用于使用粒子束輻照鉬的靶系統技術方案

采用來自加速器的帶電粒子輻照鉬用于產生锝和鉬放射性同位素的靶系統。該靶系統包含用釬焊合金釬焊至基底材料上的鉬?100材料。該基底材料優選包含彌散強化銅復合材料。該釬焊合金包含銅和磷。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及使用諸如回旋加速器等的粒子加速器由鉬-100產生锝-99m和鉬-99。特別是本專利技術涉及采用帶電粒子輻照鉬用于產生锝和鉬放射性同位素的靶系統。技術背景锝-99m(Tc-99m)是用于核醫學診斷的廣泛使用的放射性同位素。它發出140keV的伽馬射線并且衰變半衰期為約6小時。普通的診斷過程涉及用Tc-99m標記合適的示蹤分子，將放射性藥物注射至患者體內并用放射設備成像。目前，以鉬-99/锝-99m發生器的形式來提供Tc-99m。母同位素鉬-99(Mo-99)是在核反應堆中產生的。Mo-99具有66小時的半衰期，這使其全球分布至醫療設施中。Mo-99/Tc-99m發生器使用柱色譜法來分離Tc-99m和Mo-99。Mo-99以鉬酸鹽MoO42-的形式負載在酸性氧化鋁柱上。隨著Mo-99衰減，它形成高锝酸鹽TcO4-，能夠用鹽從產生器柱中將其選擇性地洗脫形成高锝酸鈉。然后通常將含有高锝酸鈉的溶液加入至放射化學‘試劑盒’中以形成器官特異性放射性藥物。世界上提供鉬-99的幾個核反應堆已經接近了它們的壽命。主要設施中的某些，例如位于加拿大安大略的ChalkRiverLaboratories的反應堆和位于荷蘭的Petten核反應堆，已經基本上處于關閉期間，這導致了用于醫療應用的鉬-99的全球短缺。重要的問題仍然涉及Mo-99的可靠的長期的供應。用于研究目的的少量的放射性同位素能夠僅使用通過加速器產生的加速粒子束與Mo-100靶相互作用來生成，其中它們引起核轉變導致Mo-100向Mo-99的轉變。然而，這樣系統的可擴展性受到許多問題的限制。例如，加速粒子被靶材料吸收導致同時產生熱能，該熱能需要被消散來避免損壞所述靶系統和所述系統部件。某些小規模系統，可以使用水冷卻來除去來自靶的熱負載，并因此由具有高熱傳導率的材料構建其中放置靶材料的靶組件，其在用加速粒子轟擊的過程中可用來最大限度地進行散熱?？捎勉y和銅制造小型靶組件。然而，如果長時間暴露在高溫下，銀和銅在低于100℃的溫度下退火。此外，這些化合物在高于500℃的溫度下快速并完全退火。這樣的退火使靶組件和放置其中的靶不能承受水冷卻的機械應力。此外，在被加速粒子轟擊的過程中靶材料本身會由于熱應力而變形。專利技術簡述本專利技術的示例性實施方案涉及通過用來自諸如回旋加速器等的加速器的粒子輻照鉬金屬用于產生锝和鉬放射性同位素的靶系統，例如由鉬-100(Mo-100)制備Tc-99m和Mo-99。附圖說明本文所述的附圖僅用于所選定的實施方案的示例性目的而非旨在限制本專利技術的范圍。圖1是本文所公開的示例性的Mo-100靶組件的三個部件的透視圖；圖2是圖1所示的兩個部件的組裝的透視圖；圖3是圖1所示的三個部件與其中裝有所述部件的鉭重物組裝在一起的透視圖；圖4是示例性的組裝的Mo-100靶組件的側視圖；圖5是示例性的組裝的Mo-100靶組件的頂視圖；以及圖6是示例性的組裝的Mo-100靶組件的透視圖。專利技術詳述本專利技術的某些示例性的實施方案涉及靶組件，其包含裝有用加速粒子轟擊的Mo-100靶的靶托和與所述靶托接合的轟擊靶。某些示例性的實施方案涉及用于組裝和制備用加速粒子轟擊的靶組件的方法。由于鉬如果升溫至高于400℃會與氧快速反應，因此金屬鉬靶的制備如果該方法需要升高溫度的話，通常需要在惰性氣氛下進行。替代惰性氣氛，還可以施加還原氣體混合物，例如氬氣中的氫氣，來避免鉬氧化并使含在靶材料中的任何鉬氧化物還原成鉬金屬。諸如鉬等的難熔金屬與其它材料的接合通常涉及復雜的多步過程。這氧的金屬的焊接或釬焊通常需要對待接合的表面進行大范圍的預處理(脫脂、噴砂、化學蝕刻、用合適的金屬進行預涂層)和施加侵蝕性的有時是有毒的焊劑。Mo-100的任何焊接或釬焊僅能在除氧的狀態下實現。本專利技術的示例性實施方案涉及制備靶系統的方法，所述靶系統由爐釬焊至高熱傳導性和高機械強度的基底材料的金屬Mo-100本體組成。所述方法通常可包括以下步驟：1.使用機械設備將一定量的鉬粉末壓制成具有期望厚度和尺寸的壓制的Mo-100板。2.在約1300℃至約2100℃的溫度范圍，將壓制的Mo-100板在惰性或還原性氣氛中燒結約2至約20小時。3.在約500℃至約1000℃的溫度范圍，在真空或者在惰性或還原性氣氛中，在熔爐中使用釬料將燒結的板釬焊至基底材料上，所述基底材料由彌散強化銅復合材料制成，例如金屬基復合合金(GLIDCOP是美國NorthAmericanHoganasHighAlloysLLC的注冊商標，Hollsopple，PA)，所述釬料適于在燒結的Mo-100板和基底材料之間形成高機械強度、高熱傳導性和高延展性的結合帶。本文所公開的示例性實施方案涉及制備用于產生Tc-99m的固體鉬靶，產生Tc-99m是通過用16.5MeV質子，最高至，例如小型醫用回旋加速器中130μA的射束電流輻照鉬靶來產生的，所述小型醫用回旋加速器例如(PETTRACE是美國theGeneralElectricCompanyCorp.的注冊商標，Schenectady，NY，USA)的回旋加速器。與回旋加速器一起使用的合適的靶組件可包含外直徑約30mm及厚度約1.3mm的示例性靶托。提供的示例性靶托具有直徑20mm及深度約0.7mm的凹槽。將直徑約18.5mm至約19.5mm及厚度約0.6mm的燒結的Mo-100圓盤放置在所述示例性靶托的凹槽內，并通過釬焊與靶托安全接合。用于制備裝有燒結的Mo-100靶的示例性靶組件的示例性方法的第一步涉及制備Mo-100靶圓盤。使用圓柱形工具和模具組將選定量的可商購的Mo-100粉末轉變成圓柱形圓盤。然后采用水壓機施加壓力至其中含有Mo-100粉末的圓柱形工具和模具組，由此將Mo-100粉末壓制成壓實的圓盤。將所述壓實的Mo-100圓盤從模具上除去并轉移至陶瓷容器用于進一步處理。例如，能夠用硬化鋼圓柱形工具和模具組制備20-mm直徑的壓實的圓盤，所述硬化鋼圓柱形工具和模具組包含(1)具有凹槽的底座，其用于接收并放置直徑20-mm間隔顆粒(spacerpellet)，所述底座被構造成用于接收并可拆卸接合具有直徑20-mm的內孔的圓柱形套管，(2)圓柱形套管，以及(3)至少兩個直徑20-mm的間隔顆粒。合適的圓柱形工具和模具組的實例為來自AccessInternational(Livingston，NJ，USA)的直徑20-mm的ID干壓模具組。在兩個間隔顆粒的上表面、下表面和側面涂上少量的凡士林潤滑劑。將其中一個間隔顆粒放置在底座的凹槽中，然后將圓柱形套管滑過間隔顆粒之后與底座接合。然后將適量的預先稱重的濃縮Mo-100粉倒入圓柱形套管內的空腔中并夯實到位。用于制備直徑20-mm的Mo-100圓盤的Mo-100粉末的合適量為約1.6g。合適的量還可為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，將第二間隔顆粒插入至圓柱形套管內的空腔中直至靜止在Mo-100粉末的頂部。然后將可與工具和模具組一起提供的活塞插入套管的空腔內來接合第二間隔顆粒的頂部，之后對活塞施加手壓來使Mo-100粉末夾在兩個間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鉬?100靶組件，其包含：燒結的鉬?100圓盤；帶有凹槽的靶托，所述凹槽具有用于在其中接收所述燒結的鉬?100圓盤的平整表面；以及其間的中間層，所述中間層包含所述燒結的鉬?100圓盤與所述靶托中所述凹槽的平整表面接合的釬焊合金。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.04.24 US 61/983,6671.鉬-100靶組件，其包含：燒結的鉬-100圓盤；帶有凹槽的靶托，所述凹槽具有用于在其中接收所述燒結的鉬-100圓盤的平整表面；以及其間的中間層，所述中間層包含所述燒結的鉬-100圓盤與所述靶托中所述凹槽的平整表面接合的釬焊合金。2.如權利要求1所述的鉬-100靶組件，其中所述靶托包含彌散強化銅復合材料。3.如權利要求1所述的鉬-100靶組件，其中所述釬焊合金包含銅和磷。4.制備鉬-100靶組件的方法，其包括：制備壓制的鉬-100圓盤；將所述壓制的鉬-100圓盤燒結；將所述燒結的鉬-100圓盤釬焊在靶托中提供的凹槽中。5.如權利要求4所述的方法，其中制備所述壓制的鉬-100圓盤的步驟包括：將選定量的鉬-100粉末...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯蒂芬·K·蔡斯勒，維克特瑞·哈內馬爾，肯尼斯·R·巴克利，
申請(專利權)人：TRIUMF國家實驗室，
類型：發明
國別省市：加拿大;CA