專利名稱：具有分隔屏蔽的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本文描述的本發(fā)明實(shí)施例涉及同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，并且更具體來說，涉及可在相對受限的空間、如醫(yī)院房間中安全使用的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
放射性同位素(又稱作放射性核素)在醫(yī)學(xué)治療、成像和研究中具有若干應(yīng)用以及具有不是醫(yī)學(xué)關(guān)聯(lián)的其它應(yīng)用。產(chǎn)生放射性同位素的系統(tǒng)通常包括具有圍繞加速室的磁軛的粒子加速器、如回旋加速器。加速室可包括相互間隔開的相對極頂(pole top)。電場和磁場可在加速室中生成，以便沿極間的螺旋狀軌道加速和引導(dǎo)帶電粒子。為了產(chǎn)生放射性同位素，回旋加速器形成帶電粒子的束，并且定向粒子束離開加速室并朝向具有靶材料的靶系統(tǒng)。粒子束入射到靶材料上，由此生成放射性同位素。在同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的操作期間，可在靶系統(tǒng)內(nèi)和分離地在回旋加速器內(nèi)生成大量輻射(即，對附近個體有害健康的輻射水平)。例如，針對靶系統(tǒng)，當(dāng)束入射到靶材料時可生成來自中子和伽馬射線的輻射。針對回旋加速器，加速室中的離子可與其中的氣體粒子碰撞，并且變成不再受加速室內(nèi)的電場和磁場影響的中性粒子。這些中性粒子又可與加速室的壁碰撞，并且產(chǎn)生二次伽馬輻射。為了保護(hù)附近個體免受輻射(例如，醫(yī)院的員工或患者)，同位素產(chǎn)生系統(tǒng)可使用屏蔽來衰減或阻擋輻射。在一些常規(guī)同位素產(chǎn)生系統(tǒng)中，通過添加圍繞回旋加速器和靶系統(tǒng)兩者的大量屏蔽解決了輻射泄漏。但是，大量屏蔽對于將要放置同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的房間會是成本高并且是過于笨重的。作為大量屏蔽的備選或補(bǔ)充，同位素產(chǎn)生系統(tǒng)可位于特殊設(shè)計(jì)的房間中。例如，回旋加速器和靶系統(tǒng)可處于獨(dú)立房間中或者具有分隔兩者的大墻壁。但是，設(shè)計(jì)用于同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的特殊房間產(chǎn)生新的難題，特別是對于最初不是預(yù)計(jì)用于放射性同位素產(chǎn)生的先前存在房間。輻射泄漏所呈現(xiàn)的又一個難題是例如在同位素產(chǎn)生系統(tǒng)被更換或移動到另一個位置時如何將其移開。使同位素產(chǎn)生系統(tǒng)停止使用包括安全地拆卸該系統(tǒng)，并且移開和貯藏放射性部件和材料。另一個顧慮是凈化同位素產(chǎn)生系統(tǒng)曾經(jīng)所在的房間。在一些情況下， 房間的原始支承結(jié)構(gòu)、如地板、天花板和墻壁必須去除，因?yàn)橹С薪Y(jié)構(gòu)受到放射性污染。這種停止使用和凈化過程會是成本高并且費(fèi)時的。
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因此，需要降低對附近區(qū)域或房間中的個體的輻射暴露量的方法、回旋加速器和同位素產(chǎn)生系統(tǒng)。此外，需要可比已知系統(tǒng)更易于停止使用的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
按照一個實(shí)施例，提供一種同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其包括具有圍繞加速室的磁軛的回旋加速器。回旋加速器配置成定向來自加速室的粒子束通過磁軛。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括在磁軛附近定位的靶系統(tǒng)。靶系統(tǒng)配置成保持靶材料，并且包括在磁軛與靶位置之間延伸的輻射屏蔽。輻射屏蔽的大小和形狀配置成衰減從靶材料朝向磁軛發(fā)射的伽馬射線和中子射線。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括從加速室延伸到靶位置的束通道。束通道至少部分由磁軛以及靶系統(tǒng)的輻射屏蔽形成。按照另一個實(shí)施例，提供一種包括具有支承在平臺上的底座的回旋加速器的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)?；匦铀倨靼▏@加速室的磁軛?；匦铀倨髋渲贸啥ㄏ騺碜约铀偈业牧Ｗ邮ㄟ^磁軛。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括位于平臺上并且與磁軛相鄰的靶系統(tǒng)。靶系統(tǒng)配置成將靶材料保持在靶位置。粒子束入射到靶材料上。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括從加速室延伸到靶位置的束通道。束通道至少部分由磁軛和靶系統(tǒng)形成。束通道沿與平臺相交的射束軸延伸。在又一個實(shí)施例中，提供一種使位于機(jī)構(gòu)的房間中的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)停止使用的方法。該方法包括提供一種包括具有支承在平臺上的底座的回旋加速器的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)。平臺由房間地板來支承。回旋加速器配置成沿束通道將粒子束定向到靶系統(tǒng)。靶系統(tǒng)位于平臺上，與磁軛相鄰。束通道沿與平臺相交的射束軸延伸。該方法還包括從平臺移開靶系統(tǒng)以及從機(jī)構(gòu)的地板移開平臺。


圖1是按照一個實(shí)施例形成的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的框圖。圖2是按照一個實(shí)施例的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的示意側(cè)視圖。圖3是自圖2所示同位素產(chǎn)生系統(tǒng)上方的平面圖。圖4是按照一個實(shí)施例形成的磁軛的透視圖。圖5是按照一個實(shí)施例形成的回旋加速器的側(cè)視圖。圖6是圖5所示回旋加速器的一部分的放大側(cè)視圖。圖7是與圖2的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)配合使用的靶區(qū)域的示意側(cè)視圖。圖8是按照一個實(shí)施例形成的、具有處于閉合位置的殼體的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的透視圖。圖9是當(dāng)殼體處于開啟位置時的圖8的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的透視圖。圖10是按照另一個實(shí)施例形成的、可與圖8所示同位素產(chǎn)生系統(tǒng)配合使用的回旋加速器的側(cè)視圖。圖11是按照一備選實(shí)施例形成的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的示意側(cè)視圖。圖12是按照一個實(shí)施例、用于使同位素產(chǎn)生系統(tǒng)停止使用的方法的框圖。
具體實(shí)施方式
圖1是按照一個實(shí)施例形成的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括具有若干子系統(tǒng)的回旋加速器102，子系統(tǒng)包括離子源系統(tǒng)104、電場系統(tǒng)106、磁場系統(tǒng)108和真空系統(tǒng)110。在回旋加速器102的使用期間，帶電粒子通過離子源系統(tǒng)104放置于或者注入回旋加速器102中。磁場系統(tǒng)108和電場系統(tǒng)106生成在產(chǎn)生帶電粒子的粒子束112中相互合作的相應(yīng)場。如圖1所示，系統(tǒng)100具有抽取系統(tǒng)115以及包括靶材料116的靶系統(tǒng)114。靶系統(tǒng)114可放置成與回旋加速器102相鄰。為了生成同位素，粒子束112由回旋加速器102通過抽取系統(tǒng)115沿束傳輸通路或束通道117來定向，并且定向到靶系統(tǒng)114中，以使得粒子束112入射到位于對應(yīng)靶位置120的靶材料116上。當(dāng)采用粒子束112來照射靶材料116 時，可生成來自中子和伽馬射線的輻射。系統(tǒng)100可具有獨(dú)立靶材料116A-C所在的多個靶位置120A-C。移位裝置或系統(tǒng) (未示出)可用于使靶位置120A-C相對于粒子束112移位，以使得粒子束112入射到不同靶材料116上。也可在移位過程期間保持真空。備選地，回旋加速器102和抽取系統(tǒng)115 可以不是僅沿一個通路來定向粒子束112，而是可沿每個不同靶位置120A-C的唯一通路來定向粒子束112。此外，束通道117從回旋加速器102到靶位置120基本上是線性的，或者備選地，束通道117可以沿其中的一個或多個點(diǎn)是彎曲或轉(zhuǎn)彎的。例如，橫靠束通道117放置的磁體可配置成沿不同通路來重新定向粒子束112。在美國專利號6，392，246,6, 417，634,6, 433，495和7，122，966以及在美國專利申請公布號2005/(^83199中描述了同位素產(chǎn)生系統(tǒng)和/或具有上述子系統(tǒng)的一個或多個的回旋加速器的示例，通過引用將其全部完整地并入。在美國專利號5，521，469,6, 057，655 以及在美國專利申請公布號2008/0067413和2008/0258653中還提供了附加示例，通過引用將其全部完整地并入。此外，在共同待決美國專利號12/435，903、12/435，949和 12/435，931中還描述了可與本文所述實(shí)施例配合使用的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)和/或回旋加速器，通過引用將其全部完整地并入。系統(tǒng)100配置成產(chǎn)生可在醫(yī)學(xué)成像、研究和治療中使用、而且還用于不是醫(yī)學(xué)相關(guān)的其它應(yīng)用、如科研或分析的放射性同位素(又稱作放射性核素)。當(dāng)用于醫(yī)學(xué)用途、例如核醫(yī)學(xué)(NM)成像或正電子發(fā)射斷層掃描(PET)成像時，放射性同位素又可稱作指示劑。 作為舉例，系統(tǒng)100可生成質(zhì)子，以便制作液體形式的同位素、作為CO2的11C同位素以及作為NH3的13N同位素。用于制作這些同位素的靶材料116可富含18O水、天然14N2氣體、 lfiO水以及1N2氣體。系統(tǒng)100還可生成質(zhì)子或氘核，以便產(chǎn)生15O氣體(氧、二氧化碳和一氧化碳)以及1力標(biāo)記水。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)100使用1H-技術(shù)，并且使帶電粒子達(dá)到低能量(例如，大約 7.8MeV)，其中束電流大約為10-30μΑ。在這類實(shí)施例中，負(fù)氫離子被加速并且通過回旋加速器102來引導(dǎo)，并且引導(dǎo)到抽取系統(tǒng)115中。然后，負(fù)氫離子可撞擊抽取系統(tǒng)115的剝離箔(stripping foil)(未示出)，由此去除電子對，并且使粒子成為正離子力+。但是，在備選實(shí)施例中，帶電粒子可以是正離子，例如1H^2H+和％e+。在這類備選實(shí)施例中，抽取系統(tǒng) 115可包括靜電導(dǎo)向器，靜電導(dǎo)向器創(chuàng)建將粒子束引導(dǎo)向靶材料116的電場。系統(tǒng)100可包括冷卻系統(tǒng)122，冷卻系統(tǒng)122將冷卻流體或工作流體傳輸?shù)讲煌到y(tǒng)的多種組件，以便吸收由相應(yīng)組件所生成的熱量。系統(tǒng)100還可包括控制系統(tǒng)118，控制系統(tǒng)118可由技術(shù)人員用于控制多種系統(tǒng)和組件的操作。控制系統(tǒng)118可包括接近或遠(yuǎn)離回旋加速器102和靶系統(tǒng)114定位的一個或多個用戶接口。雖然圖1中未示出，但是系統(tǒng) 100還可包括用于回旋加速器102和靶系統(tǒng)114的一個或多個輻射屏蔽和/或磁屏蔽。系統(tǒng)100可產(chǎn)生預(yù)定量或批量的同位素，例如供醫(yī)學(xué)成像或治療中使用的單獨(dú)劑量。系統(tǒng)100對上述示范同位素形式的產(chǎn)生容量可以是在少于大約10分鐘對18F_在20 μ A 的50mCi以及大約30分鐘對11CO2在30 μ A的300mCi。另外，系統(tǒng)100可使用相對已知同位素產(chǎn)生系統(tǒng)的降低空間量，使得系統(tǒng)100具有允許系統(tǒng)100保持在受限空間中的大小、形狀和重量。例如，系統(tǒng)100可符合最初不是為例如醫(yī)院或臨床環(huán)境中的粒子加速器來構(gòu)建的先前存在房間。因此，回旋加速器102、抽取系統(tǒng)115、靶系統(tǒng)114以及冷卻系統(tǒng)122的一個或多個組件可保持在其大小和形狀配置成裝入在受限空間的共同殼體124中。作為一個示例，殼體IM所使用的總體積可以是2m3。殼體 124的可能尺寸可包括大約2. 2m的最大寬度、大約1. 7m的最大高度以及大約1. 2m的最大深度。殼體和其中的系統(tǒng)的組合重量可以大約為10000kg。但是，本文所述的實(shí)施例并不局限于上述大小和重量，而是可具有更大的大小和重量。殼體IM可由聚乙烯(PE)和鉛(Pb) 來制造，并且具有配置成衰減來自回旋加速器102的中子通量和伽馬射線的厚度。例如，殼體IM沿衰減中子和伽馬通量的殼體124的預(yù)定部分可具有至少大約IOmm的厚度(在圍繞回旋加速器102的內(nèi)表面與殼體124的外表面之間所測量)。系統(tǒng)100可配置成將帶電粒子加速到預(yù)定能級。例如，本文所述的一些實(shí)施例將帶電粒子加速到大約ISMeV或以下的能量。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)100將帶電粒子加速到大約16. 5MeV或以下的能量。在具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100將帶電粒子加速到大約9. 6MeV或以下的能量。在更具體實(shí)施例中，系統(tǒng)100將帶電粒子加速到大約7. SMeV或以下的能量。圖2和圖3分別是按照一個實(shí)施例形成的同位素產(chǎn)生(IP)系統(tǒng)300的示意側(cè)視圖和示意頂視圖。IP系統(tǒng)300包括具有磁軛202的回旋加速器200，并且還包括靶系統(tǒng)302， 靶系統(tǒng)302包括輻射屏蔽306以及位于輻射屏蔽306中的靶區(qū)域308。磁軛202包括加速室206，其中生成粒子束312并且定向通過磁軛202，以及沿束通道314定向到靶區(qū)域308。 束通道314至少部分由磁軛202和輻射屏蔽306來形成。雖然未示出，但是IP系統(tǒng)300可包括抽取系統(tǒng)，以便于去除和定向來自回旋加速器200的粒子束312。又如圖所示，回旋加速器200和靶系統(tǒng)302可裝入共同殼體305中。在一些實(shí)施例中，IP系統(tǒng)300還包括獨(dú)立平臺220(圖2)，平臺220置于IP系統(tǒng)300所在的區(qū)域的地板或地面313上?；匦铀倨?00、靶系統(tǒng)302和殼體305可置于平臺220上。例如，回旋加速器200可包括至少部分支承在平臺220上的底座315。底座315可由磁軛202來形成， 或者可以是殼體305的一部分。底座315還可包括定位在磁軛202與平臺220之間的真空泵276。真空泵276可配置成保持加速室206、束通道314和靶區(qū)域308中的抽空狀態(tài)。本文所述的實(shí)施例包括分隔的屏蔽系統(tǒng)，其中在回旋加速器200中生成的輻射至少部分由磁軛202來衰減，并且在靶區(qū)域308中生成的輻射至少部分由輻射屏蔽306來衰減。當(dāng)帶電粒子被加速并且沿加速室206中的預(yù)定通路引導(dǎo)時，加速室206中的離子可與其中的氣體粒子碰撞，并且變成不再受電場和磁場影響的中性粒子。中性粒子可沿磁軛202 的中平面232(圖4)并且圍繞其中的加速室206的周邊噴射。攔截面板(未示出)可定位在加速室206中，以便于捕獲中性粒子。
圖2和圖3示出若干點(diǎn)，其中粒子可與磁軛202進(jìn)行碰撞并且生成中子和伽馬輻射。伽馬射線按照各向同性方式(即，按照球面方式離開對應(yīng)點(diǎn))(Κ1)從對應(yīng)發(fā)射。 磁軛202的尺寸的大小可配置成衰減加速室206中的伽馬射線的輻射。例如，常規(guī)磁軛的尺寸通常由形成加速室中的粒子束所需的預(yù)期磁場來確定。但是，磁軛202的尺寸可比形成預(yù)期磁場所需的要厚。磁軛202的附加厚度可便于衰減從加速室206發(fā)射的輻射。此外， 回旋加速器200可工作在產(chǎn)生較低量的中性粒子的低能量處。例如，IP系統(tǒng)300可使帶電粒子達(dá)到大約9. 6MeV、或者更具體為7. SMeV或以下的能級。對于靶系統(tǒng)302，靶區(qū)域308包括靶材料所在的靶位置340 (圖7所示)。當(dāng)粒子束312入射到靶材料時，來自伽馬射線和中子的輻射可從靶材料以及從靶材料附近的輔助組件來生成和發(fā)射。此外，當(dāng)中子與靶系統(tǒng)302中的物質(zhì)交互作用時，發(fā)射的中子還可生成伽馬射線。因此，輻射屏蔽306配置成衰減輻射。靶區(qū)域308可在輻射屏蔽306的幾何中心附近定位。作為一個示例，靶區(qū)域308 可位于輻射屏蔽306中的預(yù)定位置，以使得IP系統(tǒng)300的外邊界301具有小于預(yù)期值的劑量率(例如，小于大約4ySv/h或者小于大約2ySv/h)。“外邊界”包括當(dāng)IP系統(tǒng)300處于正常操作時可由用戶接觸的IP系統(tǒng)300的外表面。例如，外邊界301在圖3中示為殼體 305的外表面301。但是，在備選實(shí)施例中，外邊界301可以是輻射屏蔽306的外表面或者回旋加速器200的外表面205。因此，如果存在殼體305，則劑量率可從外表面301來測量， 或者備選地，如果不存在殼體，則可從外表面205和304來測量。磁軛202和輻射屏蔽306可包括配置成衰減從對應(yīng)區(qū)域發(fā)射的輻射的不同材料成分。例如，磁軛202可由鐵來形成。形成磁軛202的材料的尺寸可增加，以便衰減從加速室 206中發(fā)射的輻射。另一方面，輻射屏蔽306可具有不同材料成分，其中包括不同材料的獨(dú)立層或結(jié)構(gòu)。例如，輻射屏蔽306可包括第一或內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu)320以及圍繞第一屏蔽結(jié)構(gòu)320 的第二或外屏蔽結(jié)構(gòu)322。第一屏蔽結(jié)構(gòu)320可直接圍繞靶區(qū)域308，并且可配置成衰減從其中發(fā)射的伽馬輻射。在一個示例中，第一屏蔽結(jié)構(gòu)320包括由大部分鉛(Pb)和接近純鉛 (Pb)形成的籠。但是，配置成衰減伽馬輻射的其它材料可與第一屏蔽結(jié)構(gòu)320 —起使用。第二屏蔽結(jié)構(gòu)322可圍繞第一屏蔽結(jié)構(gòu)320，并且可配置成衰減從靶區(qū)域308發(fā)射的中子以及伽馬射線，并且還衰減由中子捕獲所生成的伽馬射線。第二屏蔽結(jié)構(gòu)322可具有球面形狀。組成第二屏蔽結(jié)構(gòu)322的材料成分的大多數(shù)可包括聚乙烯。其它材料可包括較少量的硼和鉛(Pb)。在一個具體實(shí)施例中，第二屏蔽結(jié)構(gòu)322包括大約80%的聚乙烯 (包括3%的硼)和大約20%的鉛(Pb)。但是，其它元素或材料可包含在第一屏蔽結(jié)構(gòu)和第二屏蔽結(jié)構(gòu)320、322的材料成分中。如圖2和圖3所示，靶系統(tǒng)302可鄰近磁軛202定位。如本文所使用，當(dāng)靶系統(tǒng) 302和磁軛202相互接近或靠近而兩者之間沒有很大距離或間距時，靶系統(tǒng)302和磁軛202 彼此“相鄰”。例如，在所示實(shí)施例中，輻射屏蔽306的一部分的形狀可符合屏蔽接納切口或凹口沈2 (圖4所示)。更具體來說，輻射屏蔽306的一部分的形狀可與屏蔽接納凹口沈2 的形狀一致。此外，外表面304和205可相互直接鄰接。但是，在靶系統(tǒng)302與磁軛202相鄰的其它實(shí)施例中，外表面205可以沒有形成屏蔽接納凹口沈2。外表面304和205而是仍然可沿例如外表面304和205的平面部分相互直接鄰接。在備選實(shí)施例中，靶系統(tǒng)302和磁軛202可彼此相鄰，其中在外表面304與205之間僅具有小間距(例如，小于大約25厘米或者小于大約10厘米)。但是，在備選實(shí)施例中， 靶系統(tǒng)302和磁軛202不是彼此相鄰，而可以是分隔半米或數(shù)米。又如圖2所示，輻射屏蔽306可具有從靶區(qū)域308延伸到外表面304的徑向厚度 Tro徑向厚度Tk可配置成使得外表面304經(jīng)受最多有限劑量率。如圖所示，徑向厚度1\可具有變化長度或尺寸。例如，徑向厚度Tk可具有在靶區(qū)域308與平面220或地面313之間延伸的縮減部分325。輻射屏蔽306的其余部分可具有基本相等的徑向厚度Τκ。例如，在靶系統(tǒng)302置于平臺220上或者備選地直接置于地面313上的情況下，可使用輻射屏蔽306 的縮減部分325。平臺220可包括材料(例如，混凝土)，并且具有配置成吸收來自回旋加速器200和靶系統(tǒng)302中的至少一個的輻射泄漏的厚度Tc。束通道314至少部分由磁軛202以及靶系統(tǒng)302的輻射屏蔽306來形成。在所示實(shí)施例中，束通道314可基本上是線性的，如圖2和圖3所示。備選地，束通道314可以沿其中具有曲線或急轉(zhuǎn)彎。例如，在備選實(shí)施例中，磁體可橫靠束通道來放置，并且配置成沿不同通路來定向或重新定向粒子束312。此外，束通道可具有截面直徑Dbp和距離或長度L。 直徑Dbp和長度L的大小和形狀配置成降低從靶材料發(fā)出并且進(jìn)入束通道314的中子量，以便顯著降低或消除重新進(jìn)入加速室206的任何中子。長度L可從加速室206的內(nèi)表面到靶位置340(圖7)來測量。在一些實(shí)施例中，長度L是在大約0.5米與大約1.5米之間。另夕卜，雖然未示出，但是束通道314可由除了形成磁軛202和輻射屏蔽306的材料之外的材料所形成的管道或?qū)Ч軄硇纬?。針對圖2，粒子束312和束通道314可沿射束軸330延伸。射束軸330可至少部分向下、即朝地面或地板313定向。在一些實(shí)施例中，射束軸330可與平臺220相交。在這類實(shí)施例中，當(dāng)IP系統(tǒng)300將要停止使用并且當(dāng)IP系統(tǒng)300所在的機(jī)構(gòu)的房間將要凈化時， 殼體305、回旋加速器200和靶系統(tǒng)302可從平臺220移開。然后，平臺220則可按照受控方式(即，按照關(guān)于移開放射性材料的安全標(biāo)準(zhǔn))從機(jī)構(gòu)移開。因此，平臺220可保護(hù)或防止移開房間內(nèi)的先前存在支承結(jié)構(gòu)。例如，通過使用平臺220，諸如天花板、地板和墻壁之類的其它支承結(jié)構(gòu)可保持在房間內(nèi)。圖4-7更詳細(xì)地描述IP系統(tǒng)300及其組件。圖4是按照一個實(shí)施例形成的磁軛 202的透視圖。磁軛202相對于X軸、Y軸和Z軸來取向。在一些實(shí)施例中，磁軛202相對于重力Fg垂直地取向。磁軛202具有軛體204，軛體204可圍繞中心軸236基本上是圓形的，中心軸236與Z軸平行地貫穿軛體204的中心。軛體204可由鐵和/或另一種鐵磁材料來制造，并且其大小和選擇可配置成產(chǎn)生預(yù)期磁場。軛體204具有繞中心軸236周向彎曲的徑向部分222。徑向部分222具有延伸寬度W1的外徑向表面223。徑向表面223的寬度W1可在軸向沿中心軸236延伸。當(dāng)軛體204 垂直取向時，徑向部分222可具有頂端和底端212、214，軛體204的直徑Dy在它們之間延伸。 軛體204還可具有由軛體204的厚度T1來分隔的相對側(cè)208和210。各側(cè)208和210分別具有對應(yīng)側(cè)表面209和211 (側(cè)表面209如圖5所示)。側(cè)表面209和211可相互基本上平行地延伸，并且可基本上是平面的(即，沿X和Y軸所形成的平面)。徑向部分222通過分別具有角表面217和219的角或過渡區(qū)216和218連接到側(cè)208和210。(過渡區(qū)218和角表面219如圖5所示。)角表面217和219從徑向表面223彼此相背延伸，并且朝中心軸236延伸到對應(yīng)側(cè)表面211和209。徑向表面223、側(cè)表面209和211以及角表面217和219共同形成軛體204的外表面205 (圖5)。軛體204可具有通向軛體204的若干切口、凹口或通道。例如，軛體204的外表面 205可形成屏蔽接納凹口沈2，凹口 262的大小和形狀配置成接納來自靶系統(tǒng)302 (圖2)的輻射屏蔽306。如圖所示，屏蔽接納凹口 262具有沿中心軸236延伸的寬度W2。在所示實(shí)施例中，屏蔽接納凹口 262向內(nèi)彎曲到徑向部分222中，并且通過厚度T1朝中心軸236彎曲。 雖然圖4中未示出，但是束通道314可通過徑向部分222延伸到接近屏蔽接納凹口沈2。因此，寬度W1小于寬度W2。另外，屏蔽接納凹口 262可具有曲率半徑，其中心(表示為點(diǎn)C)在外表面205外部。點(diǎn)C可表示靶位置340(圖7)的近似位置。在備選實(shí)施例中，屏蔽接納凹口 262可具有配置成接納輻射屏蔽的其它尺寸。此外，在其它實(shí)施例中，軛體204可以沒有屏蔽接納凹口 262，但可放置在輻射屏蔽附近。又如圖所示，軛體204可形成泵接納(PA) 空腔282，空腔282的大小和形狀配置成接納真空泵276 (圖2)。圖5是按照一個實(shí)施例形成的回旋加速器200的側(cè)視圖?；匦铀倨?00包括以上針對圖2-4所述的磁軛202。如圖5所示，軛體204可分為定義它們之間的加速室206的相對軛段2 和230。軛段2 和230配置成沿磁軛202的中平面232放置成彼此相鄰。 回旋加速器200可置于平臺220上，平臺220配置成支承回旋加速器200的重量。平臺220 可以是例如房間的地板或者由地板支承的材料(例如，水泥)的附加板層。中心軸236與中平面232垂直地貫穿側(cè)表面209與211之間的軛體204的中心。加速室206具有位于中平面232與中心軸236的相交處的中心區(qū)域238。在一些實(shí)施例中，中心區(qū)域238處于加速室206的幾何中心。又如圖所示，磁軛202包括在中心軸236上方延伸的上部231以及在中心軸236下方延伸的下部233。軛段2 和230分別包括在加速室206中的中平面232上彼此相對的極248和 250。極248和250可通過極隙G相互分隔。當(dāng)回旋加速器200進(jìn)行操作時，極隙G的大小和形狀配置成產(chǎn)生預(yù)期磁場。此外，極隙G可基于用于去除加速室中的粒子的預(yù)期傳導(dǎo)率來確定大小和形狀。作為一個示例，在一些實(shí)施例中，極隙G可以為3cm。極248包括極頂252，并且極250包括面向極頂252的極頂254。在所示實(shí)施例中，回旋加速器200是同步回旋加速器，其中極頂252和2M各形成小丘和低谷(未示出) 的扇形區(qū)(sector)的布置。小丘和低谷彼此交互，以便產(chǎn)生用于聚焦帶電粒子的通路的磁場。軛段2 或230還可包括射頻(RF)電極(未示出)，其中包括位于對應(yīng)低谷中的空心 D字型。RF電極相互合作，并且形成包括調(diào)諧到預(yù)定頻率(例如，100MHz)的電感元件和電容元件的共振系統(tǒng)。RF電極系統(tǒng)可具有高頻發(fā)電機(jī)(未示出)，高頻發(fā)電機(jī)可包括與一個或多個放大器進(jìn)行通信的頻率振蕩器。RF電極系統(tǒng)在RF電極與地之間創(chuàng)建交流電位。回旋加速器200還包括位于加速室206之中或附近的磁體部件沈0。磁體部件沈0 配置成便于產(chǎn)生具有極248和250的磁場，以便沿預(yù)期路徑來定向帶電粒子。磁體部件沈0 包括跨過中平面232相互間隔開距離D1的一對相對電磁線圈264和沈6。電磁線圈264和 266可以是例如銅合金電阻線圈。備選地，電磁線圈264和266可以是鋁合金。電磁線圈可以基本上是圓形，并且圍繞中心軸236延伸。軛段2 和230可分別形成為其大小和形狀配置成分別接納對應(yīng)電磁線圈264和沈6的電磁線圈空腔268和270。又如圖5所示，回旋加速器200可包括室壁272和274，室壁272和274將電磁線圈264和266與加速室206 分隔，并且便于將電磁線圈264和266保持到位。
加速室206配置成允許帶電粒子、如1F離子在其中沿圍繞中心軸236螺旋地盤繞并且基本上保持沿著中平面232的預(yù)定彎曲通路來加速。帶電粒子最初放置在中心區(qū)域 238附近。當(dāng)激活回旋加速器200時，帶電粒子的通路可圍繞中心軸環(huán)行。在所示實(shí)施例中，回旋加速器200是同步回旋加速器，并且因此，帶電粒子的軌道具有圍繞中心軸236彎曲的部分以及更為線性的部分。但是，本文所述的實(shí)施例并不局限于同步回旋加速器，而是還包括其它類型的回旋加速器和粒子加速器。如圖5所示，當(dāng)帶電粒子圍繞中心軸236環(huán)行時，帶電粒子可在加速室206的上部231自頁面向外投射，并且在加速室206的下部233 向頁面中延伸。當(dāng)帶電粒子圍繞中心軸236環(huán)行時，在帶電粒子的軌道與中心區(qū)域238之間延伸的半徑R增加。當(dāng)帶電粒子沿軌道到達(dá)預(yù)定位置時，帶電粒子定向到抽取系統(tǒng)(未示出)中或者通過抽取系統(tǒng)，并且離開回旋加速器200。在形成粒子束312(圖2~)之前和期間，加速室206可處于抽空狀態(tài)。例如，在創(chuàng)建粒子束之前，加速室206的壓力可大約為1X10_7毫巴。當(dāng)激活粒子束并且H2氣體流經(jīng)位于中心區(qū)域238的離子源(未示出)時，加速室206的壓力可大約為2X10_5毫巴。真空泵 276可包括從軛體204的一端214徑向向外突出的部分。在一些實(shí)施例中，軛段2 和230相互之間可以是活動的，以使得可進(jìn)入(例如， 供修理或維護(hù))加速室206。例如，軛段2 和230可通過橫靠軛段2 和230延伸的鉸鏈(未示出)來結(jié)合。軛段2 和230的任一個或兩者可通過圍繞鉸鏈的軸樞軸轉(zhuǎn)動對應(yīng)軛段來開啟。作為另一個示例，軛段2 和230可通過橫向?qū)④椂沃痪€性地移動離開另一個來相互分離。但是，在備選實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)入加速室206(例如，通過通向加速室206的磁軛202的孔或開口)時，軛段2 和230可整體地形成或者保持為密封在一起。在備選實(shí)施例中，軛體204可具有不是均勻分割的段和/或可包括多于兩段。例如，軛體可具有三段，如圖10中針對磁軛504所示。加速室206可具有沿中平面232延伸并且圍繞中平面232是基本對稱的形狀。例如，可由圍繞中心軸236延伸的內(nèi)部徑向或壁表面225來包圍加速室206，使得加速室206 基本上是圓盤形狀。加速室206可包括內(nèi)空間區(qū)域和外空間區(qū)域241和對3。內(nèi)空間區(qū)域 241可定義在極頂252與2M之間，并且外空間區(qū)域243可定義在室壁272與274之間?？臻g區(qū)域243圍繞中心軸236延伸，包圍空間區(qū)域Ml。在回旋加速器200的操作期間的帶電粒子的軌道可在空間區(qū)域Ml中。因此，加速室206至少部分由極頂252、2M和室壁272、 274在寬度方向上定義。加速室206的外周邊可由內(nèi)部徑向表面225來定義。加速室206 還可包括徑向向外離開空間區(qū)域M3的通道，例如通向真空泵276和束通道314(圖2)的通道。外表面205定義軛體204的包絡(luò)面207。包絡(luò)面207具有大致等同于由外表面205 所定義的沒有小空腔、切口或凹口的軛體204的一般形狀的形狀。(僅為了便于說明，包絡(luò)面207在圖5中示為略大于軛體204。)如圖5所示，包絡(luò)面207的截面是由外部徑向表面 223、側(cè)表面209和221以及角表面217和219所定義的八邊形。軛體204可形成允許組件或裝置透入包絡(luò)面的通道、切口、凹口、空腔等。屏蔽接納凹口沈2 (圖4)和PA空腔282是這類凹口和空腔的示例。圖6是上部231的側(cè)視圖，示出在回旋加速器200(圖3)的操作期間發(fā)射的輻射。 回旋加速器200可單獨(dú)配置成衰減從加速室206(圖幻所發(fā)射的輻射。但是，回旋加速器200還可配置成衰減輻射并且降低雜散場的強(qiáng)度，如美國專利申請No. 12/435，931所述，通過引用將其完整地并入。如上所述，一種類型的輻射是來自中子通量。在一個具體實(shí)施例中，回旋加速器200工作在低能量，使得來自中子通量的輻射在軛體外部不超過預(yù)定量。例如，可操作回旋加速器以便將粒子加速到大約9. 6MeV或以下的能級。更具體來說，可操作回旋加速器以便將粒子加速到大約7. SMeV或以下的能級。當(dāng)中子或質(zhì)子與軛體204進(jìn)行碰撞時產(chǎn)生第二類型的輻射、即伽馬射線。圖6示出若干點(diǎn)‘，其中當(dāng)回旋加速器200進(jìn)行操作時，粒子一般與軛體204進(jìn)行碰撞。伽馬射線按照各向同性方式(即，按照球面方式離開對應(yīng)點(diǎn))(K1)從對應(yīng)點(diǎn)‘發(fā)射。軛體204的尺寸的大小可配置成衰減伽馬射線的輻射。例如，圖6示出分別貫穿徑向部分222、過渡區(qū) 218以及從線圈空腔270延伸到側(cè)208的軛體204的一部分的厚度Τ4、Τ5和Τ6。厚度R4、T5 和T6的大小可使得離外表面205(或者在外表面20 的預(yù)期距離之內(nèi)的劑量率低于預(yù)定量。距離D7-D9表示離開外表面205的預(yù)定距離，其中維持的輻射低于預(yù)期劑量率。離外表面205的各距離D7-D9可以是從軛體204外部的點(diǎn)到外表面507的最短距離。相應(yīng)地，當(dāng)靶電流工作在預(yù)定電流時，厚度T4、T5和T6的大小可使得軛體204外部的劑量率在預(yù)期距離之內(nèi)不超過預(yù)期量。作為舉例，厚度T4、T5和T6的大小可使得劑量率在靶電流從大約20至大約30 μ A時在離對應(yīng)表面小于大約1米的距離處不超過2 μ Sv/h。 此外，厚度T4、T5和T6的大小可使得劑量率在靶電流從大約20至大約30 μ A時在沿對應(yīng)表面的點(diǎn)(即，隊(duì)為和D6近似等于零)處不超過2ySv/h。但是，劑量率可與靶電流成正比。 例如，當(dāng)靶電流為10-15 μ A時，劑量率在沿對應(yīng)表面的點(diǎn)處可以是1 μ Sv/h。劑量率可通過使用已知方法或裝置來確定。例如，基于離子室或Geiger Muller(GM)管的伽馬測量儀可用于檢測伽馬。中子可通?；趤碜耘c離子室或GM管周圍的適當(dāng)材料(例如，塑料)進(jìn)行交互的中子的可檢測伽馬、使用專用中子監(jiān)測器來檢測。按照一個實(shí)施例，軛體204的尺寸配置成限制或降低軛體204周圍的雜散磁場，并且降低從回旋加速器200發(fā)射的輻射。能夠由回旋加速器200相對于通過軛體204的磁場來實(shí)現(xiàn)的最大磁流量(B)可基于沿厚度T5找出的軛體204的最小截面面積(或者由其有效地確定)。因此，軛體204中的其它截面面積的大小、例如與厚度T4和T6關(guān)聯(lián)的截面面積可基于過渡區(qū)218的截面面積來確定。例如，為了降低磁軛的重量，常規(guī)回旋加速器通常降低截面面積T4和T6，直到任何進(jìn)一步降低實(shí)質(zhì)上影響回旋加速器的最大磁流量(B)。但是，厚度T4、T5和T6可以不僅基于通過軛體204的預(yù)期磁流量(B)，而且還基于輻射的預(yù)期衰減。因此，軛體204的某些部分相對于實(shí)現(xiàn)通過軛體204的預(yù)期平均磁流量 (B)所需的材料量可具有過剩材料。例如，與厚度T6關(guān)聯(lián)的軛體204的截面面積可具有材料的過剩厚度(指示為Δ \)。與厚度T4關(guān)聯(lián)的軛體204的截面面積可具有材料的過剩厚度(指示為ΔΤ2)。相應(yīng)地，本文所述的實(shí)施例可具有定義成將磁流量(B)保持為低于上限的厚度、如厚度T5以及定義成衰減從加速室中發(fā)射的伽馬射線的另一個厚度、如厚度T6和
T^ O此外，軛體204的尺寸可基于加速室中使用的粒子的類型以及加速室206中粒子與其碰撞的材料的類型。此外，軛體204的尺寸可基于組成軛體的材料。另外，在備選實(shí)施例中，外屏蔽可與軛體204的尺寸結(jié)合用于衰減雜散磁場以及從軛體204中發(fā)射的輻射兩
者ο
圖7是靶區(qū)域308的放大側(cè)視圖。如圖所示，靶區(qū)域308包括第一或內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu) 320、準(zhǔn)直儀338、將靶介質(zhì)保持在靶位置340A-340C中的靶支架342以及將靶支架342活動地耦合到準(zhǔn)直儀338(或束通道314)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)344。粒子束312沿束通道314來定向， 并且在粒子束312與對應(yīng)靶位置340的靶材料撞擊或碰撞之前變窄或聚焦。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)344 可有選擇地控制成移動或旋轉(zhuǎn)支架；342，以使得靶位置340A-340C相對粒子束312來移動。 更具體來說，IP系統(tǒng)300(圖幻的操作員可選擇靶材料來制作預(yù)期放射性同位素。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)344則可繞樞軸點(diǎn)348旋轉(zhuǎn)以移動靶位置340A-340C，從而使得預(yù)期靶材料與粒子束312 進(jìn)行碰撞。在備選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)344可使支架342繞射束軸330(圖幻旋轉(zhuǎn)。此外， 雖然示出三個靶位置340A-340C，但是可使用更少或更多靶位置。如圖所示，第一屏蔽結(jié)構(gòu)320直接包圍靶位置340A-340C。第一屏蔽結(jié)構(gòu)320可主要由鉛(Pb)組成，并且其形狀可配置成衰減在靶位置340所生成的瞬發(fā)伽馬輻射。在一些實(shí)施例中，第一屏蔽結(jié)構(gòu)320中的空間或空隙的大小和形狀配置成允許支架342移入多種位置。因此，第一屏蔽結(jié)構(gòu)320的大小和形狀可由支架342用于移動靶位置340的空間來確定。又如圖所示，第一屏蔽結(jié)構(gòu)320可具有厚度T7。厚度T7配置成衰減瞬發(fā)伽馬輻射， 以使得外邊界301具有少于最大劑量率。在第一屏蔽結(jié)構(gòu)320直接包圍靶位置340的這類實(shí)施例中，同位素產(chǎn)生系統(tǒng)300(圖2)可使用比以鉛(Pb)包圍回旋加速器和靶系統(tǒng)的大部分或全部的常規(guī)同位素產(chǎn)生系統(tǒng)要少的鉛(Pb)。圖8和圖9是按照一個實(shí)施例形成的、分別處于閉合或操作位置以及開啟或可進(jìn)入位置的同位素產(chǎn)生(IP)系統(tǒng)500的透視圖。如圖所示，IP系統(tǒng)500可包括封閉回旋加速器502(圖9)和靶系統(tǒng)514(圖9)的殼體524。參照圖9，IP系統(tǒng)500配置成在醫(yī)院或臨床環(huán)境中使用，并且可包括與通過IP系統(tǒng)100(圖1)和IP系統(tǒng)300(圖2)描述的相似的組件和系統(tǒng)。回旋加速器502和靶系統(tǒng)514可制造與患者配合使用的放射性同位素。回旋加速器502定義加速室506，其中在激活回旋加速器502時，帶電粒子沿預(yù)定通路移動。在使用時，回旋加速器502沿預(yù)定或預(yù)期束通路536來加速帶電粒子，并且將粒子定向到靶系統(tǒng)514的靶區(qū)域532。束通路536(表示為虛線)從加速室506延伸到靶系統(tǒng)514中。圖10是回旋加速器502的截面。如圖所示，回旋加速器502具有與回旋加速器 200(圖2、相似的特征和組件。但是，回旋加速器502包括磁軛504，其中可包括夾合在一起的三段528-530。更具體來說，回旋加速器502包括位于軛段528與530之間的環(huán)段529。 當(dāng)環(huán)段和軛段5觀-530如圖所示堆疊在一起時，軛段5 和530跨過中平面534彼此相向， 并且定義其中的磁軛504的加速室506。如圖所示，環(huán)段5 可定義通向真空泵576的端口 578的通道P3。真空泵576可以是無流體泵，并且具有與美國專利申請?zhí)?2/435，931和 12/435，949中所述相似的特征，通過引用將其完整地并入。例如，真空泵576可以是渦輪分子泵。如圖所示，殼體5M可具有厚度Ts和外表面525。殼體5M可由聚乙烯(PE)和鉛 (Pb)來制造，并且厚度Ts可配置成衰減來自回旋加速器502的中子通量。在其它實(shí)施例中，殼體5M基本上沒有鉛(Pb)。外表面525可表示同位素產(chǎn)生系統(tǒng)500的外邊界。除了磁軛504的其它尺寸之外，殼體5M還可配置其大小和形狀為實(shí)現(xiàn)輻射的預(yù)期衰減以及雜散場的預(yù)期降低。例如，磁軛504的尺寸和殼體524的尺寸(例如，厚度Ts)可配置成使得劑量率在離外表面525小于大約1米的距離處、更具體來說在0米的距離處不超過2 μ Sv/h。另外，磁軛504和殼體524的大小和形狀配置成使得雜散場在離外表面525 1米的距離處、更具體來說在0. 2米的距離處不超過5高斯。回到圖9，殼體5 可提供到加速室506和靶區(qū)域532的入口。例如，殼體5 可包括分別提供到加速室506和靶區(qū)域532的入口的活動隔板552和554。如圖9所示，隔板552和5M均處于開啟位置。隔板5M可單獨(dú)開啟，以使得無需開啟隔板552而可進(jìn)入靶區(qū)域和靶系統(tǒng)514的用戶接口 584。在閉合時，隔板5M可覆蓋靶區(qū)域532和靶系統(tǒng)514 的用戶接口 584。隔板552在閉合時可覆蓋回旋加速器502。隔板5M可包括輻射屏蔽、如輻射屏蔽306的一部分。隔板5M可包括輻射屏蔽的第一段陽5，并且IP系統(tǒng)500的主體557可包括輻射屏蔽的第二段557。相應(yīng)地，當(dāng)隔板 554閉合時，靶系統(tǒng)514的輻射屏蔽可由第一段和第二段555和557來組成，并且可具有如以上針對輻射屏蔽306所述相似的尺寸和特征。如圖所示，回旋加速器502的軛段5 在開啟位置和閉合位置之間可以是活動的。 (圖9示出開啟位置，而圖10示出閉合位置。)軛段5 可附連到鉸鏈(未示出)，鉸鏈允許軛段5 像門或蓋子一樣打開，并且提供到加速室506的入口。軛段530(圖10)在開啟位置和閉合位置之間也可以是活動的，或者可密封到環(huán)段529(圖10)或者與環(huán)段5 整體地形成。此外，真空泵576可位于環(huán)段5 的泵接納室562和殼體5 中。在隔板552處于開啟位置時，可進(jìn)入泵接納室562。如圖所示，真空泵576位于加速室506的中心區(qū)域538 下方，使得從水平支承520貫穿端口 578的中心延伸的垂直軸將與中心區(qū)域538相交。如圖所示，軛段5 和環(huán)段5 可具有屏蔽接納凹口 560。束通路536通過屏蔽接納凹口 560 延伸到靶區(qū)域532。圖11是按照一備選實(shí)施例形成的同位素產(chǎn)生(IP)系統(tǒng)600的示意側(cè)視圖。IP系統(tǒng)600包括可具有與上述回旋加速器和靶系統(tǒng)相似的特征的回旋加速器602和靶系統(tǒng)604。 IP系統(tǒng)600可由平臺610支承，并且裝入殼體605中。如圖所示，回旋加速器602配置成提供粒子束612，粒子束612沿束通道614從回旋加速器602的加速室600延伸到靶系統(tǒng)604 的靶區(qū)域608。如圖所示，回旋加速器602可置于靶系統(tǒng)604的輻射屏蔽616上并且由其支承。粒子束612和束通道614可沿射束軸630延伸，使得射束軸630與平臺610相交。IP系統(tǒng)600還可包括真空泵676。常規(guī)回旋加速器和同位素產(chǎn)生系統(tǒng)具有使用工作流體(例如，油)來生成用于抽空加速室的所需壓力的真空泵(例如，擴(kuò)散泵)。但是，回旋加速器602中的真空泵676可以是流體耦合到回旋加速器602的加速室606的無流體泵 (例如，渦輪分子泵)。真空泵676可沿相對重力方向Fe形成角度θ的縱軸640來取向。 如圖所示，角度θ可以大約為90度。但是，在備選實(shí)施例中，角度θ可以是相對重力Fe大于10度的任何角度。作為一個示例，真空泵676可以是具有繞縱軸640旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇678的渦輪分子泵。相應(yīng)地，在真空泵676是無流體真空泵的這類實(shí)施例中，真空泵676可具有不同取向，而沒有油或另一種流體溢出到加速室606中的顧慮。圖12示出用于使諸如上述同位素產(chǎn)生(IP)系統(tǒng)100、300、500和600之類的IP 系統(tǒng)退出使用的方法700。方法700包括在702提供包括回旋加速器和靶系統(tǒng)的IP系統(tǒng)。 回旋加速器和靶系統(tǒng)可支承在平臺上。平臺又可由機(jī)構(gòu)中的房間的地板來支承。如上所述，回旋加速器可配置成沿束通道將粒子束定向到靶系統(tǒng)。靶系統(tǒng)可位于平臺上，與磁軛相鄰。此外，束通道可沿與平臺相交的射束軸延伸。束通道可定向到平臺，使得房間的墻壁或天花板中的積聚放射性不超過閾值水平。方法700還包括在704移開回旋加速器，并且在 706從平臺移開靶系統(tǒng)。方法700還包括在708按照受控方式(即，按照關(guān)于處理放射性材料的已確立安全標(biāo)準(zhǔn))從機(jī)構(gòu)的地板移開平臺。方法700還包括在710按照受控方式來處置平臺。在一些實(shí)施例中，方法700沒有包括從房間移開原始支承結(jié)構(gòu)。原始支承結(jié)構(gòu)可以是天花板、地板和墻壁其中之一的至少一部分。本文所述的實(shí)施例不是意在局限于生成醫(yī)學(xué)用途的放射性同位素，而是還可生成其它同位素并且使用其它靶材料。此外，在所示實(shí)施例中，回旋加速器是垂直取向的同步回旋加速器。但是，備選實(shí)施例可包括其它種類的回旋加速器和其它取向(例如，水平)。此夕卜，本文所述的實(shí)施例包括制造上述IP系統(tǒng)、靶系統(tǒng)和回旋加速器的方法。要理解，以上描述只是說明性而不是限制性的。例如，上述實(shí)施例(和/或其方面) 可相互結(jié)合使用。另外，可對本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行很多修改以適合具體情況或材料，而沒有背離其范圍。本文描述的材料類型和尺寸意在定義本發(fā)明的參數(shù)且決非限制，而只是示范性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在看了以上描述后，許多其它實(shí)施例對他們將是顯然的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同這類權(quán)利要求涵蓋的完整等效范圍共同確定。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“在其中”用作相應(yīng)術(shù)語“包含”和“其中”的易懂英語對等詞。此外，在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等只用作標(biāo)記，而不是意在對它們的對象施加數(shù)字要求。此外，所附權(quán)利要求的限制并不是按照部件加功能格式編寫的， 并且不是意在根據(jù)美國專利法第112條第六款來解釋，除非并直到這類要求權(quán)益的限制明確使用詞語“用于...的部件”并跟隨沒有進(jìn)一步結(jié)構(gòu)的功能陳述。本書面描述使用示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語言無不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語言無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，包括回旋加速器，其包括圍繞加速室的磁軛，所述回旋加速器配置成定向來自所述加速室的粒子束通過所述磁軛；以及靶系統(tǒng)，其相鄰所述磁軛定位，所述靶系統(tǒng)配置成保持靶材料，并包括在所述磁軛與所述靶區(qū)域之間延伸的輻射屏蔽，其中所述輻射屏蔽的大小和形狀配置成衰減從所述靶材料朝向所述磁軛發(fā)射的中子；以及束通道，其從所述加速室延伸到所述靶區(qū)域，所述束通道至少部分由所述磁軛以及所述靶系統(tǒng)的所述輻射屏蔽形成。
2.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述束通道具有長度和截面直徑，所述束通道的所述長度和所述直徑配置成充分降低從所述靶區(qū)域發(fā)射到所述磁軛中的中子。
3.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述輻射屏蔽的外表面與所述磁軛直接鄰接。
4.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括包含所述回旋加速器和所述靶系統(tǒng)的共同殼體。
5.如權(quán)利要求4所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述殼體提供到所述回旋加速器的所述加速室和所述靶系統(tǒng)的入口。
6.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述輻射屏蔽包括配置成衰減從所述靶材料發(fā)射的輻射的材料成分，并且所述磁軛包括配置成衰減從所述加速室發(fā)射的輻射的不同材料成分。
7.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述磁軛具有形成屏蔽接納凹口的外表面，所述束通道通過所述磁軛從所述加速室延伸并且延伸到所述屏蔽接納凹口中，其中所述輻射屏蔽的一部分的形狀符合所述磁軛的所述屏蔽接納凹口。
8.如權(quán)利要求7所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述輻射屏蔽具有基本與所述凹口的形狀一致的形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述靶系統(tǒng)包括直接圍繞所述靶區(qū)域的第一屏蔽結(jié)構(gòu)，所述第一屏蔽結(jié)構(gòu)包括配置成衰減從所述靶材料發(fā)射的伽馬射線的第一材料成分。
10.如權(quán)利要求9所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述靶系統(tǒng)還包括圍繞所述第一屏蔽結(jié)構(gòu)的第二屏蔽結(jié)構(gòu)，所述第二屏蔽結(jié)構(gòu)包括配置成衰減從所述靶材料發(fā)射的中子的不同的第二材料成分。
11.如權(quán)利要求10所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述第二材料成分配置成衰減從所述靶材料發(fā)射并且通過中子捕獲生成的伽馬射線。
12.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述粒子束傳播從所述加速室的內(nèi)表面到所述靶材料的一段距離，所述距離從大約0. 5米至大約1. 5米。
13.如權(quán)利要求1所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述磁軛具有位于所述加速室中的幾何中心，其中所述回旋加速器的外邊界在離所述幾何中心小于大約1米的距離處具有小于大約4 μ Sv/h的劑量率，并且所述靶系統(tǒng)的外邊界在離所述靶材料小于大約1米的距離處具有小于4 μ Sv/h的劑量率，其中所述靶材料經(jīng)受大約20 μ A與30 μ A之間的束電流。
14.一種同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，包括由平臺支承的回旋加速器，所述回旋加速器包括圍繞加速室的磁軛，所述回旋加速器配置成定向來自所述加速室的粒子束通過所述磁軛；以及位于所述平臺上并且與所述磁軛相鄰的靶系統(tǒng)，所述靶系統(tǒng)配置成將靶材料保持在靶區(qū)域，所述粒子束入射到所述靶材料上；以及束通道，其從所述加速室延伸到所述靶區(qū)域，所述束通道至少部分由所述磁軛和所述靶系統(tǒng)形成，所述束通道沿與所述平臺相交的射束軸延伸。
15.如權(quán)利要求14所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述靶系統(tǒng)包括配置成衰減從所述靶材料發(fā)射的伽馬射線和中子中的至少一個的輻射屏蔽，所述輻射屏蔽在所述靶區(qū)域與所述磁軛之間延伸。
16.如權(quán)利要求15所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述輻射屏蔽具有從所述靶區(qū)域測量的徑向厚度，所述輻射屏蔽的外表面定義所述徑向厚度的縮減部分，所述輻射屏蔽沿所述縮減部分的所述外表面、由所述平臺來支承。
17.如權(quán)利要求15所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述輻射屏蔽具有鄰接所述磁軛的外表面。
18.如權(quán)利要求14所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述束通道是基本線性的。
19.如權(quán)利要求14所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括流體耦合到所述磁軛的所述加速室的無流體泵，所述無流體泵沿相對重力方向形成角度的縱軸來取向，所述角度大于10度。
20.如權(quán)利要求19所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，所述無流體真空泵是渦輪分子泵。
21.如權(quán)利要求14所述的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，還包括所述平臺，所述平臺置于地板上，并且具有配置成吸收來自所述回旋加速器和所述靶系統(tǒng)中的至少一個的輻射泄漏的厚度。
22.—種使位于機(jī)構(gòu)的房間中的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)停止使用的方法，所述方法包括提供包括支承在平臺上的回旋加速器的同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，所述平臺由所述房間的地板來支承，所述回旋加速器配置成沿束通道將粒子束定向到靶系統(tǒng)，所述靶系統(tǒng)位于所述平臺上，與所述磁軛相鄰，其中所述束通道沿與所述平臺相交的射束軸延伸；從所述平臺移開所述靶系統(tǒng)；以及從所述機(jī)構(gòu)的所述地板移開所述平臺。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述束通道朝向所述平臺定向，以使得所述房間的墻壁或天花板中的積聚放射性不超過閾值水平。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，還包括按照受控方式來處置所述平臺。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述房間具有原始支承結(jié)構(gòu)，所述方法不包括因積聚放射性而移開所述房間中的所述原始支承結(jié)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述原始支承結(jié)構(gòu)是天花板、所述地板和墻壁其中之一的至少一部分。
全文摘要
一種同位素產(chǎn)生系統(tǒng)，包括具有圍繞加速室的磁軛的回旋加速器。回旋加速器配置成定向來自加速室的粒子束通過磁軛。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括在磁軛附近定位的靶系統(tǒng)。靶系統(tǒng)配置成保持靶材料，并且包括在磁軛與靶位置之間延伸的輻射屏蔽。輻射屏蔽的大小和形狀配置成衰減從靶材料朝向磁軛發(fā)射的伽馬射線和/或中子。同位素產(chǎn)生系統(tǒng)還包括從加速室延伸到靶位置的束通道。束通道至少部分由磁軛以及靶系統(tǒng)的輻射屏蔽形成。
文檔編號H05H13/00GK102484941SQ201080038292
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者J·諾爾林, T·埃里克松 申請人:通用電氣公司