一种用于同位素生产的靶件和靶件组件的制作方法

1.本发明涉及同位素生产领域，尤其涉及一种用于同位素生产的靶件和组件。


背景技术：

2.放射性同位素已经在工业、农业、医学等诸多领域进行了广泛应用并获得了显著的经济效益、社会效益和环境效益。尤其是在医学领域，疾病诊断、治疗方面具有不可替代的作用。
3.以加速器、同位素生产靶等装置为基础，通过将束流作用于不同元素或同位素的靶材上，在靶内发生一系列核反应过程，可以获得多种同位素产物并加以利用。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于同位素生产的靶件和组件，能够实现在高功率束流照射时，同时实现多种同位素量产，增加产物的种类，同时具有良好的散热性能。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.本发明的技术方案一方面提供了一种用于同位素生产的靶件，包括：
7.石墨包容外壳，所述石墨包容外壳的上表面形成有向内凹陷的第一腔体，所述第一腔体的底部形成有向内凹陷的第二腔体，所述第二腔体的底部用于放置靶材；
8.石墨膜，所述石墨膜放置在所述第一腔体的底部，用于覆盖所述第二腔体且与所述第二腔体形成用于包容所述靶材的封闭腔体，所述第一腔体与所述石墨膜形成束流区域。
9.进一步地，所述第一腔体和第二腔体均为圆柱形腔体。
10.进一步地，所述石墨包容外壳包括凸缘以及连接在所述凸缘底部的圆柱体，所述第一腔体设置在所述凸缘的上表面。
11.本发明的技术方案另一方面提供了一种用于同位素生产的靶件组件，包括石墨托盘和所述的用于同位素生产的靶件，所述石墨托盘上形成有若干个安装槽，所述靶件安装在所述安装槽内。
12.进一步地，所述石墨托盘上形成有多个安装槽，多个所述靶件安装在所述安装槽内，每一个安装槽对应一个所述靶件。
13.进一步地，多个所述安装槽沿着水平和垂直方向阵列设置。
14.进一步地，不同的所述靶件内的靶材用于产生不同的同位素。
15.进一步地，还包括冷却器，所述石墨托盘放置在所述冷却器上，所述冷却器用于冷却和支撑石墨托盘。
16.进一步地，所述冷却器冷却工质为水或液态金属。
17.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
18.本发明提供的用于同位素生产的靶件通过石墨包容外壳以及石墨膜的设置，利用
石墨良好的导热性能，提高同位素生产过程中的散热性能。
19.由于靶材在与所述束流发生作用时会产生放射性的粒子束，石墨在粒子束进行照射过程中，仅能产生含8号元素及8号元素以下的同位素，且大多为短半衰期产物，与较重元素靶材料相比，产生的放射性活度和毒性均较小，有效地降低了放射性废物的处置难度，因此本发明通过石墨膜和石墨包容外壳的设置减少了放射性产物的产生。
20.本发明提供的靶件组件通过石墨托盘以及石墨托盘上多个安装槽的设置能够实现多种同位素量产，增加产物的种类。
附图说明
21.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
22.图1是用于同位素生产的靶件的一实施例的结构示意图；
23.图2是图1的剖视图；
24.图3是用于同位素生产的靶件组件的一实施例的结构示意图
25.附图中各标记表示如下：
26.1-石墨包容外壳、2-石墨膜、3-靶材、4-安装槽、5-石墨托盘、11-凸缘、12
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圆柱体。
具体实施方式
27.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
28.本发明的实施例通过了一种用于同位素生产的靶件和靶件组件，所述靶件包括石墨包容外壳、石墨膜和靶材，所述石墨包容外壳的上表面形成有向内凹陷的第一腔体，所述第一腔体的底部形成有向内凹陷的第二腔体，所述第二腔体的底部用于放置靶材。所述石墨膜放置在所述第一腔体的底部，用于覆盖所述第二腔体且与所述第二腔体形成用于包容所述靶材的封闭腔体，所述第一腔体与所述石墨膜形成束流区域。束流由所述束流区域穿过石墨膜后，与靶材发生相互作用，产生目标医用同位素。能够实现在高功率束流照射时，同时实现多种同位素量产，增加产物的种类，同时具有良好的散热性能。
29.实施例1
30.如图1和图2所示，所述靶件包括石墨包容外壳1和石墨膜2，所述石墨包容外壳1包括凸缘11以及连接在所述凸缘11底部的圆柱体12。所述凸缘11的上表面形成有向内凹陷的第一腔体，所述第一腔体的底部形成有向内凹陷的第二腔体，所述第二腔体的底部用于放置靶材3，所述靶材3为加速器生产医用同位素所使用的元素或同位素。
31.所述石墨膜2放置在所述第一腔体的底部，用于覆盖所述第二腔体且与所述第二腔体形成用于包容所述靶材3的封闭腔体。所述第一腔体与所述石墨膜2 形成束流区域。束流由所述束流区域穿过石墨膜2后，与靶材3发生相互作用，产生目标医用同位素。所使用的
束流可以为质子、电子、α粒子或其他带电粒子。所述束流界面侧包括石墨膜2，束流由该区域穿透石墨膜2，与靶材3发生相互作用，产生目标医用同位素。
32.石墨的导热系数较大，束流在靶材3内损失能量且具有较高的功率密度分布，石墨作为优良的热导体，能够实现靶件良好地散热。由于靶材3在与所述束流发生作用时会产生放射性的粒子束，石墨在粒子束进行照射过程中，仅能产生含8 号元素及以下元素的同位素，且大多为短半衰期产物，与较重元素靶材料相比，产生的放射性活度和毒性均较小，有效的降低了放射性废物的处置难度。因此本发明中通过所述石墨膜2的铺设，能够减小同位素产生过程中放射性物质的产生。同时石墨由于导热系数较大还能够实现良好的散热。此外，所述石墨膜2原子序数小，密度低，对束流的损失较小。同时石墨膜2与石墨包容外壳1一起形成包覆壳，有效的阻止靶件照射过程中产生的放射性气体的释放。
33.实施例2
34.如图3所示，本发明的实施例2提供了一种用于同位素生产的靶件组件，包括实施例1提供的的多个靶件和石墨托盘5。所述石墨托盘5上形成有多个安装槽4，多个所述靶件安装在所述安装槽4内，每一个安装槽4对应一个所述靶件。多个所述安装槽4沿着水平方向和垂直方向阵列设置在所述石墨托盘5上，具体可以为1
×
4、2
×
2、4
×
5等阵列排布方式。不同的所述靶件内的靶材3可以相同也可以不同。
35.石墨托盘5上可安装多个靶件，且靶件内部的圆片形靶材也可以是不同种类的元素，用于同时生产不同种类的同位素。石墨托盘5上安装的同位素生产靶件能够较为快速地从热室环境中取出并转运，极大地提高转运效率。石墨托盘5上安装多个独立的同位素生产靶件，在束流照射完毕且转运完成后，石墨托盘5依旧可重复利用，可有效较少放射性废弃物的产生。
36.在束流作用于靶材料过程中，束流的能量在靶件中沉积并转化为热能，导致靶件温度持续升高，同时热量向石墨托盘5传递。因此需要将靶件连同石墨托盘5组成的装置放置在冷却性能良好的冷却器(图中未示出)上形成实用装置。目前在线冷却方式主要有水冷或液态金属冷却。
37.束流穿过石墨膜2后，直接或间接与靶材3发生作用。束流在靶材3内的能量沉积功率密度随着束流的穿透深度增加逐渐衰减，束流功率几乎完全沉积在靶材上。靶材3将部分热量传递给石墨托盘5后，石墨托盘5继续将热量传递给冷却器；靶材远离束流界面的位置直接与冷却器接触，部分热量直接通过远离靶材3 束流界面的位置传递给冷却器。利用增大接触传热面积的方式提高传热量传递，对靶材具有良好的冷却效果。
38.通过上述结构，本装置能够实现在高功率束流照射时，同时实现多种同位素量产，增加产物的种类，同时具有良好的散热性能。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。