專利名稱：低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬材料的鍍覆工藝領(lǐng)域，具體涉及一種低活性表面強(qiáng)放射源的制靶工藝。
放射源治療癌癥在1901年已被人們所采用，最初用鐳-226、鈷-60、銫-137，把放射源放入體內(nèi)進(jìn)行近距離治療，開始是由醫(yī)務(wù)人員用手裝源，此種方法只能操作低劑量率的放射源，對(duì)病人治療時(shí)間長(zhǎng)，療效差。后來發(fā)展到由機(jī)器往病人體內(nèi)裝源，稱其為后裝源。隨著科學(xué)的發(fā)展，自80年代末由荷蘭核通公司推出機(jī)電一體化的后裝源治療機(jī)，其特點(diǎn)是由計(jì)算機(jī)控制的高智能遙控操作。用于治療癌癥的放射源可做得體積小，活度大，目前國(guó)際上通用的放射源是φ1.12×6.5mm微型源，活度高達(dá)10Ci的銥-192。
我國(guó)引進(jìn)了此種治療機(jī)，由于其使用的源半衰期只有72天，需要經(jīng)常更換，但這種銥-192源，國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)，需進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。此種源生產(chǎn)難度大，要求高。因此種源直接與治療的臟器接觸，要求生產(chǎn)φ1.1×6.5mm的源表面放射性核素污染小于180Bg。用傳統(tǒng)的制靶工藝是很難達(dá)到這個(gè)要求的。使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)100Ci的源，照射后源芯表面放射粉末脫落高達(dá)22.5mCi，經(jīng)檢索與本發(fā)明最相近文獻(xiàn)為美國(guó)專利US4497874公開了在金屬鈷外層鍍上TiN+TiC層工藝，用于切削工具領(lǐng)域。日本非專利文獻(xiàn)，公開了用于治療腫瘤的銥-192源的生產(chǎn)工藝，在銥的表面鍍鉑層。以上文獻(xiàn)均與本發(fā)明有本質(zhì)的不同。
本發(fā)明的目的在于提供一種照射后源芯表面放射性粉末脫落極少，低活性表面強(qiáng)放射源的新型制靶工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下將直徑為0.5-1mm的銥絲用線切割機(jī)切成1-5mm長(zhǎng)度的銥粒，由于切下的銥粒切口有毛刺，再用100-400目的金鋼砂加直徑為5-10mm的瑪瑙球在球磨機(jī)上球磨24-72小時(shí)，把毛刺磨掉，將切口磨成園形，再用100目玻璃粉拋光，清洗液清洗，酒精脫水，氟里昂中清洗。
將清洗好的銥粒裝入網(wǎng)狀鍍膜裝置內(nèi)即大小為φ76×200mm壁上有φ0.3mm小孔的不銹鋼網(wǎng)滾筒內(nèi)，再將裝有銥粒的滾筒放入鍍膜機(jī)內(nèi)，進(jìn)行鍍膜，鍍膜機(jī)為日本進(jìn)口IPB30/30T型蒸發(fā)鍍膜機(jī)。本工藝采用蒸發(fā)沉積法進(jìn)行鍍膜，鍍膜機(jī)內(nèi)設(shè)有加熱裝置將Ti熔化，使其成為蒸氣，銥粒以5-10轉(zhuǎn)/分的速度不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)銥粒加熱到450-600℃時(shí)，先在銥粒上沉積約400-600A8的Ti。鈦層厚度可在鍍膜機(jī)上讀出。隨后按常規(guī)通入N2氣生成約0.5-1.5μm厚的TiN膜，再按常規(guī)通入C2H2氣生成約2.5μm-3.5μm厚的TiN+TiC復(fù)合膜。再通入N2，生成3-4μm TiN+TiC+TiN復(fù)合膜，鍍膜后的銥粒在300-450℃在H2氣氛中退火10-7天，在TiC晶格內(nèi)生成阻止銥原子擴(kuò)散的阻擋層(CH4)-。膜厚度均可由鍍膜機(jī)上讀出。鍍膜后的銥粒再按常規(guī)放入反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行照射，照射的中子通量為1×1014-1×1015n/cm2·S，照射時(shí)間為60-7天。取出放進(jìn)熱室分裝，焊接即可。
用此新工藝制造的銥源芯，表面層合金化，且具有抗輻照，耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合膜與銥基體相容性好，膜厚均勻。源芯表面低活性，生產(chǎn)100Ci的銥源其放射性粉末脫落只有2.95×10-3mCi，源表面擦拭劑量大大低于180Bg，完全符合標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明生產(chǎn)的源質(zhì)量好、成本低、3元/粒。對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)地放射性污染小，國(guó)際市場(chǎng)上售價(jià)為2000美元/粒。
本發(fā)明制造的后裝源提供給中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院，解放軍301醫(yī)院，307醫(yī)院等單位臨床試用，效果良好，達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品水平。此種工藝經(jīng)中國(guó)原子能科學(xué)研究院同位素研究所進(jìn)行試用，質(zhì)量完全符合要求。
本發(fā)明有如下實(shí)施例將φ0.7的銥絲用線切割機(jī)床切成φ0.7×4mm的銥粒，再用100目金鋼砂與φ5mm瑪瑙球10∶1在球磨機(jī)上球磨72小時(shí)，再用100目玻璃砂進(jìn)行拋光，經(jīng)清洗液清洗，酒精脫水，再用氟里昂清洗，最后將銥粒裝入φ76×200mm具有φ0.3mm小孔的不銹鋼網(wǎng)滾筒內(nèi)，再將裝有銥粒的滾筒放入鍍膜機(jī)內(nèi)進(jìn)行鍍膜。鍍膜機(jī)內(nèi)加熱裝置將Ti熔化，形成Ti蒸氣，滾筒以5轉(zhuǎn)/分速度不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)銥粒加熱到450℃時(shí)，在銥粒上沉積500A0的Ti，可由鍍膜機(jī)上讀出。再按常規(guī)通入N2氣，生成1μm厚TiN膜，再按常規(guī)通入C2H2氣生成2.5μm厚TiN+TiC。再通入N2，生成3μm TiN+TiC+TiN復(fù)合膜，鍍膜后的銥粒在350℃在H2氣氛中退火7天，在TiC晶格內(nèi)生成阻止銥原子擴(kuò)散的阻擋層(CH4)-。鍍膜后的銥粒按常規(guī)放入反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行照射，在重水堆中，中子通量為1×1014n/cm2·S的條件下照射60天，然后取出分裝即可。銥粒源芯，經(jīng)60天輻照后出堆，在做源前需要對(duì)源芯進(jìn)行20分鐘超聲波清洗，對(duì)于100Ci的源芯進(jìn)行清洗的結(jié)果表明，清洗下來的放射性只有2.95×10-3mCi。
為了模擬堆照銥粒源芯，膜與基體抗熱沖擊性能將鍍TiN+TiC+TiN復(fù)合膜的銥粒，在空氣中500℃保溫退火4個(gè)月，為模擬停、開堆銥粒溫度的變化，把經(jīng)過500℃退火4個(gè)月的銥粒迅速取出，由500℃降到室溫，然后在電子探針上放大3000倍觀察，膜與基體仍然結(jié)合完好，證實(shí)用此工藝鍍的膜與基體相容性好，抗熱沖擊。
權(quán)利要求
1.一種低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝，包括銥絲的切割、球磨、清洗、鍍膜工序，其特征在于將銥粒裝入真空鍍膜機(jī)的鍍膜裝置內(nèi)，慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，采用蒸發(fā)沉積法在銥粒表面鍍TiN+TiC+TiN復(fù)合膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝，其特征在于鍍膜時(shí)銥粒加熱的溫度是450-600℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝，其特征在于銥粒被加熱后先在表面沉積400-600A8的鈦層，隨后按常規(guī)通入N2氣，生成0.5-1.5μm厚的TiN膜，再按常規(guī)通入C2H2氣，生成約2.5-3.5μm厚的TiN+TiC復(fù)合膜，再通入N2，生成3-4μmTiN+TiC+TiN復(fù)合膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝，其特征在于鍍膜后的銥粒在300-450℃在H2氣氛中退火10-7天，在TiC晶格內(nèi)生成阻止銥原子擴(kuò)散的阻擋層(CH4)-
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低活性表面強(qiáng)放射源制靶工藝，其特征在于網(wǎng)狀鍍膜裝置在鍍膜機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為5-10轉(zhuǎn)/分。
全文摘要
本發(fā)明是一種低活性表面強(qiáng)放射源的制靶工藝，經(jīng)切割、拋光、清洗后，使用蒸發(fā)沉積法在銥粒表面鍍上TiN+TiC+TiN復(fù)合膜，并使膜與基體材料合金化。此新工藝制做的銥源芯表面上鍍的復(fù)合膜與基體材料結(jié)合緊密，抗輻射，耐高溫，低活性。照射后，源芯表面放射性粉末脫落極少，符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明生產(chǎn)的銥粒成本低，質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)C23C14/24GK1099813SQ94105880
公開日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1994年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月1日
發(fā)明者山常起 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院