一种用于放射性核素制备的固体靶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于放射性核素制备的固体靶系统，包括：固体靶元件盒、顶靶系统、激光雷达定位系统、冷却系统和控制柜。其中，固体靶元件盒包括内外两个部分，内部为进行核素制备的靶元件，外部为屏蔽盒。固体靶系统内安装有顶靶系统，当核素制备完成后，顶靶系统会将固体靶元件盒顶至回收孔。激光雷达定位系统位于顶靶系统上方，其与控制柜进行电性连接，从而保证顶靶系统能准确地将靶元件盒顶落至回收孔。冷却系统配置在靶元件盒两侧，用于给固体靶元件降温。控制柜与直流伺服电动机电性连接，用于控制所述直流伺服电动机的工作状态。本发明专利技术操作方便，靶元件可承受高强度束流轰击，可生产更高产量、更多种类的核素。更多种类的核素。更多种类的核素。

【技术实现步骤摘要】
一种用于放射性核素制备的固体靶系统


[0001]本专利技术涉及放射性核素制备领域，特别涉及一种用于放射性核素制备的固体靶系统。

技术介绍

[0002]目前对于肿瘤治疗中的放射性核素制备主要采用加速器轰击靶板，通过靶面核反应来产生放射性核素，目前应用的大部分靶系统为液体靶系统，但是液体靶系统能制备的核素较少，已经不能满足当下临床对核素种类多样化的需求，现有的固体靶系统种类较少，且核素生产效率不高，因此采用一种高效率的固体靶系统来制备更多种类的医用放射性核素，从而扩充医用放射性核素的种类，已变成了当务之急。对现有的固体靶系统效率不高的原因进行分析，得到如下结论：现有的固体靶系统大多数是将固体靶元件放置在加速器内部，待粒子轰击固体靶元件结束之后再通过机械装置将固体靶元件从加速器内部取出以后放置在屏蔽盒中，最终将屏蔽盒转运至下一热室进行分离提纯。但由于加速器内部空间极其有限，所以限制了靶元件本身尺寸。又由于安放在加速器内部的靶元件没有冷却装置对其进行冷却，从而限制了其所能承受的束流强度，这对其产量造成了极大的限制。而将靶原件安放在加速器外部的固体靶系统中，尚未有采用循环冷却水对固体靶原件进行冷却的固体靶系统，且现有的大部分固体靶系统都没有实现对靶元件进行自动换靶，也是目前现有的固体靶系统效率不高的一个原因。
[0003]综合考虑上述技术缺陷，专利技术一种新的高效率固体靶系统对于增大医用放射性核素的产量和种类，为肿瘤患者带去更多希望是非常有必要的。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于放射性核素制备的固体靶系统，可提升放射性核素的制备效率和增加可制备的核素种类。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于放射性核素制备的固体靶系统，包括：包括待轰击固体靶元件盒、顶靶系统、激光雷达定位系统、控制柜、冷却系统、固定底座、工作台和连接法兰；所述待轰击固体靶元件盒位于固体靶系统的中心位置，所述待轰击固体靶元件盒背部引出三个管道，从上往下依次是上供水管道、排水管道、下供水管道，所述上供水管道和下供水管道连接至冷却系统的供水端，中间的排水管道连接至冷却系统的排水端；所述顶靶系统位于待轰击固体靶元件盒正后方，待所述待轰击固体靶元件被轰击完成后，所述顶靶系统将轰击完成的待轰击固体靶元件盒顶出，被顶出的待轰击固体靶元件盒落入到回收孔内；所述激光雷达定位系统用于将顶靶系统的位置信息实时传送给控制柜；所述控制柜与所述激光雷达定位系统电性连接，用于控制所述顶靶系统的工作状态，从而准确地将轰击完成的待轰击固体靶元件盒顶出至回收孔；
所述冷却系统采用冷却水对固体靶元件进行降温，冷却水从冷却系统的供水端流向固体靶元件，对固体靶元件进行降温后，再通过冷却系统的排水端流回冷却系统；所述固定底座与所述工作台采用导轨相连，工作台可在固定底座上前后滑动，所述待轰击固体靶元件盒、顶靶系统、激光雷达定位系统、冷却系统、控制柜均搭载于工作台上；所述连接法兰固定于加速器，将加速器的束流接引至固定靶系统。
[0006]进一步地，所述的待轰击固体靶元件盒有内外两层结构，内部结构为固体靶元件，固体靶元件的中心位置为参与反应的位置，固体靶元件的中心材料为无氧铜，通过更换固体靶元件的中心材料进而制备所需要的核素，固体靶元件中心以外的部分采用铂为材料，用于耐腐蚀和强酸；所述待轰击固体靶元件盒的外部结构为屏蔽盒，为核素生产过程提供真空环境，减少外部环境对核素生产的干扰。
[0007]进一步地，所述激光雷达定位系统使得顶靶系统的工作精度达到毫米量级，确保顶靶工作安全准确地完成。
[0008]进一步地，所述冷却系统包含温度计与流量计，对冷却水进行状态监测；冷却系统与所述待轰击固体靶元件盒采用第一电磁离合器连接，便于分离，且冷却系统使固体靶元件承受的热流密度，进而提高了核素生产效率。
[0009]进一步地，平移电机驱动工作台在固定底座上相对移动，固定底座与地面机械连接。
[0010]进一步地，所述连接法兰上有真空泵接口，使得核素制备环境为真空，且所述连接法兰与所述待轰击固体靶元件盒采用第二电磁离合器进行连接和分离。
[0011]进一步地，还包括备用固体靶元件盒，其放置在隔离板上，隔离板位于待轰击固体靶元件盒正上方。
[0012]进一步地，所述待轰击固体靶元件盒与备用固体靶元件盒的结构完全相同，在当前一个待轰击固体靶元件盒完成核素制备任务落入回收孔后，通过换靶伺服电机将隔离板向后撤出，从而使得备用固体靶元件盒通过两侧沟槽落入预定工作位置。
[0013]进一步地，所述冷却系统后方为顶针，顶针与其后方的支撑架机械连接，支撑架两侧安放导轨，支撑架可在导轨上前后滑动。
[0014]进一步地，所述支撑架上安装激光雷达定位系统，支撑架与激光雷达定位系统机械连接，支撑架下方配置丝杆，丝杆通过正转或反转带动支撑架前进和后退，丝杆后方与顶靶伺服电机连接，通过顶靶伺服电机带动丝杆正转或反转。
[0015]进一步地，所述控制柜包括控制器、Wi
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Fi模块和人机交互界面，信号控制站及相关控制按钮。
[0016]进一步地，所述激光雷达定位系统固定安装在支撑架上，会将顶针的实时位置传送给控制柜，从而准确地将固体靶元件盒顶至回收孔处。控制器通过继电器与所述伺服电机连接，用于控制所述伺服电机的工作状态。Wi
‑
Fi模块设置在所述箱体内，Wi
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Fi（行动热点）模块与控制器电性连接，信号控制站通过无线网络与所述Wi
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Fi模块无线连接。
[0017]进一步地，所述冷却系统包括水箱、排水管道、供水管道、流量计、齿轮泵、电机，其中供水管道有两组，两组供水管分别连接至所述待轰击固体靶元件盒的上接口和下接口，排水管道设有一组，该组排水管道连接至所述靶元件盒的中接口，齿轮泵与流量计安放于
所述冷却系统内部。
[0018]由上述可知，本专利技术具有顶靶系统，通过控制柜控制固体靶系统末端的伺服电动机的正反转及转速，进而通过丝杠传动使顶靶系统进行顶靶操作，其操作流程是使用顶针将固体靶元件盒顶出至回收孔，再由传送带送入热室。具体地，可以在控制板中加入PWM模块，以PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号的脉冲宽度来控制输出的电压及电流，进而控制伺服电动机的转速，使得顶靶系统完成相应动作，例如，当顶靶时，控制柜通过控制占空比从而使得丝杠旋转，进而推动顶针不断接近靶元件，当顶针接近靶元件时，冷却系统内部的电磁离合器会先断开，从而固体靶元件盒的冷却管道会和冷却系统的供水排水管道断开，并且控制柜自动调节占空比使得伺服电机速度降低，从而控制靶元件掉落时，落点处于回收孔内；当靶元件被顶出后，通过控制柜调节电流方向，从而使得伺服电机反转，带动丝杠反转，从而使得顶靶系统撤回，在快要触碰到末端时，控制占空比将速度降低，本专利技术由于加入了激光雷达定位系统，可将顶针实时位置传送回控制柜，从而使得顶靶系统可以准确回到初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于放射性核素制备的固体靶系统，其特征在于：包括待轰击固体靶元件盒、顶靶系统、激光雷达定位系统、控制柜、冷却系统、固定底座、工作台和连接法兰；所述待轰击固体靶元件盒位于固体靶系统的中心位置，所述待轰击固体靶元件盒背部引出三个管道，从上往下依次是上供水管道、排水管道、下供水管道，所述上供水管道和下供水管道连接至冷却系统的供水端，中间的排水管道连接至冷却系统的排水端；所述顶靶系统位于待轰击固体靶元件盒正后方，待所述待轰击固体靶元件被轰击完成后，所述顶靶系统将轰击完成的待轰击固体靶元件盒顶出，被顶出的待轰击固体靶元件盒落入到回收孔内；所述激光雷达定位系统用于将顶靶系统的位置信息实时传送给控制柜；所述控制柜与所述激光雷达定位系统电性连接，用于控制所述顶靶系统的工作状态，从而准确地将轰击完成的待轰击固体靶元件盒顶出至回收孔；所述冷却系统采用冷却水对固体靶元件进行降温，冷却水从冷却系统的供水端流向固体靶元件，对固体靶元件进行降温后，再通过冷却系统的排水端流回冷却系统；所述固定底座与所述工作台采用导轨相连，工作台可在固定底座上前后滑动，所述待轰击固体靶元件盒、顶靶系统、激光雷达定位系统、冷却系统、控制柜均搭载于工作台上；所述连接法兰固定于加速器，将加速器的束流接引至固定靶系统。2.根据权利要求1所述的一种用于放射性核素制备的固体靶系统，其特征在于，所述的待轰击固体靶元件盒有内外两层结构，内部结构为固体靶元件，固体靶元件的中心位置为参与反应的位置，固体靶元件的中心材料为无氧铜，通过更换固体靶元件的中心材料进而制备所需要的核素，固体靶元件中心以外的部分采用铂为材料，用于耐腐蚀和强酸；所述待轰击固体靶元件盒的外部结构为屏蔽盒，为核素生产过程提供真空环境，减少外部环境对核素生产的干扰。3.根据权利要求1所述的一种用于放射性核素制备的固体靶系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭学兵，韩旭，陈永华，刘鹏，卯鑫，魏江华，丁开忠，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：