즉, 강조는 실시예들의 각각의 특징이, 달리 명시적으로 언급되거나 논리적으로 타당하지 않은 한, 각각의 그리고 모든 다른 특징과 조합될 수 있다는 사실에 관한 것이다.
다양한 실시예들에서, 중성자 생성 타깃은 기판, 기판 위에 위치된 중성자 생성 영역, 및 중성자 생성 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 중성자 생성 영역은 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하고, 패시베이션 영역은 패시베이션 영역 내로의 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 1 x 10-13 제곱 센티미터/초(cm2/s) 이하의 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 1 x 10-14 cm2/s 이하인 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 1 x 10-15 cm2/s 이하인 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 불화리튬을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 리튬을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 대상 재료와 접촉하는 층을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 10 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 3 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차에 이용되도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 1.88과 3.0 MeV(mega-electron volts) 사이의 에너지를 갖는 양성자 빔에 노출될 때 중성자들을 생성하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 동작 동안 제거되도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 대상 재료와 다른 재료의 공융 결합을 포함하지 않는다.
다양한 실시예들에서, 중성자 생성 타깃은 기판, 기판 위에 위치되고 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하는 중성자 생성 영역, 및 중성자 생성 영역 위에 위치되고 하류 층 및 상류 층을 포함하는 패시베이션 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 패시베이션 영역 내로의 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 1 x 10-13 제곱 센티미터/초(cm2/s) 이하의 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 1 x 10-14 cm2/s 이하인 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 1 x 10-15 cm2/s 이하인 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 불화리튬을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 리튬을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역 내로의 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 대기로부터 패시베이션 영역 내로의 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역 내로의 산소, 질소 및 물의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역의 상류 층을 통한 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하고 하류 층과 접촉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 알루미늄, 티타늄, 백금, 니켈, 스틸, 은, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 및/또는 탄탈륨을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 (입방 센티미터(cubic centimeters) x 밀리미터(millimeters))/(제곱 미터(square meters) x 일(day) x atm(atmosphere))로 측정된, 100 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 3.1 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은, (그램(grams) x 밀리미터(millimeters))/(제곱 미터(square meters) x 일(day))로 측정된, 0.6 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.09 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 하류 층과 접촉한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 상류 층과 하류 층 사이의 중간 층을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 10 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 3 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차에 이용되도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 1.88과 3.0 MeV(mega-electron volts) 사이의 에너지를 갖는 양성자 빔에 노출될 때 중성자들을 생성하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역의 적어도 일부는 동작 동안 제거되도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 대상 재료는 리튬을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 붕소 중성자 포획 요법을 위한 타깃을 제조하는 방법은 기판에 중성자 생성 영역을 도포하는 단계, 및 중성자 생성 영역 위에 패시베이션 영역을 도포하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 중성자 생성 영역은 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하고, 패시베이션 영역은 패시베이션 영역 내로의 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역의 하류 층은 패시베이션 영역 내로의 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 방법은 하류 층 위에 패시베이션 영역의 상류 층을 도포하는 단계를 더 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 하류 층과 접촉하고/하거나 하류 층은 중성자 생성 영역과 접촉한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 중성자 생성 영역 및 패시베이션 영역은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 중성자 생성 영역 및 패시베이션 영역은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된다.
다양한 실시예들에서, 중성자들을 생성하는 방법은 타깃에 입자 빔을 인가하여 입자 빔으로부터의 입자들이 패시베이션 영역을 가로지르고 타깃의 중성자 생성 영역에 충돌할 때 중성자들을 생성하도록 하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 중성자 생성 영역의 재료의 패시베이션 영역 내로의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 방법은 패시베이션 영역의 적어도 일부가 제거되도록 입자 빔을 타깃에 계속 인가하는 단계를 더 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 상류 층 및 하류 층을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층 및 하류 층 둘 다는 타깃의 영역에서 입자 빔의 계속된 인가에 의해 제거된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 방법은 붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차의 일부로서 수행된다.
다양한 실시예들에서, 타깃 디바이스는 리세스를 포함하는 기판, 기판의 리세스에서의 중성자 생성 영역, 및 중성자 생성 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 상류 층 및 하류 층을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 리세스에 위치된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 리세스에 위치된다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 기판은 리세스에 인접한 측벽을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 측벽의 상류 표면 위로 연장되지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 측벽의 상류 표면 위로 연장되지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 측벽의 상류 표면 위로 연장된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된다.
다양한 실시예들에서, 타깃 디바이스는 기판 및 기판 위에 위치된 중성자 생성 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 중성자 생성 영역은 상류 표면 및 측벽 표면을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃 디바이스는 중성자 생성 영역의 상류 표면 및 측벽 표면 위에 위치된 패시베이션 영역을 더 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역 및 기판은 중성자 생성 영역을 둘러싼다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 타깃은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된다.
다양한 실시예들에서, 디바이스는 기판, 기판 위에 위치되고 리튬을 포함하는 제1 영역, 및 제1 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 패시베이션 영역 내로의 리튬의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 제1 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 제1 재료는 리튬이다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 불화리튬을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 리튬을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 100 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 50 미크론 이하의 두께를 갖는다.
다양한 실시예들에서, 디바이스는 기판, 기판 위에 위치되고 리튬을 포함하는 제1 영역, 및 제1 영역 위에 위치되고 하류 층 및 상류 층을 포함하는 패시베이션 영역을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 패시베이션 영역 내로의 리튬의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 불화리튬을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 리튬을 포함한다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 하류 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역 내로의 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 대기로부터 패시베이션 영역 내로의 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역 내로의 산소, 질소 및 물의 확산에 대해 밀봉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 패시베이션 영역의 상류 층을 통한 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하고 하류 층과 접촉하도록 구성된다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 100 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 3.1 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.6 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.09 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 알루미늄, 티타늄, 백금, 니켈, 스틸, 은, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 및/또는 탄탈륨을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 상류 층은 하류 층과 접촉한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 상류 층과 하류 층 사이의 중간 층을 포함한다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 100 미크론 이하의 두께를 갖는다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 패시베이션 영역은 50 미크론 이하의 두께를 갖는다.
다양한 실시예들에서, 중성자 빔 시스템은 가속기, 및 가속기로부터 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성된 중성자 생성 타깃으로 연장되는 빔라인을 포함한다.
본 명세서에 제공된 임의의 실시예와 관련하여 설명된 모든 특징들, 요소들, 컴포넌트들, 기능들, 및 단계들이 임의의 다른 실시예로부터의 그것들과 자유롭게 조합될 수 있고 치환가능하도록 의도되어 있다는 점에 유의해야 한다. 특정의 특징, 요소, 컴포넌트, 기능, 또는 단계가 단지 하나의 실시예와 관련하여 설명되어 있는 경우, 그 특징, 요소, 컴포넌트, 기능, 또는 단계는 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 본 명세서에 설명된 모든 다른 실시예와 함께 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 이 단락은 언제든지, 상이한 실시예들로부터의 특징들, 요소들, 컴포넌트들, 기능들, 및 단계들을 조합하는, 또는 일 실시예로부터의 특징들, 요소들, 컴포넌트들, 기능들 및 단계들을 다른 실시예의 그것들로 치환하는 청구항들의 도입을 위한 선행 기초 및 서면 지원으로서 역할을 하며, 그것은 이하의 설명이, 특정의 경우에, 그러한 조합들 또는 치환들이 가능하다고 명시적으로 언급하지 않더라도 그러하다. 특히 각각의 그리고 모든 그러한 조합 및 치환의 허용도가 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 인식될 것이라면, 모든 가능한 조합 및 치환의 표현적인 인용이 지나치게 부담스럽다는 것이 명시적으로 인식된다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 이용되는 바와 같이, 단수 형태들 ("a", "an" 및 "the")은 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상들을 포함한다.
실시예들은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 그것의 특정 예들이 도면들에 도시되고 본 명세서에서 상세히 설명되었다. 그러나, 이러한 실시예들이 개시된 특정 형태로 제한되는 것은 아니며, 반대로, 이러한 실시예들은 본 개시내용의 사상 내에 속하는 모든 수정들, 등가물들, 및 대안들을 커버한다는 점을 이해해야 한다. 또한, 실시예들의 임의의 특징들, 기능들, 단계들, 또는 요소들은 청구항들에 인용되거나 청구항들에 추가될 수 있을 뿐만 아니라, 해당 범위 내에 있지 않은 특징들, 기능들, 단계들, 또는 요소들에 의해 청구항들의 발명적 범위를 정의하는 부정적인 제한들일 수 있다.
Claims (93)
- 중성자 생성 타깃으로서,
기판;
상기 기판 위에 위치된 중성자 생성 영역; 및
상기 중성자 생성 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함하고,
상기 중성자 생성 영역은 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하고, 상기 패시베이션 영역은 상기 패시베이션 영역 내로의 상기 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 타깃. - 제1항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 1 x 10-13 제곱 센티미터/초(cm2/s) 이하의 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제1항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 1 x 10-14 cm2/s 이하인 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제1항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 1 x 10-15 cm2/s 이하인 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제1항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬이고, 상기 패시베이션 영역은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제1항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬이고, 상기 패시베이션 영역은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 불화리튬을 포함하는, 타깃. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함하는, 타깃. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 리튬을 포함하고, 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는, 타깃. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 상기 대상 재료와 접촉하는 층을 포함하고, 상기 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는, 타깃. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 10 미크론 이하의 두께를 갖는, 타깃. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 3 미크론 이하의 두께를 갖는, 타깃. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차에 이용되도록 구성되는, 타깃. - 제13항에 있어서,
1.88과 3.0 MeV(mega-electron volts) 사이의 에너지를 갖는 양성자 빔에 노출될 때 중성자들을 생성하도록 구성되는, 타깃. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 동작 동안 제거되도록 구성되는, 타깃. - 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬을 포함하는, 타깃. - 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 상기 대상 재료와 다른 재료의 공융 결합을 포함하지 않는, 타깃. - 중성자 생성 타깃으로서,
기판;
상기 기판 위에 위치되고 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하는 중성자 생성 영역; 및
상기 중성자 생성 영역 위에 위치되고 하류 층 및 상류 층을 포함하는 패시베이션 영역을 포함하고,
상기 하류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 상기 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 타깃. - 제18항에 있어서,
상기 하류 층은 1 x 10-13 제곱 센티미터/초(cm2/s) 이하의 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제18항에 있어서,
상기 하류 층은 1 x 10-14 cm2/s 이하인 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제18항에 있어서,
상기 하류 층은 1 x 10-15 cm2/s 이하인 상기 대상 재료에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제18항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬이고, 상기 하류 층은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제18항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬이고, 상기 하류 층은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 불화리튬을 포함하는, 타깃. - 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함하는, 타깃. - 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 리튬을 포함하고, 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는, 타깃. - 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는, 타깃. - 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 대기로부터 상기 패시베이션 영역 내로의 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 산소, 질소 및 물의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역의 상기 상류 층을 통한 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하고 상기 하류 층과 접촉하도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 알루미늄, 티타늄, 백금, 니켈, 스틸, 은, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 및/또는 탄탈륨을 포함하는, 타깃. - 제18항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 100 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 3.1 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.6 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.09 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 하류 층과 접촉하는, 타깃. - 제18항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 상기 상류 층과 상기 하류 층 사이의 중간 층을 포함하는, 타깃. - 제18항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 10 미크론 이하의 두께를 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 3 미크론 이하의 두께를 갖는, 타깃. - 제18항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차에 이용되도록 구성되는, 타깃. - 제41항에 있어서,
1.88과 3.0 MeV(mega-electron volts) 사이의 에너지를 갖는 양성자 빔에 노출될 때 중성자들을 생성하도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역의 적어도 일부는 동작 동안 제거되도록 구성되는, 타깃. - 제18항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대상 재료는 리튬을 포함하는, 타깃. - 붕소 중성자 포획 요법을 위한 타깃을 제조하는 방법으로서,
기판에 중성자 생성 영역을 도포하는 단계; 및
상기 중성자 생성 영역 위에 패시베이션 영역을 도포하는 단계 - 상기 중성자 생성 영역은 중성자들을 생성하도록 구성된 대상 재료를 포함하고, 상기 패시베이션 영역은 상기 패시베이션 영역 내로의 상기 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성됨 - 를 포함하는, 방법. - 제45항에 있어서,
상기 패시베이션 영역의 하류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 상기 대상 재료의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 방법. - 제46항에 있어서,
상기 하류 층 위에 상기 패시베이션 영역의 상류 층을 도포하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제47항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 하류 층과 접촉하고/하거나 상기 하류 층은 상기 중성자 생성 영역과 접촉하는, 방법. - 제48항에 있어서,
상기 중성자 생성 영역 및 패시베이션 영역은 제18항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따라 구성되는, 방법. - 제48항에 있어서,
상기 중성자 생성 영역 및 패시베이션 영역은 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따라 구성되는, 방법. - 중성자들을 생성하는 방법으로서,
타깃에 입자 빔을 인가하여 상기 입자 빔으로부터의 입자들이 패시베이션 영역을 가로지르고 상기 타깃의 중성자 생성 영역에 충돌할 때 중성자들을 생성하도록 하는 단계 - 상기 패시베이션 영역은 상기 중성자 생성 영역의 재료의 상기 패시베이션 영역 내로의 확산에 대해 밀봉하도록 구성됨 -; 및
상기 패시베이션 영역의 적어도 일부가 제거되도록 상기 입자 빔을 상기 타깃에 계속 인가하는 단계를 포함하는, 방법. - 제51항에 있어서,
상기 타깃은 제1항 내지 제44항에 따라 구성되는, 방법. - 제51항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 상류 층 및 하류 층을 포함하고, 상기 상류 층 및 상기 하류 층 둘 다는 상기 타깃의 영역에서 상기 입자 빔의 계속된 인가에 의해 제거되는, 방법. - 제51항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 중성자 포획 요법(BNCT) 절차의 일부로서 수행되는, 방법. - 타깃 디바이스로서,
리세스를 포함하는 기판;
상기 기판의 상기 리세스에서의 중성자 생성 영역; 및
상기 중성자 생성 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함하고,
상기 패시베이션 영역은 상류 층 및 하류 층을 포함하고,
상기 하류 층은 상기 리세스에 위치되는, 타깃 디바이스. - 제55항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 리세스에 위치되는, 타깃 디바이스. - 제55항에 있어서,
상기 기판은 상기 리세스에 인접한 측벽을 포함하고, 상기 하류 층은 상기 측벽의 상류 표면 위로 연장되지 않는, 타깃 디바이스. - 제57항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 측벽의 상기 상류 표면 위로 연장되지 않는, 타깃 디바이스. - 제57항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 측벽의 상기 상류 표면 위로 연장되는, 타깃 디바이스. - 제55항에 있어서,
제18항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따라 구성되는, 타깃 디바이스. - 타깃 디바이스로서,
기판;
상기 기판 위에 위치된 중성자 생성 영역 - 상기 중성자 생성 영역은 상류 표면 및 측벽 표면을 포함함 -; 및
상기 중성자 생성 영역의 상기 상류 표면 및 상기 측벽 표면 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함하는, 타깃 디바이스. - 제61항에 있어서,
상기 패시베이션 영역 및 기판은 상기 중성자 생성 영역을 둘러싸는, 타깃 디바이스. - 제61항에 있어서,
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따라 구성되는, 타깃 디바이스. - 제61항에 있어서,
제18항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따라 구성되는, 타깃 디바이스. - 디바이스로서,
기판;
상기 기판 위에 위치되고 리튬을 포함하는 제1 영역; 및
상기 제1 영역 위에 위치된 패시베이션 영역을 포함하고,
상기 패시베이션 영역은 상기 패시베이션 영역 내로의 리튬의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 디바이스. - 제65항에 있어서,
상기 제1 재료는 리튬이고, 상기 패시베이션 영역은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 디바이스. - 제65항에 있어서,
상기 제1 재료는 리튬이고, 상기 패시베이션 영역은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 디바이스. - 제65항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 불화리튬을 포함하는, 디바이스. - 제65항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함하는, 디바이스. - 제65항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 리튬을 포함하고, 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는, 디바이스. - 제65항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 100 미크론 이하의 두께를 갖는, 디바이스. - 제65항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 50 미크론 이하의 두께를 갖는, 디바이스. - 디바이스로서,
기판;
상기 기판 위에 위치되고 리튬을 포함하는 제1 영역; 및
상기 제1 영역 위에 위치되고 하류 층 및 상류 층을 포함하는 패시베이션 영역을 포함하고,
상기 하류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 리튬의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 디바이스. - 제73항에 있어서,
상기 하류 층은 5 x 10-14 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 디바이스. - 제73항에 있어서,
상기 하류 층은 5 x 10-15 cm2/s 이하인 리튬에 대한 확산 계수를 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 불화리튬을 포함하는, 디바이스. - 제73항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 불화리튬, 황화리튬, 불화마그네슘, 탄소(C), 다이아몬드형 탄소, (울트라)나노결정질 다이아몬드, 또는 폴리머를 포함하는, 디바이스. - 제73항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 리튬을 포함하고, 질화리튬도, 산화리튬도, 수산화리튬도 포함하지 않는, 디바이스. - 제73항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하류 층은 알루미늄도 베릴륨도 포함하지 않는, 디바이스. - 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 디바이스. - 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 대기로부터 상기 패시베이션 영역 내로의 물질의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 디바이스. - 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역 내로의 산소, 질소 및 물의 확산에 대해 밀봉하도록 구성되는, 디바이스. - 제73항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 패시베이션 영역의 상기 상류 층을 통한 주변 물질의 확산에 대해 밀봉하고 상기 하류 층과 접촉하도록 구성되는, 디바이스. - 제73항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 100 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 (입방 센티미터 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일 x atm(atmosphere))로 측정된, 3.1 이하인 산소, 질소 및 이산화탄소에 대한 가스 투과율을 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.6 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은, (그램 x 밀리미터)/(제곱 미터 x 일)로 측정된, 0.09 이하인 수증기 투과율(WTVR)을 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 알루미늄, 티타늄, 백금, 니켈, 스틸, 은, 금, 스테인리스 스틸, 알루미늄 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 및/또는 탄탈륨을 포함하는, 디바이스. - 제73항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상류 층은 상기 하류 층과 접촉하는, 디바이스. - 제73항 내지 제88항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 상기 상류 층과 상기 하류 층 사이의 중간 층을 포함하는, 디바이스. - 제73항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 100 미크론 이하의 두께를 갖는, 디바이스. - 제73항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패시베이션 영역은 50 미크론 이하의 두께를 갖는, 디바이스. - 중성자 빔 시스템으로서,
가속기; 및
상기 가속기로부터 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 따라 구성된 중성자 생성 타깃으로 연장되는 빔라인을 포함하는, 중성자 빔 시스템.
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