用于使用粒子束辐照钼的靶系统技术方案

采用来自加速器的带电粒子辐照钼用于产生锝和钼放射性同位素的靶系统。该靶系统包含用钎焊合金钎焊至基底材料上的钼‑100材料。该基底材料优选包含弥散强化铜复合材料。该钎焊合金包含铜和磷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用诸如回旋加速器等的粒子加速器由钼-100产生锝-99m和钼-99。特别是本专利技术涉及采用带电粒子辐照钼用于产生锝和钼放射性同位素的靶系统。技术背景锝-99m(Tc-99m)是用于核医学诊断的广泛使用的放射性同位素。它发出140keV的伽马射线并且衰变半衰期为约6小时。普通的诊断过程涉及用Tc-99m标记合适的示踪分子，将放射性药物注射至患者体内并用放射设备成像。目前，以钼-99/锝-99m发生器的形式来提供Tc-99m。母同位素钼-99(Mo-99)是在核反应堆中产生的。Mo-99具有66小时的半衰期，这使其全球分布至医疗设施中。Mo-99/Tc-99m发生器使用柱色谱法来分离Tc-99m和Mo-99。Mo-99以钼酸盐MoO42-的形式负载在酸性氧化铝柱上。随着Mo-99衰减，它形成高锝酸盐TcO4-，能够用盐从产生器柱中将其选择性地洗脱形成高锝酸钠。然后通常将含有高锝酸钠的溶液加入至放射化学‘试剂盒’中以形成器官特异性放射性药物。世界上提供钼-99的几个核反应堆已经接近了它们的寿命。主要设施中的某些，例如位于加拿大安大略的ChalkRiverLaboratories的反应堆和位于荷兰的Petten核反应堆，已经基本上处于关闭期间，这导致了用于医疗应用的钼-99的全球短缺。重要的问题仍然涉及Mo-99的可靠的长期的供应。用于研究目的的少量的放射性同位素能够仅使用通过加速器产生的加速粒子束与Mo-100靶相互作用来生成，其中它们引起核转变导致Mo-100向Mo-99的转变。然而，这样系统的可扩展性受到许多问题的限制。例如，加速粒子被靶材料吸收导致同时产生热能，该热能需要被消散来避免损坏所述靶系统和所述系统部件。某些小规模系统，可以使用水冷却来除去来自靶的热负载，并因此由具有高热传导率的材料构建其中放置靶材料的靶组件，其在用加速粒子轰击的过程中可用来最大限度地进行散热。可用银和铜制造小型靶组件。然而，如果长时间暴露在高温下，银和铜在低于100℃的温度下退火。此外，这些化合物在高于500℃的温度下快速并完全退火。这样的退火使靶组件和放置其中的靶不能承受水冷却的机械应力。此外，在被加速粒子轰击的过程中靶材料本身会由于热应力而变形。专利技术简述本专利技术的示例性实施方案涉及通过用来自诸如回旋加速器等的加速器的粒子辐照钼金属用于产生锝和钼放射性同位素的靶系统，例如由钼-100(Mo-100)制备Tc-99m和Mo-99。附图说明本文所述的附图仅用于所选定的实施方案的示例性目的而非旨在限制本专利技术的范围。图1是本文所公开的示例性的Mo-100靶组件的三个部件的透视图；图2是图1所示的两个部件的组装的透视图；图3是图1所示的三个部件与其中装有所述部件的钽重物组装在一起的透视图；图4是示例性的组装的Mo-100靶组件的侧视图；图5是示例性的组装的Mo-100靶组件的顶视图；以及图6是示例性的组装的Mo-100靶组件的透视图。专利技术详述本专利技术的某些示例性的实施方案涉及靶组件，其包含装有用加速粒子轰击的Mo-100靶的靶托和与所述靶托接合的轰击靶。某些示例性的实施方案涉及用于组装和制备用加速粒子轰击的靶组件的方法。由于钼如果升温至高于400℃会与氧快速反应，因此金属钼靶的制备如果该方法需要升高温度的话，通常需要在惰性气氛下进行。替代惰性气氛，还可以施加还原气体混合物，例如氩气中的氢气，来避免钼氧化并使含在靶材料中的任何钼氧化物还原成钼金属。诸如钼等的难熔金属与其它材料的接合通常涉及复杂的多步过程。这氧的金属的焊接或钎焊通常需要对待接合的表面进行大范围的预处理(脱脂、喷砂、化学蚀刻、用合适的金属进行预涂层)和施加侵蚀性的有时是有毒的焊剂。Mo-100的任何焊接或钎焊仅能在除氧的状态下实现。本专利技术的示例性实施方案涉及制备靶系统的方法，所述靶系统由炉钎焊至高热传导性和高机械强度的基底材料的金属Mo-100本体组成。所述方法通常可包括以下步骤：1.使用机械设备将一定量的钼粉末压制成具有期望厚度和尺寸的压制的Mo-100板。2.在约1300℃至约2100℃的温度范围，将压制的Mo-100板在惰性或还原性气氛中烧结约2至约20小时。3.在约500℃至约1000℃的温度范围，在真空或者在惰性或还原性气氛中，在熔炉中使用钎料将烧结的板钎焊至基底材料上，所述基底材料由弥散强化铜复合材料制成，例如金属基复合合金(GLIDCOP是美国NorthAmericanHoganasHighAlloysLLC的注册商标，Hollsopple，PA)，所述钎料适于在烧结的Mo-100板和基底材料之间形成高机械强度、高热传导性和高延展性的结合带。本文所公开的示例性实施方案涉及制备用于产生Tc-99m的固体钼靶，产生Tc-99m是通过用16.5MeV质子，最高至，例如小型医用回旋加速器中130μA的射束电流辐照钼靶来产生的，所述小型医用回旋加速器例如(PETTRACE是美国theGeneralElectricCompanyCorp.的注册商标，Schenectady，NY，USA)的回旋加速器。与回旋加速器一起使用的合适的靶组件可包含外直径约30mm及厚度约1.3mm的示例性靶托。提供的示例性靶托具有直径20mm及深度约0.7mm的凹槽。将直径约18.5mm至约19.5mm及厚度约0.6mm的烧结的Mo-100圆盘放置在所述示例性靶托的凹槽内，并通过钎焊与靶托安全接合。用于制备装有烧结的Mo-100靶的示例性靶组件的示例性方法的第一步涉及制备Mo-100靶圆盘。使用圆柱形工具和模具组将选定量的可商购的Mo-100粉末转变成圆柱形圆盘。然后采用水压机施加压力至其中含有Mo-100粉末的圆柱形工具和模具组，由此将Mo-100粉末压制成压实的圆盘。将所述压实的Mo-100圆盘从模具上除去并转移至陶瓷容器用于进一步处理。例如，能够用硬化钢圆柱形工具和模具组制备20-mm直径的压实的圆盘，所述硬化钢圆柱形工具和模具组包含(1)具有凹槽的底座，其用于接收并放置直径20-mm间隔颗粒(spacerpellet)，所述底座被构造成用于接收并可拆卸接合具有直径20-mm的内孔的圆柱形套管，(2)圆柱形套管，以及(3)至少两个直径20-mm的间隔颗粒。合适的圆柱形工具和模具组的实例为来自AccessInternational(Livingston，NJ，USA)的直径20-mm的ID干压模具组。在两个间隔颗粒的上表面、下表面和侧面涂上少量的凡士林润滑剂。将其中一个间隔颗粒放置在底座的凹槽中，然后将圆柱形套管滑过间隔颗粒之后与底座接合。然后将适量的预先称重的浓缩Mo-100粉倒入圆柱形套管内的空腔中并夯实到位。用于制备直径20-mm的Mo-100圆盘的Mo-100粉末的合适量为约1.6g。合适的量还可为0.3g至3.0g，例如0.3g、0.5g、0.75g、1.0g、1.25g、1.5g、1.75g、2.0g、2.25g、2.5g、2.75g和3g。然后，将第二间隔颗粒插入至圆柱形套管内的空腔中直至静止在Mo-100粉末的顶部。然后将可与工具和模具组一起提供的活塞插入套管的空腔内来接合第二间隔颗粒的顶部，之后对活塞施加手压来使Mo-100粉末夹在两个间本文档来自技高网...

【技术保护点】
钼‑100靶组件，其包含：烧结的钼‑100圆盘；带有凹槽的靶托，所述凹槽具有用于在其中接收所述烧结的钼‑100圆盘的平整表面；以及其间的中间层，所述中间层包含所述烧结的钼‑100圆盘与所述靶托中所述凹槽的平整表面接合的钎焊合金。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.24 US 61/983,6671.钼-100靶组件，其包含：烧结的钼-100圆盘；带有凹槽的靶托，所述凹槽具有用于在其中接收所述烧结的钼-100圆盘的平整表面；以及其间的中间层，所述中间层包含所述烧结的钼-100圆盘与所述靶托中所述凹槽的平整表面接合的钎焊合金。2.如权利要求1所述的钼-100靶组件，其中所述靶托包含弥散强化铜复合材料。3.如权利要求1所述的钼-100靶组件，其中所述钎焊合金包含铜和磷。4.制备钼-100靶组件的方法，其包括：制备压制的钼-100圆盘；将所述压制的钼-100圆盘烧结；将所述烧结的钼-100圆盘钎焊在靶托中提供的凹槽中。5.如权利要求4所述的方法，其中制备所述压制的钼-100圆盘的步骤包括：将选定量的钼-100粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·K·蔡斯勒，维克特瑞·哈内马尔，肯尼斯·R·巴克利，
申请(专利权)人：TRIUMF国家实验室，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA