一种圆筒式靶体容器

1.本发明涉及硼中子俘获治疗技术中的靶体容器技术领域，尤指一种圆筒式靶体容器。
技术背景
2.在癌症治疗等中,放射线治疗受到较高的评价。特别是,中子俘获疗法(nct:neutron capture therapy)在原理上具有细胞等级的选择性治疗的可能性而受到关注。在nct中,与中子具有高俘获截面的稳定同位素预先进入癌细胞中，中子与其发生核反应子产生射程较短而高let(线状能量传递,linear energy transfer)的重离子，杀死癌细胞对正常细胞影响较小。目前,作为nct，利用b、gd与热中子或超热中子用于癌症治疗。
3.采用中子源的许多活动目前在富含中子的核研究反应堆中进行。然而，许多实践问题(诸如安全性、核材料处理以及许多研究堆的使用寿命终止和退役的方法)使得该方法具有挑战性。基于加速器的中子源可用作相对低成本的紧凑型替代品。例如，相对廉价的小型直线加速器可用于加速离子，诸如质子轰击锂靶。然而，随着靶体使用时间的增加，锂会因辐照而出现杂质，导致中子产生性能降低。因此传统的固体中子产生靶属于耗材，在一段时间需要被更换。此外锂靶的制作、运输、安装均需要额外付出成本，此外，传统中子产生靶体结构采用平面靶体，所能承受的热流密度已经达到上限，平面的旋转锂靶尺寸大，震动强度高，核废料多等。本专利针对以上问题，提出了一种可自动修复的圆柱式旋转固态锂靶，具有可实现功能一体化、无接触自动更换靶材、降低靶材更换频率、节省空间和自清洗功能。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的不足，本发明旨在现有技术中进行突破创新，提供一种圆筒式靶体容器，具有可实现功能一体化、无接触自动更换靶材、降低靶材更换频率、提高靶体换热效率、节省空间和自清洗功能。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种圆筒式靶体容器，所述靶体容器包括容器壳体、旋转靶体、旋转密封圈、传动装置、集液槽、蒸镀坩埚、清洗组件、密封门和膜厚计；
6.所述容器壳体、集液槽和密封门构成容器腔体；
7.所述旋转靶体包括圆筒靶体和旋转轴；
8.所述旋转靶体通过旋转密封圈与容器壳体相连接；
9.所述密封门安装于容器腔体开口处。
10.进一步地，所述圆筒靶体设于容器腔体内；
11.所述圆筒靶体包括导流板和表面基板；
12.所述导流板设于圆筒靶体内；
13.所述表面基板设于圆筒靶体外侧面。
14.进一步地，所述导流板与表面基板组成换热通道。
15.进一步地，所述旋转轴内设有冷却剂入口管道和冷却剂出口管道；
16.所述旋转轴分别与传动装置和旋转密封圈相连接。
17.进一步地，所述换热通道分别与冷却剂入口管道和冷却剂出口管道相连通。
18.进一步地，所述蒸镀坩埚安装于容器腔体内部，并设置于旋转靶体下方；
19.所述蒸镀坩埚包括坩埚、加热装置和绝热层。
20.进一步地，所述密封门一侧面与容器壳体可活动式连接；
21.所述密封门上设有密封条；
22.所述容器壳体上设有驱动装置；
23.所述驱动装置通过传动轴与密封门相连接。
24.进一步地，所述清洗组件为一个或多个清洗喷头；
25.所述清洗喷头分布在容器腔体内，并与表面基板相对应。
26.进一步地，所述容器腔体下端连接集液槽；
27.所述集液槽底部设有流出管道接口。
28.进一步地，所述容器壳体上开设有与容器腔体连通的通风干燥管道；
29.所述膜厚计安装于容器腔体一内侧面，并设于旋转靶体上方。
30.本发明的有益效果体现在：
31.一、本发明可以实现功能一体化：靶体容器中设有蒸镀坩埚、清洗组件与通风干燥管道可以实现锂靶的蒸镀、清洗、干燥等功能；同时通过靶体容器中的容器腔体与密封门相互协调，外接加速器真空系统可以实现构建满足锂靶的蒸镀、清洗、干燥等功能的作业环境；
32.二、本发明可以实现无接触自动更换靶材：通过清洗组件在容器腔体内对旋转靶体进行清洗，清洗掉旋转靶体上的废旧靶材，将靶容器烘干后，再通过蒸镀坩埚进行蒸镀作业，补充旋转靶体上的靶材，实现对靶材的更换；该过程中旋转靶体保持旋转状态，使旋转靶体的清洗工作更为稳定，防止清洗不干净，均匀接收蒸镀的靶材，保证旋转靶体上的靶材厚度一致；全程无需人工接触，可以在不更换旋转靶体且不污染容器腔体的前提下完成对靶材的更换，有效简化了靶材的更换过程；
33.三、本发明可以实现自清洗功能：清洗组件为一个或多个清洗喷头，清洗喷头分布在容器腔体内与旋转靶体的表面基板相对应，通过清洗喷头喷出喷雾，旋转靶体进行旋转，靶材与喷液发生化学反应并溶于喷液中；喷液流入集液槽内，完成对废液的收集；废液可通过流出管道接口将废液排出靶体容器；清洗过程中，通过通风干燥管道通入气体，将化学反应产生的其他带走。清洗完毕后，通过通风干燥管道通入高温气体，蒸发靶体容器内的残余液体，完成对靶体容器的清洗工作；
34.四、本发明可以实现降低靶材更换频率：靶体容器内的旋转靶体的旋转轴质子束方向相垂直垂直于，打靶过程中，旋转靶体保持旋转运行使靶体均匀接收射束打靶，能有效延长整体靶体的使用寿命，降低靶材的更换频率。
35.五、本发明可以实现节省空间：靶体容器的旋转靶体为圆筒式可旋转结构，可在打靶过程中运行旋转，可以在有限的空间内增大接收打靶射束的面积。
36.六、本发明可以实现提高靶体换热效率，靶体容器的旋转靶体可进行旋转作业，旋
转靶体旋转可具有更大的散热面积；旋转靶体旋转时受热面可以旋转至非受热区散热，同时冷却水在换热通道中进行流通，增加了换热强度。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
38.图1是本发明中靶体容器的立体结构示意图。
39.图2是本发明中靶体容器的主视结构示意图。
40.图3是本发明中靶体容器的侧视结构示意图。
41.图4是本发明中靶体容器的俯视结构示意图。
42.图5是图2的a-a部分剖开的的剖视结构示意图。
43.图6是图2的b-b部分剖开的的剖视结构示意图。
44.附图标注说明：1-容器壳体、11-凹槽、12-驱动装置、2-容器腔体、21-通风干燥管道、3-旋转靶体、31-圆筒靶体、311-导流板、312-表面基板、313-换热通道、32-旋转轴、321-冷却剂入口管道、322-冷却剂出口管道、4
–
旋转密封圈、5-传动装置、6-集液槽、61-流出管道接口、7-蒸镀坩埚、8-清洗喷头、9-密封门、91-密封条、92-传动轴、10-膜厚计。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术实施例保护的范围。
46.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
47.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
48.本技术实施例公开了一种靶体容器，尤指应用于硼中子俘获治疗技术的一种圆筒式靶体容器。
49.如图-所示，本技术实施例中提供的一种可重生锂靶的靶体容器，包括容器壳体1、容器腔体2、旋转靶体3、旋转密封圈4、传动装置5、集液槽6、蒸镀坩埚7、清洗组件、密封门9和膜厚计10；容器壳体1作为整机装置的壳体；容器腔体2为装置提供作业环境；旋转靶体3用于承载靶材作为靶体；旋转密封圈4用于连接旋转靶体3和容器壳体1，使其可以保证旋转
靶体3旋转功能的同时保证容器腔体2内的密封性；传动装置5为旋转靶体3的旋转提供动力；集液槽6可收集靶体清洗后的废旧液体；蒸镀坩埚7用于靶材的蒸镀，为旋转靶体3增加靶材；清洗组件用于清理旋转靶体3上的废旧靶材，同时用于完成腔体内的清洗工作；密封门9用于封闭容器腔体2，构建封闭式作业环境；膜厚计10用于检测蒸镀靶材时旋转靶体3上增添的靶材厚度。
50.所述容器壳体1一侧面设有凹槽11，凹槽11对接加速器真空系统，可通过加速真空系统对靶体容器实现抽真空功能，为靶体容器运作构建真空环境；
51.所述容器腔体2设于容器壳体1内部；所述旋转靶体3通过旋转密封圈4与容器壳体1相连接，旋转密封圈4可以保证旋转靶体3旋转功能的同时保证容器壳体1与旋转靶体3连接处的密封性；
52.所述密封门9安装于容器腔体2开口处，通过靶体容器中的容器腔体2与密封门9相互协调，可构建封闭环境进行锂靶的蒸镀、清洗、干燥等功能的作业，不污染容器腔体2外的环境；所述蒸镀坩埚7、清洗组件和膜厚计10分别安装于容器腔体2内部，可满足锂靶的蒸镀、清洗、干燥等功能的作业需求，实现功能一体化。
53.所述旋转靶体3包括圆筒靶体31和旋转轴32；所述圆筒靶体31设于容器腔体2内，用于承载靶材，作为打靶的靶体；所述旋转轴32分别于传动装置5和旋转密封圈4相连接，作为旋转靶体3的连接部分；所述旋转轴32内设有冷却剂入口管道321和冷却剂出口管道322，用于接入冷却工质为旋转靶体3的换热功能提供冷却功能；所述圆筒靶体31内设有导流板311，外侧面设有表面基板312，表面基板312上有氢扩散层，氢扩散层结合在基底表面；所述导流板311与表面基板312组成换热通道313；所述换热通道313分别与冷却剂入口管道321和冷却剂出口管道322相连通。用于接入冷却工质移除旋转靶体3运行时内部热量沉积。
54.打靶前通过真空泵管路将管道内呈真空状态，打开靶体容器的密封门9，通过靶体壳体的凹槽11对接加速器真空系统，可通过加速真空系统对靶体容器实现抽真空功能，为打靶构建真空环境；设定旋转靶体3的转速处于1000rpm至10000rpm，通过冷却剂入口管道321接入冷却工质，启动旋转靶体3的冷却水回路，使靶体冷却水流速达到额定状态，启动加速器系统，质子通过质子管道直接射向旋转靶体3，产生超热中子，由于靶体周期运动，因此对质子束斑形状要求低，换热可靠，易于应对异常工况。
55.所述蒸镀坩埚7安装于容器腔体2内部，并设置于旋转靶体3下方；蒸镀坩埚7对应圆筒靶体31的表面基板312，使表面基板312能更大效应的接收蒸镀的靶材；所述蒸镀坩埚7包括坩埚、加热装置和绝热层，可满足靶材的蒸镀功能。当蒸镀坩埚7进行作业靶材开始蒸镀时，关闭靶体容器的密封门9，对靶体容器进行抽真空，使靶体容器内达到合适的沉积气压。设定靶体转速处于1rpm至100rpm，旋转靶体3开始旋转，并通过冷却剂入口管道321接入冷却工质，冷却工质在换热通道313进行流通，冷却旋转靶体3，便于接收均匀蒸镀的靶材；金属锂被加热后蒸发，气态粒子以基本无碰撞的直线运动飞速传送至表面基板312形成簇团，通过相邻稳定聚集的粒子的接触、合并，形成连续薄膜；此时靶体容器的膜厚计10，进行蒸镀靶体厚度检测的检测，达到当达到预定值时，停止蒸镀作业，并作出提醒；所述膜厚计10安装于容器腔体2一内侧面，设于旋转靶体3上方。
56.所述密封门9一侧面与容器壳体1可活动式连接；所述密封门9上设有密封条91，当密封门9封闭后保证容器腔体2内的密封环境。所述容器壳体1上设有驱动装置12；所述驱动
装置12包括但不限于伺服电机、步进电机等；所述驱动装置12通过传动轴92与密封门9相连接，可通过驱动装置12实现对密封门9开合的自动控制，实现在容器腔体2作业时的智能化操控。
57.本实施例过程中的密封门9一侧面与容器壳体1的连接方式包括但不限于合页连接、铰连接和滑动连接等。
58.所述清洗组件为一个或多个清洗喷头8，清洗喷头8具有可以旋转角度和可以雾化功能；所述清洗喷头8分布在容器腔体2内与旋转靶体3的表面基板312相对应。靶体工作一段时间后，靶材内产生杂质，会导致靶体性能下降，因此需要一段时间对靶体进行靶材更换。清除废靶材时，关闭靶体容器密封门9构建密封环境，设定旋转靶体3转速处于1rpm至100rpm，保持旋转靶体3的旋转运行，同时不同位置的清洗喷头8喷出氧化剂喷雾，喷雾不断腐蚀靶材，并使其氧化物溶于喷液中，最终流入集液槽6内。
59.所述容器腔体2下端连接集液槽6，用于收集废液；所述集液槽6的底部呈倾斜状，便于废液流入集液槽6底端；所述集液槽6底部倾斜结构底端设有流出管道接口61，便于废液流出容器腔体2。
60.靶体清洗后，所述旋转靶体3的表面基板312上任然存在液滴残留，成为下一次蒸镀的安全隐患。所述容器壳体1上开设有与容器腔体2连通的通风干燥管道21，通过通风干燥管道21，通入高温气体，蒸发靶体容器内的残余液体，此时靶体转速处于1rpm至100rpm。
61.所述容器腔体2内设有可视探头，通过可视探头协助bnct装置完成打靶，同时可以监测靶体清洗、烘干、蒸镀、运行等情况，保证靶体容器的稳定作业。
62.所述旋转靶体3的圆筒靶体31可为圆筒状也可为其他形状。
63.通过上述的蒸镀、清洗、烘干可实现无接触自动更换靶材，通过清洗组件在容器腔体2内对圆筒靶体31的表面基板312进行清洗，清洗掉表面基板312上的废旧靶材，再通过蒸镀坩埚7进行蒸镀作业，补充表面基板312上的靶材，实现对靶材的更换；该过程全程无需人工接触，可以在不更换旋转靶体3且不污染容器腔体2的前提下完成对靶材的更换，有效简化了靶材的更换过程。
64.使用这种靶体容器可实现功能一体化、无接触自动更换靶材、降低靶材更换频率、提高靶体换热效率、节省空间和自清洗功能。
65.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。