(57)【要約】【課題】長寿命の中性子発生装置用のターゲットとその製造方法を提供する。【解決手段】加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットであって、ターゲット材５４を保持する金属基板５２Ａと、ターゲット材５４を保持する保持面側Ｘに密封金属薄膜５３を備える。金属基板５２Ａの保持面側Ｘには、縁枠部５２ａと、縁枠部５２ａに囲まれた内側に島部５２ｂを複数残して、縁枠部５２ａ及び複数の島部５２ｂ以外の他の領域をターゲット材５４の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造を有する。密封金属薄膜５３と、縁枠部５２ａ及び複数の島部５２ｂの表面とが、ＨＩＰ接合されており、ターゲット材５４が密封金属薄膜５３により凹部に密封される。島部５２ｂはリチウム合金で構成することが好ましい。【選択図】図５
2014032168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットであって、前記ターゲット材を保持する金属基板と、
前記金属基板において前記ターゲット材を保持する保持面側に前記ターゲット材を密封する密封金属薄膜と、
を備え、
前記金属基板の前記保持面側には、
縁枠部と、
該縁枠部に囲まれた内側に前記縁枠部と同じ高さの島部を複数残して、前記縁枠部及び前記複数の島部以外の他の領域を前記ターゲット材の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造と、
を有し、
前記ターゲット材が前記密封金属薄膜により前記金属基板の前記凹部に密封されることを特徴とする中性子発生装置用のターゲット。
【請求項２】
前記エンボス構造における減肉された凹部は、
前記縁枠部に囲まれた内側に六方配置され、平面視で円形状を有する複数の円形凹部と、
隣接する前記円形凹部同士を互いに連通する連通凹部と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項３】
前記凹部の底面には、前記ターゲット材と前記金属基板との付着性を良くする付着促進層を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項４】
前記付着促進層は、銅、アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛の薄膜層であることを特徴とする請求項３に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項５】
前記金属基板は、前記保持面側と反対側の面側に冷却材を流す冷却材流路を多数条設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項６】
前記金属基板は、鉄又はタンタルで構成され、
前記密封金属薄膜は、ステンレス鋼薄板、チタン薄板、チタン合金薄板、ベリリウム薄板又はベリリウム合金薄板で構成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項７】
前記エンボス構造における島部は、１〜２０質量％のＣｕ、２０〜４０質量％のＡｌ、または４５〜６０質量％のＭｇのいずれかを含み、残部がＬｉと不可避不純物からなるリチウム合金で構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の中性子発生装置用のターゲット。
【請求項８】
加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットの製造方法であって、
前記ターゲット材を保持する金属基板の前記ターゲット材を保持する保持面側に、前記ターゲット材を密封するための縁枠部と、該縁枠部に囲まれた内側に前記縁枠部と同じ高さの島部を複数残して、該島部以外の他の領域を前記ターゲット材の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造を形成するエンボス構造加工工程と、
前記凹部の底面に前記ターゲット材と前記金属基板との付着性を良くする付着促進層を形成する付着促進層形成工程と、
前記保持面側の前記凹部に前記ターゲット材を溶かして充填するターゲット材充填工程と、
前記ターゲット材充填工程の後に、前記ターゲット材を前記金属基板の前記凹部に密封する密封金属薄膜を、前記保持面側の前記縁枠部及び前記島部の表面において、ＨＩＰ接合する接合工程と、
を備えることを特徴とする中性子発生装置用のターゲットの製造方法。
【請求項９】
加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットの製造方法であって、
前記ターゲット材を保持する金属基板の前記ターゲット材を保持する保持面側に、前記ターゲット材を密封するための縁枠部と、該縁枠部に囲まれた内側に前記縁枠部と同じ高さの島部を複数残して、該島部以外の他の領域を前記ターゲット材の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造を形成するエンボス構造加工工程と、
前記ターゲット材を前記金属基板の前記凹部に密封するための密封金属薄膜を、前記保持面側の前記縁枠部及び前記島部の表面において、ＨＩＰ接合する接合工程と、
前記接合工程の後の前記金属基板を前記ターゲット材が溶融する第１の所定の温度に加温し、溶融状態の前記ターゲット材を前記密封金属薄膜で覆われた前記金属基板の前記凹部に注入し、前記ターゲット材が、前記密封金属薄膜及び前記金属基板との接触表面と十分に濡れて隙間がなくなるまで、前記第１の所定の温度以下の第２の所定の温度に保持して、前記ターゲット材を前記金属基板の前記凹部に充填するターゲット材充填工程と、
を備えることを特徴とする中性子発生装置用のターゲットの製造方法。
【請求項１０】
前記エンボス構造加工工程の後であり、前記接合工程の前に、前記凹部の底面に前記ターゲット材と前記金属基板との付着性を良くする付着促進層を形成する付着促進層形成工程を備えることを特徴とする請求項９に記載の中性子発生装置用のターゲットの製造方法。
【請求項１１】
加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットであって、
前記ターゲット材を保持する金属基板と、
前記金属基板において前記ターゲット材を保持する保持面側に前記ターゲット材を密封する密封金属薄膜と、
を備え、
前記ターゲット材が、１〜２０質量％のＣｕ、２０〜４０質量％のＡｌ、または４５〜６０質量％のＭｇのいずれかを含み、残部がＬｉと不可避不純物からなるリチウム合金で構成されることを特徴とする中性子発生装置用のターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽子ビームを照射して中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌細胞に集まりやすく、正常細胞に集まり難いホウ素（10Ｂ）を含むホウ素化合物による10Ｂ（ｎ，α）7Ｌｉ反応を利用して、ホウ素（10Ｂ）が熱中性子又は熱外中性子を捕獲した際に発生するα粒子とリチウム原子核（7Ｌｉ）で癌細胞を選択的に破壊する治療法であるホウ素中性子捕獲療法が知られている。従来、このホウ素中性子捕獲療法は、研究用原子炉を用いて実施してきたが、研究用原子炉の運用計画との調整が必要であり、容易に治療日程を組めないとか、既設の研究用原子炉の維持管理費や寿命の問題があった。また、一般の病院において原子炉を中性子発生装置として用いることは、費用や運用管理等の点から極めて難しい。
【０００３】
そこで、近年、加速器で陽子を加速し、所定のエネルギに加速された陽子を所定のターゲット材に照射して、中性子を発生させる中性子発生装置が注目されてきた。このような中性子発生装置は、原子炉に比較して設備が簡素である。
一般に、この目的の中性子発生装置のターゲット材としては、特許文献１，２に記載されているように7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応を利用するリチウム、9Ｂｅ（ｐ，ｎ）反応を利用するベリリウム、高エネルギの陽子や重水素による核破砕反応を利用するウラン、タンタル、タングステン、鉛、ビスマス、水銀等の固体重金属が検討されている。
【０００４】
しかしながら、高エネルギの陽子や重水素を加速器で加速して、固体重金属のターゲット材に照射して、核破砕反応により高密度の中性子を発生させる中性子発生装置では、加速器が大型かつ高価となり、一般の病院に設置できるものではない。
また、核破砕反応により発生する中性子のエネルギは極めて高く、ターゲット材を有するターゲットを内部に含み、ホウ素中性子捕獲療法において用いられる所用のエネルギの熱中性子や熱外中性子まで中性子のエネルギを減速させる減速材を有するとともに、高エネルギ中性子の漏洩を抑制する遮蔽材を有する大型の中性子照射部を必要とする。
【０００５】
そこで、引用文献３に記載のように、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応に必要な陽子のエネルギ閾値が１．８８９ＭｅＶであることから、陽子を加速する加速器も小型で比較的低価格のものとすることができ、加速された陽子を照射するターゲット材としてリチウム金属（7Ｌｉ）の薄い膜を用いることが提案されている。しかしながら、リチウム金属は活性度が高く、空気中で容易に酸素や窒素や水分と反応してしまう。そこで、金属基板の上に蒸着等の方法により数十μｍ程度の厚さの7Ｌｉの薄い膜を形成した後、その上から極めて薄いステンレス鋼薄板で金属基板に密封するとともに、リチウム金属を保持する金属基板に冷却材を循環させて冷却する冷却材流路を有するターゲットの構成が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２９２０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３９８３号公報
【特許文献３】国際公開特許ＷＯ２００８／０２５７３７号公報
【０００７】
ところで、ホウ素中性子捕獲療法において患者に長時間の中性子照射を強いることなく、患部に照射するのに必要な熱中性子や熱該中性子の中性子束レベルを得るためには、例えば、陽子ビームの電流値は所要のレベル以上が必要である。
然るに、陽子ビームをステンレス鋼薄板側からリチウム金属を保持するターゲットに照射すると、ステンレス鋼薄板が加熱されて膨れ上がる。ステンレス鋼薄板が膨れ上がり、リチウム金属とステンレス鋼薄板との接触がなくなるとステンレス鋼薄板が冷却されなくなり、ステンレス鋼薄板が破損してリチウム金属の密封性が損なわれる可能性がある。
【０００８】
また、特許文献３に記載された構造のターゲットとしても、リチウム金属の融点は１８０℃と比較的低いので、ステンレス鋼薄板で密封されたリチウム金属が溶融することは避け難く、ステンレス鋼薄板が膨れ上がって、液化したリチウムがターゲットの金属基板の一部分に偏在してしまい、ターゲットとしての機能が極めて劣化してしまう可能性がある。従って、そのような状態になる前に高価なターゲットを交換する必要が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、簡単な構造でターゲット材としてのリチウム金属の加熱が進んでもターゲットとしての機能を維持できる長寿命の中性子発生装置用のターゲットとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットであって、ターゲット材を保持する金属基板と、金属基板においてターゲット材を保持する保持面側にターゲット材を密封する密封金属薄膜と、を備え、
金属基板の保持面側には、縁枠部と、縁枠部に囲まれた内側に縁枠部と同じ高さの島部を複数残して、縁枠部及び複数の島部以外の他の領域をターゲット材の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造と、を有し、
ターゲット材が密封金属薄膜により金属基板の凹部に密封されることを特徴とする。
【００１１】
エンボス構造における減肉された凹部は、
縁枠部に囲まれた内側に六方配置され、平面視で円形状を有する複数の円形凹部と、
隣接する円形凹部同士を互いに連通する連通凹部と、
からなることが好ましい。
【００１２】
凹部の底面には、ターゲット材と金属基板との付着性を良くする付着促進層を設けることが好ましい。
また、金属基板は、保持面側と反対側の面側に冷却材を流す冷却材流路を多数条設けられていることが好ましい。
【００１３】
金属基板は、鉄又はタンタルで構成され、密封金属薄膜は、ステンレス鋼薄板、チタン薄板、チタン合金薄板、ベリリウム薄板又はベリリウム合金薄板で構成されることが好ましい。また、付着促進層は、銅、アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛の薄膜層であることが好ましい。
【００１４】
エンボス構造における島部の材質は、中性子発生効率の向上の観点から１〜２０質量％のＣｕ、２０〜４０質量％のＡｌ、または４５〜６０質量％のＭｇのいずれかを含み、残部がＬｉと不可避不純物からなるリチウム合金で構成されることが好ましい。
【００１５】
前記特徴を有する本発明によれば、金属基板のターゲット材を保持する保持面側には、縁枠部と、縁枠部に囲まれた内側に縁枠部と同じ高さの島部を複数残して、縁枠部及び複数の島部以外の他の領域をターゲット材の厚み分だけ減肉された凹部とするエンボス構造と、を有し、密封金属薄膜と、縁枠部及び複数の島部の表面とを、例えば、ＨＩＰ接合して、ターゲット材が密封金属薄膜により金属基板の凹部に密封する。その結果、陽子ビームが密封金属薄膜を通してターゲット材のリチウムに照射され、密封金属薄膜が陽子ビームの加熱により膨れ上がっても、複数の島部の表面で接合されていることによりその膨れ上がりは抑制され、ターゲット材と密封金属薄膜との密着状態は維持される。
従って、金属基板が冷却材により冷却されることにより、金属基板、リチウムを介して密封金属薄膜も冷却され、密封金属薄膜の過熱による破損の可能性が低減できる。
【００１６】
図７に示す比較例のように縁枠部だけで密封金属薄膜が接合されている場合、ターゲットは、密封金属薄膜が膨れ上がるとその膨らみ体積が縁枠部の中央で大きくなり易い。その結果、ターゲット材であるリチウム金属が陽子ビームの照射により加熱されて溶けると、金属基板と密封金属薄膜との間で、ターゲットの下方側に偏ってしまい、陽子ビームの照射される部位にリチウム金属がほとんど存在しなくなるおそれがある。
本発明によれば、密封金属薄膜は、縁枠部及び複数の島部の表面でＨＩＰ接合され、金属基板の保持面側に接合されているので、凹部に密封されたリチウム金属が陽子ビームの照射により加熱されて溶けても、密封金属薄膜の膨れ上がりによるターゲット材の厚さの変化が小さくなり、金属基板と密封金属薄膜との間で、ターゲットの縁枠部に囲まれた内側に均等に維持される。
【００１７】
その結果、ターゲットの寿命が延び、高価なターゲットを交換するまでの陽子ビームの累積照射時間を伸ばすことができる。つまり、ホウ素中性子捕獲療法を受ける患者の治療コストを低減することに寄与する。
【００１８】
また、本発明の別の形態は、加速器により加速された陽子ビームをターゲット材であるリチウムに照射して、7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させる中性子発生装置用のターゲットであって、ターゲット材を保持する金属基板と、金属基板においてターゲット材を保持する保持面側にターゲット材を密封する密封金属薄膜と、を備え、
前記ターゲット材が、１〜２０質量％のＣｕ、２０〜４０質量％のＡｌ、または４５〜６０質量％のＭｇのいずれかを含み、残部がＬｉと不可避不純物からなるリチウム合金で構成されることを特徴とする。
【００１９】
前記特徴を有する本発明の別の形態によれば、ターゲット材の融点は、融点が比較的低い純リチウム金属をターゲット材とした場合と比較して数百℃程度高くなる。その結果、陽子ビームの照射によりターゲット材が加熱されて溶融することを抑制でき、溶融したターゲット材が金属基板の一部分に偏在してしまい、ターゲットとしての機能が劣化することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単な構造でターゲット材としてのリチウム金属の加熱が進んでもターゲットとしての機能を維持できる長寿命の中性子発生装置用のターゲットとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】中性子発生装置の全体概要図である。
【図２】ターゲット部の概要図である。
【図３】ターゲットパネルの取り付け構造の説明図である。
【図４】ターゲットパネルのビーム照射面１１ａ側の分解構造説明図である。
【図５】ターゲットの分解説明図である。
【図６】ターゲット５１Ａの製造工程の説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ａの金属基板５２Ａの保持面側Ｘ（表側）に、エンボス構造を形成するエンボス構造加工工程と、金属基板の保持面と反対側（裏側）に冷却材流路５２ｄ用の溝部を形成する冷却材流路加工工程との後に、凹部５２ｃの底面に付着促進層を形成する付着促進層形成工程を行い、その後に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたターゲット材を凹部５２ｃに充填するターゲット材充填工程の説明図、（ｂ）は、ターゲット材充填工程完了後の状態説明図、（ｃ）は、保持面側平滑化工程を終了後の状態説明図、（ｄ）は、ターゲット材充填工程後の、密封金属薄膜５３と金属基板５２Ａと裏板部５５とをＨＩＰ接合した接合工程完了後の状態説明図である。
【図７】比較例のターゲット５１Ｂの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｂの斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図８】変形例のターゲット５１Ｃの構成説明図であり、（ａ）は模式化して表示した斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。
【図９】変形例におけるターゲットパネルのビーム照射面１１ａ側の分解構造説明図である。
【図１０】変形例におけるターゲットパネルの溶融リチウム注入口、充満溶融リチウム出口の配置構造の説明図である。
【図１１】変形例のターゲット５１Ｄの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｄの分解説明図、（ｂ）は、ターゲット材５４が保持された金属基板５２Ｄの平面図、（ｃ）は、金属基板５２Ｄにおけるエンボス構造の拡大斜視図である。
【図１２】変形例のターゲット５１Ｅの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｅの分解説明図、（ｂ）は、ターゲット材５４が保持された金属基板５２Ｅの平面図である。
【図１３】変形例のターゲット５１Ｅの製造工程の説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｅの金属基板５２Ｅ０の保持面側Ｘ（表側）に、一様に減肉された凹部５２ｃの領域を減肉加工する工程と、金属基板５２Ｅ０の保持面と反対側（裏側）に冷却材流路５２ｄ用の溝部を形成する冷却材流路加工工程との後に、凹部５２ｃの底面に付着促進層を形成する付着促進層形成工程を行い、その後に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたリチウム合金５４ａを凹部５２ｃに充填するリチウム合金充填工程の説明図、（ｂ）は、リチウム合金充填工程を完了し、その後に保持面側平滑化工程を行った後の状態説明図、（ｃ）は、エンボス構造加工工程を終了後の状態説明図、（ｄ）は、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたターゲット材５４を凹部５２ｃに充填するターゲット材充填工程の説明図、（ｅ）は、ターゲット材充填工程を完了し、その後に保持面側平滑化工程を行った後の状態説明図である。
【図１４】変形例のターゲット５１Ｆの分解説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施形態に係る中性子発生装置用のターゲットを適用したホウ素捕獲療法（ＢＮＣＴ：Boron Neutron Capture Therapy）用の中性子発生装置１００について図１から図４を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、中性子発生装置の全体概要図である。
【００２４】
図１に示すように中性子発生装置１００は、主に、陽子ビーム発生装置１、陽子ビーム発生装置１で発生させた陽子ビーム６をターゲット部５まで真空中を導くビーム導管４、陽子ビーム６に照射されてターゲット部５で発生した中性子を所定のエネルギにまで減速するとともに中性子ビーム９に成形して患者の患部（治療部３）に照射する照射部２を含んで構成されている。
【００２５】
（陽子ビーム発生装置１）
陽子ビーム発生装置１は、所定量の陽子（水素イオン）を発生させるイオン源１ａ、陽子を加速する加速器１ｂを含んでいる。
本実施形態における中性子発生装置１００は、ＢＮＣＴ用のものであり、そのターゲット部５は、ターゲット材としてリチウム金属を用い、それに陽子を照射して7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応により中性子を発生させることとしている。そして、ターゲット材における7Ｌｉ（ｐ，ｎ）7Ｂｅ反応の閾値１．８８９ＭｅＶ以上で３．０ＭｅＶ程度までの陽子のエネルギの範囲で加速器１ｂにおいて可変に設定可能とする。そして、陽子ビーム６の電流値は、患者への中性子照射の治療時間がそれ程長くならない、例えば、３０分程度を目標とし、１５〜２０ｍＡ程度とする。
【００２６】
そして、照射部２から患者に照射される中性子ビーム９に対する熱外中性子の目標値は、体表面から２．５ｃｍの深さで、２×１０9ｎ／ｃｍ2ｓの中性子束レベルである。
【００２７】
このような、要求仕様に合致させ、且つ、小型で低コストの陽子ビーム発生装置１は、イオン源１ａとしてＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）イオン源を用い、加速器１ｂとしては静電型加速器を用いる。
イオン源１ａは、ここでは電子サイクロトロン共鳴減少を利用して水素（1Ｈ）のプラズマを生成し、ソレノイドコイル又は永久磁石と六極永久磁石によって水素（1Ｈ）プラズマを閉じ込め、水素（1Ｈ+）イオンを生成する。ＥＣＲイオン源は、無電極放電のための長時間連続安定運転が可能であり、大強度イオンビームを生成することができるという特徴がある。
【００２８】
静電型加速器は、電極間に直流高電圧を印加し、その電位差により荷電粒子を加速する装置であり、本実施形態では、低エネルギで連続的なイオンビームを比較的高電流値で出力できる加速器として、例えば、ダイナミトロン（Dynamitron、ベルギー国ＩＢＡ社（Ion Bea Applications S.A.）の登録商標）を用いる（特表２０１２−５００４５４参照方）。この加速器１ｂでは、陽子ビーム６の電流値１５〜２０ｍＡが得られる可能性が高い。そして、この加速器１ｂにより得られる陽子ビーム６のエネルギは、１．８８９ＭｅＶ以上で３．０ＭｅＶ程度までの可能性がある。
【００２９】
図１において、ビーム導管４の照射部２の手前側（図１の左側）には、陽子ビーム６をターゲット部５のターゲット材５４（図４参照）に照射するに当たりビーム導管４内で陽子ビーム６が拡がり、ビーム導管４の内壁に衝突して陽子ビーム６の強度が低下するのを抑制するためのビーム集束レンズ７が設けられている。ビーム集束レンズ７としては、一般に四重極電磁石を陽子ビーム６の方向に極性を反転させたものを複数個組み合わせて用いられ、陽子ビーム６の縦方向及び横方向の拡がりを調整する。
ビーム導管４の先端部には、ターゲット部５が取り付けられるコリメータ１０が設けられている。コリメータ１０は、内壁が、例えば、円筒形状をし、その内壁の外側に図示しない水冷ジャッケットが配置されて冷却されるようにされており、ターゲット部５に入射する陽子ビーム６を、ターゲット部５のターゲット材５４の配置されている領域に照射されるように絞り込む。
【００３０】
また、図１において、ビーム導管４の陽子ビーム発生装置１とビーム集束レンズ７の間は、直線になっており、何も配置されていないが、特開２００８−２２９２０号公報に記載されているように照射部２を治療部３の患部に対して適切な方向から中性子ビーム９を照射することができるように、回転ガントリが配され、その部分には陽子ビーム６の方向を曲げる偏向電磁石が複数段配置され、偏向電磁石の後段にはビーム集束レンズ７が配される構成としても良い。その場合、陽子ビーム６の方向を曲げる部分のビーム導管４には、回転シール部が設けられている構成とするのが都合が良い。
【００３１】
（照射部２）
照射部２は、陽子ビーム６の軸方向に沿った外形がほぼ円柱形状をしており、ターゲット部５の前方に円柱形状の減速材２１が配され、その周方向及び後方（陽子ビーム６の入射方向と反対方向）を反射材２２が覆っている。ビーム導管４は反射材２２の中央に設けられた貫通孔に挿通されている。反射材２２の外周には、放射線遮蔽のための円筒状の中性子吸収材２３が配されている。
減速材２１及び反射材２２の前方側（照射側）には、図示しないフィルタが配され、更にその前方に中央に開口が設けられたコリメータ２４が配される。
【００３２】
減速材２１としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）やフッ化アルミニウム（ＡｌＦ3）を用い、反射材２２としては黒鉛（Ｃ）又は鉛（Ｐｂ）が考えられる。ちなみに、反射材２２として鉛を用いると、照射部２が重くなるというデメリットがあるが、ターゲット部５から生じるγ線を遮蔽する効果も考えると黒鉛よりも鉛が好ましい。
中性子吸収材２３としては、水素等の高速中性子を熱化し、中性子吸収時にγ線を放出しないような、例えば、ホウ素を含有したポリエチレン樹脂等が考えられる。
【００３３】
前記したフィルタは、中性子透過γ線遮蔽機能を有する材料で構成され、ターゲット部５における核反応時に生じるγ線、中性子減速過程で生じるγ線等、治療に有害なγ線を抑制し、熱外中性子を治療部位に照射できるように透過させるようなフッ化鉛（ＰｂＦ2）ビスマス（Ｂｉ）等を用いる。フッ化鉛とビスマスを比較するとビスマスの方が、中性子透過能力が高く、かつ、γ線遮蔽性能が高い材料であるが、ビスマスは非常に高価な材料であることから、価格と必要性能に応じてフッ化鉛とビスマスを使い分ける。
【００３４】
コリメータ２４としては、中性子遮蔽性能が高く、かつ、中性子照射によるγ線発生が低い、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等を用いる。
【００３５】
（ターゲット部５）
次に、図２〜図６を参照しながらターゲット部５の構成を説明する。図２は、ターゲット部の概要図である。
図２に示すようにターゲット部５は、２枚のターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂを、その先端側（陽子ビーム６の入射方向側）の先端面１１ｂを合わせるようにＶ字形に陽子ビーム６の軸線に対して傾斜させて、例えば、３０度傾斜させて、ビーム導管４の先端部に設けられたコリメータ１０の先端フランジ部１０ａに電気絶縁のための絶縁部材１１３を介在させて取り付けられる。更に図２における左右から側板１２Ｌ，１２Ｒをターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの左右のパネル側面１１ｃＬ，１１ｃＲに電気絶縁のための絶縁部材１２４を介在させて水密に組み付けるとともに、先端フランジ部１０ａに当接する。
そして、図２では省略してあるがその外側から有底の円筒形状のケーシングが、先端フランジ部１０ａに、ケーシング内が気密状態するようにシール部材を介在させて、例えば、ネジ固定により組み付けられる（特許文献３のＦｉｇ．５参照）。
【００３６】
また、先端面１１ｂ，１１ｂには、仮想線（二点鎖線）で示したように陽子ビーム６が通過しないようにビームストップ部材１１２が、例えば、ネジ固定で固定される。ビームストップ部材１１２は、陽子ビーム６が先端面１１ｂ，１１ｂとの隙間に照射された場合に陽子ビーム６をストップさせてケーシングを照射しないようにするための構造である。ビームストップ部材１１２としては、例えば、低炭素鋼が用いられる。
【００３７】
図２におけるターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの左側面に冷却材流路孔１１７Ｌ，１１７Ｌが設けられており、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの右側面にも図示しないが冷却材流路孔１１７Ｒ，１１７Ｒが設けられている。
冷却材流路孔１１７Ｌ，１１７Ｌは、側板１２Ｌの上下２箇所の冷却材流路孔１２１Ｌ，１２１Ｌと対応するようになっているとともに、図示しない水密シール材が配されて冷却材が漏れない構成とされて、冷却材連通孔１２２Ｌで上面の冷却材流路孔１２３Ｌにつながる。
【００３８】
前記した図示しないケーシング内で、冷却材流路孔１２３Ｌと先端フランジ部１０ａに設けられた第１の冷却材流路孔（図示せず）とが、第１の冷却材パイプ（図示せず）により接続される。その第１の冷却材パイプは、例えば、中性子照射に耐性のある樹脂管とその両端に、水密構造の金属コネクタを有した配管である。第１の冷却材パイプの一方側の金属コネクタは、第１の冷却材流路孔に接続されて、コリメータ１０の冷却材流路を用いて冷却材を流通させるようにする（特許文献３のＦｉｇ．５参照）。そして、第１の冷却材パイプの他方側の金属コネクタは、冷却材流路孔１２３Ｌに接続される。
【００３９】
同様に、冷却材流路孔１１７Ｒ，１１７Ｒ（図２に図示せず）は、側板１２Ｒの上下２箇所の冷却材流路孔１２１Ｒ，１２１Ｒと対応するようになっているとともに図示しない水密シール材が配されて冷却材が漏れない構成とされており、冷却材連通孔１２２Ｒで上面の冷却材流路孔１２３Ｒにつながる。
前記した図示しないケーシング内で、冷却材流路孔１２３Ｒと先端フランジ部１０ａに設けられた第２の冷却材流路孔（図示せず）とが、第２の冷却材パイプ（図示せず）により接続される。その第２の冷却材パイプは、第１の冷却パイプと同一構成である。第２の冷却材パイプの一方側の金属コネクタは、第２の冷却材流路孔に接続されて、コリメータ１０の冷却材流路を用いて冷却材を流通させるようにする（特許文献３のＦｉｇ．５参照）。そして、第２の冷却材パイプの他方側の金属コネクタは、冷却材流路孔１２３Ｒに接続される。こうして、第１及び第２の冷却パイプの一方が、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂに冷却材供給をし、第１及び第２の冷却パイプの他方が、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂから排出される冷却材を、コリメータ１０の冷却通路を介して排出する。
ここで、冷却材としては、例えば、純水を用いる。
【００４０】
図３は、ターゲットパネルの取り付け構造の説明図である。図４は、ターゲットパネル１１Ａのビーム照射面１１ａ側の分解構造説明図である。図３においては図２におけるターゲットパネル１１Ａを例に説明しているが、ターゲットパネル１１Ｂの取り付け構造も同じである。
先端フランジ部１０ａの先端面に設けられた雌ネジ孔（図示せず）に取り付けボルト１７を、挿通孔１１５を通して、電気絶縁用の絶縁ピース１８を介してネジ締めして、事前にターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂと側板１２Ｌ，１２Ｒが組み立てられたものが先端フランジ部１０ａに取り付けられる。絶縁ピース１８により取り付けボルト１７は、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂと接触することは無い。
【００４１】
図３においては、本来ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂを取り付ける前に、ターゲット５１Ａは、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの陽子ビーム６が照射される側（表側）の面であるビーム照射面１１ａに固定されているものであるが、分かり易いように分けて示してある。ところで、図５の説明の中で後記するようにターゲット５１Ａは、金属基板５２Ａ、ターゲット材５４（図４、図５参照）、密封金属薄膜５３、裏板部５５から構成されている。そして、裏板部５５は、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの一部分である（図４参照）。ちなみに、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの部材としては、炭素鋼、銅が考えられる。
密封金属薄膜５３の構成部材の種類と厚さは、ターゲット材５４の酸化等の化学反応を防止でき、又ターゲット材５４により腐食され難い材質であるとともに、陽子ビーム６の損失や陽子ビーム６による発熱の少ないという要請から、陽子ビーム６を通過させやすい構成部材の種類を選ぶことが好適である。密封金属薄膜５３の具体的な構成部材の例としては、ステンレス鋼薄板、チタン薄板、チタン合金薄板、ベリリウム薄板、ベリリウム合金薄板のいずれかが適当である。ここでは、密封金属薄膜５３の例として、製造コストの安い観点から、厚さが４μｍのステンレスフォイルとするが、チタン合金薄板を用いる場合は、厚さを５μｍ、ベリリウム合金薄板を用いる場合は、厚さを１０μｍとすることが好ましい。
【００４２】
金属基板５２Ａの裏面には、図３、図４、図５に示すように溝を切って構成された冷却材流路５２ｄを有し、金属基板５２Ａの裏面が図４に示すようにターゲットパネル１１Ａのビーム照射面１１ａの裏板部５５に接合される。裏板部５５は、ビーム照射面１１ａの表面より少し段差をつけて凹部として設けられている。図４では、ターゲットパネル１１Ａを裏側から見ているので左右が逆になっているが、裏板部５５の左右近傍には冷却材を冷却材流路５２ｄに供給又は冷却材流路５２ｄから集合させるマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒが表側に向けてへこませて設けられている。マニフォールド１１６Ｌに開口する冷却材流路孔１１６Ｌａは、冷却材流路孔１１７Ｌに通じている。同様にマニフォールド１１６Ｒに開口している冷却材流路孔１１６Ｒａは、冷却材流路孔１１７Ｒに通じている。
この構造は、ターゲットパネル１１Ｂについても同様であり、ただ左右を示す符号が図４と逆になるだけであり、形状としては全く同一である。
【００４３】
図５は、ターゲットの分解説明図である。図５では、裏板部５５を単純化して模式的に平板形状で示してあるが、図４で示したようにターゲットパネル１１Ａ（１１Ｂ）の裏板部５５のようにマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒの部分が下に窪んだ条溝である。
図５に示すようにほぼ矩形板形状の金属基板５２Ａの表面側（図５において「保持面Ｘ」と表示）には、外周側に縁枠部５２ａが設けられ、縁枠部５２ａで囲まれた内側において図６（ａ）における左右方向及び前後方向に規則的に離散的に配置された島部５２ｂを残して減肉された凹部５２ｃの領域となっている。縁枠部５２ａの表面高さと島部５２ｂの表面高さが同じであり凹部５２ｃとの段差は、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さと同じ、例えば、５０μｍである。この島部５２ｂを残した凹部５２ｃの形成は、いわゆる「エンボス構造」を構成している。このような加工は、例えば、フライス加工で行えるが、放電加工、薬品によるエッチング加工によっても行える。
【００４４】
金属基板５２Ａの裏面側（保持面側Ｘの逆側）には、溝入れ加工で冷却材流路５２ｄを形成し、残った部分が冷却フィン５２ｅとなる。
そして、この凹部５２ｃに金属リチウムが充填され、その後に、図４に示す裏板部５５上に金属基板５２Ａの裏面を対向させて載せ、更に金属基板５２Ａの保持面側Ｘの面に密封金属薄膜５３を載せて、ＨＩＰ加工により密封金属薄膜５３を縁枠部５２ａの表面及び島部５２ｂの表面に接合するとともに、金属基板５２Ａの裏面と裏板部５５とを同時に接合する。
【００４５】
ここで、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さは、５０μｍとしたが、陽子ビーム６の照射方向に対して３０°傾けてターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂが設定されていることから、陽子ビーム６のターゲット材５４の通過距離は、約１１０μｍとなり、十分な厚さである。例えば、２．８ＭｅＶのエネルギの陽子ビーム６がリチウム金属（ターゲット材５４）をこの距離を通過する間に１．８８９ＭｅＶ未満にまで下がり、その後陽子は、金属基板５２Ａを通過することになるので、照射された陽子がリチウムと非弾性散乱を生じてγ線を放出させることを抑制できる。
【００４６】
金属基板５２Ａとしては、低炭素鋼（Ｆｅ）又はタンタル（Ｔａ）が好ましく、その凹部５２ｃの底面から冷却材流路５２ｄの溝底までの厚さは、ターゲット材５４に入射した陽子ビーム６がターゲット材５４を通過した残りの陽子を全て阻止できる厚さとする。
鉄は、陽子の衝突結果引き起こされる格子欠陥による膨れ現象（ブリスタリング）や水素脆化に対する耐性がタンタル（Ｔａ）同様に良好であるのに加え、低価格な材料である。ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの素材としては、銅（Ｃｕ）がその熱伝導性から好ましいが、金属基板５２ＡとＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing  ：熱間等方圧加圧加工）接合による接合を考えると炭素鋼としても良い。
【００４７】
（ターゲット５１Ａの製造方法）
次に図６を参照しながらターゲット５１Ａの製造方法について説明する。図６は、ターゲット５１Ａの製造工程の説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ａの金属基板５２Ａの保持面側Ｘ（表側）に、エンボス構造を形成するエンボス構造加工工程と、金属基板の保持面と反対側（裏側）に冷却材流路５２ｄ用の溝部を形成する冷却材流路加工工程との後に、凹部５２ｃの底面に付着促進層を形成する付着促進層形成工程を行い、その後に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたターゲット材を凹部５２ｃに充填するターゲット材充填工程の説明図、（ｂ）は、ターゲット材充填工程完了後の状態説明図、（ｃ）は、保持面側平滑化工程を終了後の状態説明図、（ｄ）は、ターゲット材充填工程後の、密封金属薄膜５３と金属基板５２Ａと裏板部５５とをＨＩＰ接合した接合工程完了後の状態説明図である。
【００４８】
ターゲット５１Ａは、次のように製作される。
（１）冷却材流路形成加工工程
金属基板５２Ａの元になる矩形状の低炭素鋼又はタンタルの板材に対して、その１面側（裏側（図６（ａ）における下側面に対応））にフライス加工等によって冷却材流路５２ｄを形成するために溝を多数加工し、冷却フィン５２ｅを設ける（図６（ａ）参照）。
【００４９】
（２）エンボス構造加工工程
金属基板５２Ａの表側（図６（ａ）における上側面に対応）に、縁枠部５２ａと、縁枠部５２ａで囲まれた内側に、図６（ａ）における左右方向及び前後方向に規則的に離散的に配置された複数の島部５２ｂとを残して凹部５２ｃを所定の深さの減肉加工、例えば、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さと同じ、５０μｍの減肉加工を、例えば、フライス加工で行う。
【００５０】
（３）付着促進層形成工程
エンボス構造加工工程の次に、凹部５２ｃの底部に銅、アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛の極薄層（付着促進層）を、例えば、蒸着、スパッタリング等の処理により、例えば、０．０５μｍの厚さで行う。これは、ターゲット材５４であるリチウムと金属基板と５２Ａとの付着性（ぬれ性）を良くするための加工である。この際、蒸着、スパッタリング等の処理の前に縁枠部５２ａと島部５２ｂの図６（ａ）における上側の表面には、銅の極薄層を形成しないようにマスキング処理をし、蒸着、スパッタリング等の処理後にマスキングを剥がす。
【００５１】
（４）ターゲット材充填工程
次に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、ターゲット材５４であるリチウム金属を溶かした状態で坩堝６１にいれたものを凹部５２ｃに流し込む（図６（ａ），（ｂ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム金属が酸化されるので、真空中で充填する方が好ましい。
【００５２】
（５）保持面側平滑化工程
次に、（４）ターゲット材充填工程において凹部５２ｃに充填したターゲット材５４であるリチウム金属は、アルゴンガス中又は真空中でそのまま固化させるが、図６（ｂ）に示すように、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面にもリチウム金属が付着し、更に、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面よりも盛り上がっている。
そこで、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、これを縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面の高さまで、例えば、フライス加工により削り取り、リチウム金属の粉末もアルゴンガスのブロー等によって除去する。その結果、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面が清浄な状態で露出し、凹部５２ｃにのみリチウム金属が充填された状態となる（図６（ｃ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム金属が酸化されるので、真空中で切削する方が好ましい。
【００５３】
（６）接合工程
次に、アルゴンガス雰囲気中で、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５（図６（ｄ）では、模式的に説明のため裏板部５５を矩形状の平板で表示）を水平となるようにして、金属基板５２Ａの裏側を下にし、裏板部５５の上に載せ、次に、金属基板５２Ａの保持面側Ｘ（図５参照）の面上に密封金属薄膜５３を載せる。
そしてＨＩＰ接合時に密封金属薄膜５３と接合しない、且つ、密封金属薄膜５３と対向する下面が平坦な当て部材を密封金属薄膜５３の上に載せる。当て部材としては、例えば、セラミックが考えられる。
この当て部材は、重量的に適度な重量を有し、ＨＩＰ接合を開始する前に密封金属薄膜５３と金属基板５２Ａの保持面側Ｘの面との間のアルゴンガスを排除するとともに、ＨＩＰ接合時に、密封金属薄膜５３が平坦に金属基板５２Ａの保持面側Ｘの面に当接したままの状態を保ち、リチウム金属が溶けて、密封金属薄膜５３が凹部５２ｃに沈み込まないようにするためのものである。
【００５４】
その後、ＨＩＰ接合を行う。ちなみに、この接合工程によれば、密封金属薄膜５３と、金属基板５２Ａの縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面とを接合するとともに、金属基板５２Ａと裏板部５５とを同時に接合できる。
このとき、金属基板５２Ａの冷却フィン５２ｅの下面と裏板部５５とが接合されるだけでなく、金属基板５２Ａの四周の側面部もターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）のビーム照射面１１ａの裏板部５５を形成する縁部とも同時に接合されるので、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）のビーム照射面１１ａ側は、マニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒが水密構造に密閉接合される。
これにより、密封金属薄膜５３と金属基板５２Ａの縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面との接合と、金属基板５２Ａと裏板部５５との接合と、を個別に行うよりも加工工程を省くことができる。
以上により、ターゲット５１Ａが完成する。
【００５５】
図７は、比較例のターゲット５１Ｂの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｂの斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。
比較例のターゲット５１Ｂは、金属基板５２Ｂの表面側において、外周側に縁枠部５２ａが設けられ、縁枠部５２ａで囲まれた内側に一様に減肉された凹部５２ｃの領域が設けられており、このエンボス構造を持っていない凹部５２ｃに、ターゲット材５４の純リチウム金属が密封された構造を有している。
本実施形態のターゲット５１Ａによれば、陽子ビーム６が入射する保持面側Ｘの金属基板５２Ａ上の密封金属薄膜５３が、金属基板５２Ａの縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面と接合されているので、比較例に示したように金属基板５２Ｂの陽子ビーム６が入射する保持面側Ｘにエンボス構造を持っていない場合に較べて、ターゲット材５４のリチウム金属が陽子ビーム６で加熱されて溶融状態になっても、密封金属薄膜５３の熱膨張による膨らみが抑制され、溶融したリチウム金属の縁枠部５２ａの内部の平面の一方側に重力により偏りが発生するのを抑制できる。
【００５６】
また、本実施形態では、陽子ビーム６は、コリメータ１０でターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂのターゲット材５４に均等に当たるように、陽子ビーム６を整形しているので、ターゲット５１Ａの密封金属薄膜５３の一部にのみスポット状に陽子ビーム６が照射されることが防止され、密封金属薄膜５３の過熱による破損が防止される。その結果、密封金属薄膜５３の照射劣化により寿命に達するまでの時間が長くなり、ターゲット５１Ａの寿命が長くなる。
これに対し、比較例では、コリメータ１０を通して、ターゲット５１Ｂのターゲット材５４に均等に陽子ビーム６を照射しても、溶融したリチウム金属が縁枠部５２ａの内部の平面の一方側に重力により偏りが発生する。その結果、密封金属薄膜５３の裏側に溶融したリチウム金属が接していない部分が発生し、その部分は溶融したリチウム金属を通して冷却されることが無く、過熱により密封金属薄膜５３が破損するまでの時間が短くなり、ターゲット５１Ｂの寿命が短くなる。
それに対し、本実施形態のターゲット５１Ａによれば、そういうことがないので、比較例のターゲット５１Ｂよりも寿命が長くなり、ホウ素捕獲療法における患者一人当たりの費用の低減にも役立つ。
【００５７】
また、ターゲット材５４のリチウム金属の厚さを５０μｍと薄くしているので、陽子ビーム６がそのエネルギをリチウム金属内で失ってリチウムと非弾性散乱によるγ線の発生を抑制できる。その結果、照射部２のγ線遮蔽の構造重量を少なく軽くすることができ、照射部２を小型化できる。
更に、ターゲット材５４のリチウム金属を溶融状態で照射部２のターゲット部５に循環して使用する場合は、その循環配管構造が複雑となるとともに、照射部２の外に配管される循環配管のγ線遮蔽構造が必要になるのに対し、本実施形態ではその必要が無くコンパクトなターゲット部５の構成とできる。
【００５８】
ちなみに、金属基板５２Ａは、低炭素鋼又はタンタルとしているので金属基板５２Ａを銅（Ｃｕ）とした場合よりも陽子（水素）の吸収による膨れ現象（ブリスタリング）が抑制され、ターゲット５１Ａの寿命が長くなり、ホウ素捕獲療法における患者一人当たりの費用の低減にも役立つ。
【００５９】
なお、本実施形態におけるターゲット５１Ａの金属基板５２Ａのエンボス構造の形成に当たっては、エンボス構造は、規則的な構造又は不規則な構造のいずれでもよく、減肉された凹部及び残される島部の形状は、直線又は曲線のいずれで構成される形状でもよい。図４〜図６においては、金属基板表面上に矩形形状の島部が前後方向及び左右方向に等間隔で配列するように、平面視で格子縞の形状に減肉された凹部が形成された形態を示し、図６（ａ）において島部５２ｂを左右に隣接する前後方向の列で、同一前後位置に配置する「格子状」とも言うような配置としたがそれに限定されるものではない。島部５２ｂを左右に隣接する前後方向の列で、同一前後位置とせず、ずらした「千鳥状」とも言うような配置としても良い。
【００６０】
《実施形態の変形例１》
次に、図８を参照しながら本実施形態におけるターゲット５１Ａとその製造方法の異なるターゲット５１Ｃの構成とその製造方法について説明する。図８は、変形例のターゲット５１Ｃの構成説明図であり、（ａ）は模式化して表示した斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図である。図９は、変形例におけるターゲットパネルのビーム照射面１１ａ側の分解構造説明図である。図１０は、変形例におけるターゲットパネルの溶融リチウム注入口、充満溶融リチウム出口の配置構造の説明図である。ターゲット５１Ａと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６１】
ターゲット５１Ｃは、図８に示すように模式的に金属基板５２Ｃを平板状に示し、金属基板５２Ｃの保持面Ｘ側に密封金属薄膜５３が接合され、金属基板５２Ｃの保持面Ｘの反対側に裏板部５５が接合されている。ターゲット５１Ｃが、ターゲット５１Ａと異なる点は、（１）図８に示すように金属基板５２Ｃの保持面Ｘ側の対角隅部近傍の２箇所に島部５２ｂのないやや広い矩形平面の凹部５２ｃ１，５２ｃ２を有している点と、（２）凹部５２ｃ１に連通する注入通路６３を有して金属基板５２Ｃの保持面Ｘの反対側に、例えば、円筒形状の突出部を有し、その突出部の端面に注入通路６３が開口している貫通部５２ｆ１と、凹部５２ｃ２に連通する注入通路６４を有して金属基板５２Ｃの保持面Ｘの反対側に、円筒形状の突出部を有し、その突出部の端面に注入通路６４が開口している貫通部５２ｆ２と、を有している点である。
【００６２】
金属基板５２Ｃの貫通部５２ｆ１，５２ｆ２は、図９及び図１０に示すようにマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒを左右内側に避けた位置の裏板部５５の平坦面に貫通させた貫通孔１２０Ａ，１２０Ｂに挿通されて裏板部５５（ターゲットパネル１１Ａ）の保持面Ｘの反対側の面と面一に構成され、注入通路６３，６４がターゲットパネル１１Ａの保持面Ｘの反対側の面に開口している。
ターゲットパネル１１Ｂについても同様の構成である。
【００６３】
ターゲット５１Ｃでは、後記する溶融リチウム金属を注入するターゲット材充填工程においては、注入通路６３には、図８（ｂ）に示すように仮想線（二点鎖線）で示した溶融リチウム注入配管６５が接続され、注入通路６４には、仮想線（二点鎖線）で示した充満した溶融リチウム出口配管６６が接続される。
そして、例えば、溶融リチウム金属の充填が完了して固化した後に、溶融リチウム注入配管６５、溶融リチウム出口配管６６は切削切断されて、注入通路６３，６４内の固化したリチウム金属を除去して、貫通部５２ｆ１，５２ｆ２の注入通路６３，６４は、図示しない蓋により密封溶接される。
【００６４】
ターゲット５１Ｃは、次のように製作される。
（１）冷却材流路形成加工工程
金属基板５２Ｃの元になる矩形状の低炭素鋼又はタンタルの板材に対して、その１面側（裏側（図１０における上側面に対応））にフライス加工等によって冷却材流路５２ｄを形成するために溝を多数加工し、冷却フィン５２ｅを設ける（図１０参照）。
（２）注入通路穿孔加工工程
その後、図１０における金属基板５２Ｃの右下隅近傍及び左上隅近傍に注入通路６３，６４の孔を穿孔する。
【００６５】
（３）エンボス構造加工工程
金属基板５２Ｃの表側（図９における上側面に対応）に、縁枠部５２ａと、縁枠部５２ａで囲まれた内側に、図９における左右方向及び前後方向に規則的に離散的に配置された複数の島部５２ｂとを残して凹部５２ｃを所定の深さの減肉加工、例えば、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さと同じ、５０μｍの減肉加工を、例えば、フライス加工で行う。このとき、図９における左下隅近傍に５０μｍの減肉加工の凹部５２ｃ１を、図９における下側の縁枠部５２ａ側に突出する形に形成するとともに、図９における右上隅近傍に５０μｍの減肉加工の凹部５２ｃ２を、図９における上側の縁枠部５２ａ側に突出する形に形成する。
この結果、図９に示すように凹部５２ｃ１，５２ｃ２の底面には、それぞれ注入通路穿孔加工工程で穿孔した注入通路６３，６４の孔が開口している。
【００６６】
（４）貫通部接合工程
次いで、図１０に示すように金属基板５２Ｃの注入通路６３，６４の孔にそれぞれ連通する注入通路６３，６４の孔を有した円筒形状の貫通部５２ｆ１，５２ｆ２を溶接する。
【００６７】
（５）接合工程
次に、アルゴンガス雰囲気中で、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５（図８では、模式的に説明のため裏板部５５を矩形状の平板で表示）を水平となるようにして、金属基板５２Ｃの裏側を下にし、裏板部５５の上に載せ、次に、金属基板５２Ｃの保持面側Ｘ（図８（ａ）参照）の面上に密封金属薄膜５３を載せる。
このとき、貫通部５２ｆ１，５２ｆ２は、それぞれターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５（図９、図１０参照）の貫通孔１２０Ａ，１２０Ｂに挿通されて、貫通部５２ｆ１，５２ｆ２の端面がターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５の保持面Ｘ側と反対側の面で面一となるようになっている。
【００６８】
そして、ＨＩＰ接合時に密封金属薄膜５３と接合しない、且つ、密封金属薄膜５３と対向する下面が平坦な当て部材を密封金属薄膜５３の上に載せる。当て部材としては、例えば、セラミックが考えられる。
この当て部材は、重量的に適度な重量を有し、ＨＩＰ接合を開始する前に密封金属薄膜５３と金属基板５２Ｃの保持面側Ｘの面との間のアルゴンガスを排除するとともに、ＨＩＰ接合時に、密封金属薄膜５３が平坦に金属基板５２Ｃの保持面側Ｘの面に当接したままの状態を保ち、密封金属薄膜５３が凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２に沈み込まないようにするためのものである。
【００６９】
その後、ＨＩＰ接合を行う。ちなみに、この接合工程によれば、密封金属薄膜５３と、金属基板５２Ｃの縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面とを接合するとともに、金属基板５２Ｃと裏板部５５とを同時に接合できる。
このとき、金属基板５２Ｃの冷却フィン５２ｅの下面と裏板部５５とが接合されるだけでなく、貫通部５２ｆ１，５２ｆ２と裏板部５５の貫通孔１２０Ａ，１２０Ｂとも接合される。更に、金属基板５２Ｃの四周の側面部もターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）のビーム照射面１１ａの裏板部５５を形成する縁部とも同時に接合されるので、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）のビーム照射面１１ａ側は、マニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒが水密構造に密閉接合される。
これにより、密封金属薄膜５３と金属基板５２Ｃの縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面との接合と、金属基板５２Ｃと裏板部５５との接合と、を個別に行うよりも加工工程を省くことができる。
【００７０】
（６）ターゲット材充填工程
次に、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５の保持面Ｘ側と反対側に露出した貫通部５２ｆ１，５２ｆ２の端面に、それぞれ溶融リチウム注入配管６５の一端側を溶接するとともに、溶融リチウム出口配管６６の一端側を溶接する。そして、溶融リチウム出口配管６６の他端側を、油拡散ポンプ等の真空ポンプに接続し、溶融リチウム注入配管６５の他端側を溶融リチウム金属供給側に接続する。
このとき、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）は、誘導加熱等の加熱手段、切削装置、溶接装置等を有した、密封容器内に設置することが好ましい。
【００７１】
その後、図８（ｂ）に示すように溶融リチウム出口配管６６側を上にし、溶融リチウム注入配管６５側を下にするように配置して、真空ポンプを運転して、溶融リチウム注入配管６５、裏板部５５と密封金属薄膜５３との間に形成された凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間、溶融リチウム出口配管６６内を真空引きする。また、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）を、誘導加熱等の方法により２００℃以上に、例えば、４００〜５００℃の第１の所定の温度に加熱する。ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）には、図示しない温度センサが複数取り付けられており、第１の所定の温度に加熱が完了したことを温度センサの信号で確認して、真空中で予め２００℃以上に加熱したターゲット材５４である溶融リチウム金属を、溶融リチウム注入配管６５を介して、凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間を満たすように注入する。
【００７２】
溶融リチウム金属が十分凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間を満たすように注入されたことの確認は、例えば、Ｘ線で溶融リチウム出口配管６６の溶融リチウム金属の液面を監視することで容易に確認できる。
十分に凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間を溶融リチウム金属で満たすように注入した後は、溶融リチウム金属の供給側を閉じ、所定の時間、金属基板５２Ｃ及び密封金属薄膜５３と、溶融リチウム金属とが濡れあって十分に接触するまでターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の温度を、２００℃以上の、例えば、２００〜３００℃の第２の所定の温度に所定の時間（保持時間）保持する。この、第２の所定の温度及び保持時間は、予め実験的に定める。
【００７３】
ここで、前記した第１の所定の温度は、高くても、溶融リチウム金属が、裏板部５５及び密封金属薄膜５３を侵食することの無い温度であり、予め実験的に定める。ちなみに、第１の所定の温度が第２の所定の温度と同じ温度であっても良い。
【００７４】
（７）ターゲット材注入通路閉塞加工工程
次に、溶融リチウム金属を充填した後の注入通路６３，６４の閉塞加工工程について説明する。
保持時間経過後、凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間を溶融リチウム金属が満たした状態のまま徐々に冷却して、凹部５２ｃ，５２ｃ１，５２ｃ２の空間が固体のリチウム金属が充填された状態となる。ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）に取り付けられた温度センサにより十分冷却が完了したことを確認後、溶融リチウム出口配管６６を閉じて真空ポンプを停止し、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）を設置した前記密封容器をアルゴンガス雰囲気又は真空状態とする。
そして、溶融リチウム注入配管６５及び溶融リチウム出口配管６６を前記した切削工具で切断し、貫通部５２ｆ１の注入通路６３及び貫通部５２ｆ２の注入通路６４内のリチウム金属を切削除去する。予め前記密封容器内に用意しておいた図示しない金属基板５２Ｃと同一部材製の蓋（図示せず）を貫通部５２ｆ１，５２ｆ２の注入通路６３，６４に嵌め込み、レーザ溶接や電子線溶接等で密封溶接する。
以上により、ターゲット５１Ｃが完成する。
【００７５】
なお、本変形例において、（６）のターゲット材充填工程における前記した保持時間を短縮するために、（３）のエンボス構造加工工程の後であり、且つ（５）の接合工程の前に、実施形態のターゲット５１Ａの製作における（３）の「付着促進層形成工程」を含めるようにしても良い。
また、本変形例において、（７）のターゲット材注入通路閉塞加工工程において、溶融リチウム出口配管６６及び溶融リチウム出口配管６６を切削切断して注入通路６３，６４に蓋をすることとしたが、それに限定されるものではない。溶融リチウム金属又は固体リチウム金属が溶融リチウム出口配管６６及び溶融リチウム出口配管６６内に充満している状態で、圧接して封印溶接しても良い。
【００７６】
また、本変形例では、金属基板５２Ｃに貫通部５２ｆ１，５２ｆ２を設ける構成としたがそれに限定されることは無く、貫通部５２ｆ１，５２ｆ２は設けず、金属基板５２Ｃの注入通路６３，６４の孔の縁部と裏板部５５の貫通孔１２０Ａ，１２０Ｂの縁部とがＨＩＰ接合され、貫通孔１２０Ａ，１２０Ｂがそれぞれ注入通路６３，６４の一部を構成するようにしても良い。
【００７７】
本変形例によれば、前記した実施形態における効果の他に、実施形態においては、充填済みのターゲット材５４がＨＩＰ接合の際に溶融して、高温となり、金属基板５２Ａや密封金属薄膜５３を侵食する可能性を防止できるという効果がある。その結果、本変形例のターゲット５１Ｃは、実施形態のターゲット５１Ａよりもより長寿命にすることができる。
【００７８】
《実施形態の変形例２》
次に、図１１を参照しながら本実施形態におけるターゲット５１Ａとエンボス構造の異なるターゲット５１Ｄの構成とその製造方法について説明する。図１１は、変形例のターゲット５１Ｄの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｄの分解説明図、（ｂ）は、ターゲット材５４が保持された金属基板５２Ｄの平面図であり、（ｃ）は、金属基板５２Ｄにおけるエンボス構造の拡大斜視図である。ターゲット５１Ａと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７９】
ターゲット５１Ｄは、金属基板５２Ｄ、ターゲット材５４、密封金属薄膜５３、裏板部５５から構成されている。裏板部５５は、図１１（ａ）では単純化して模式的に平板形状で示してあるが、ターゲット５１Ａにおいてと同様、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの一部分であり、図４で示したようにターゲットパネル１１Ａ（１１Ｂ）の裏板部５５のようにマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒの部分が下に窪んだ条溝である。
【００８０】
図１１（ａ）に示すように、金属基板５２Ｄは、ほぼ矩形板形状で、その表面側（図１１（ａ）において上側）には、外周側に縁枠部５２ａが設けられ、縁枠部５２ａで囲まれた内側において、左右方向及び前後方向に規則的に離散的に配置された島部５２ｂを残して減肉された凹部５２ｃの領域を有しており、この凹部５２ｃにターゲット材５４が保持された構造となっている。ターゲット５１Ｄが、ターゲット５１Ａと異なる点は、金属基板５２Ｄの保持面に形成されるエンボス構造の形状である。
【００８１】
図１１（ｂ）に示すように、金属基板５２Ｄのエンボス構造は、六方配置となるように等間隔に配置された複数の円形状の凹部とそれらを互いに連通する凹部とが複数の島部５２ｂを残すように規則的に配列した形状を有し、ターゲット材５４を保持している。図１１（ｃ）は、ターゲット材５４が充填されていない状態のエンボス構造の一部分の拡大斜視図であり、平面視で円形状に減肉された円形凹部５２ｃ１と、隣接する円形凹部５２ｃ１との間を連通するように減肉された矩形形状の連通凹部５２ｃ２との繰り返しからなる凹部５２ｃが、略六角柱状の島部５２ｂをハニカム構造の頂点位置に残すように形成されている。
【００８２】
金属基板５２Ｄの材質としては、低炭素鋼（Ｆｅ）又はタンタル（Ｔａ）が好ましく、このようなエンボス構造の加工は、例えば、フライス加工で行えるが、放電加工、薬品によるエッチング加工によっても行える。
【００８３】
円形凹部５２ｃ１と連通凹部５２ｃ２は、それぞれ同じ深さとなるように形成することができ、縁枠部５２ａの表面高さと島部５２ｂの表面高さが同じであり凹部５２ｃとの段差は、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さと同じ、例えば、５０μｍである。
円形凹部５２ｃ１と連通凹部５２ｃ２が形成する凹部５２ｃは、所定の面積の島部５２ｂが離散して残されるように、金属基板５２Ｄの縁枠部５２ａの内側面積における面積率が７０％以上の範囲になるように形成することが好ましい。このような面積率で形成することにより、密封金属薄膜と接合される島部の表面積を確保しつつ、ターゲット材の反応断面積の縮小を避けることができる。
【００８４】
円形凹部５２ｃ１は、略円形状で大きさが同一又は異なる複数の円形状が規則的に配列するように形成し、例えば、円形凹部５２ｃ１の中心が六方配置となるように等間隔に形成することができる。図１１（ｃ）において、Ｒは円形凹部５２ｃ１の半径、Ｄは各円形凹部５２ｃ１の中心間の距離を示す。円形凹部５２ｃ１の半径Ｒは、特に制限されるものではないが、１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍとすることができる。各円形凹部５２ｃ１の中心間の距離Ｄは、特に制限されるものではないが、Ｒ＋１ｍｍ〜Ｒ＋３ｍｍ、好ましくはＲ＋１ｍｍとすることができる。
また、連通凹部５２ｃ２は、各円形凹部５２ｃ１を連通する直線状の溝とすることが好ましく、例えば、各円形凹部５２ｃ１の中心を結ぶ線に軸線が一致するように中心間の最短距離で連通する配置とし、平面視で略矩形状となるように設けることができる。図１１（ｃ）において、Ｌ１は連通凹部５２ｃ２の幅、Ｌ２は連通凹部５２ｃ２の長さを示す。連通凹部５２ｃ２の幅Ｌ１は、特に制限されるものではないが、円形凹部５２ｃ１の半径の１／５〜１／２、好ましくは１／２とすることができる。
半径２ｍｍの円形凹部５２ｃ１を５ｍｍ間隔で六方配置し、１ｍｍ四方の連通凹部５２ｃ２で隣接する円形凹部５２ｃ１を連通すると、金属基板５２Ｄの縁枠部５２ａの内側面積における面積率は約７２％確保される。
凹部５２ｃの底面から冷却材流路５２ｄの溝底までの厚さは、ターゲット材５４に入射した陽子ビーム６がターゲット材５４を通過した残りの陽子を全て阻止できる厚さとする。
【００８５】
図１１（ａ）に示すように、ターゲット５１Ｄは、金属基板５２Ｄの裏面側には、ターゲット５１Ａにおいてと同様、溝入れ加工で冷却材流路５２ｄが形成され、残った部分が冷却フィン５２ｅを構成している。
凹部５２ｃに金属リチウムが充填され、その後に、裏板部５５上に金属基板５２Ｄの裏面が対向するように載せられ、更に金属基板５２Ｄの上面に密封金属薄膜５３が載せられて、ＨＩＰ加工により密封金属薄膜５３が縁枠部５２ａの表面及び島部５２ｂの表面に接合されるとともに、金属基板５２Ｄの裏面と裏板部５５とが同時に接合される構造となっている。
このようなターゲット５１Ｄは、前記したターゲット５１Ａの製造方法に準じて製作される。
【００８６】
本変形例によれば、凹部に存在するターゲット材５４であるリチウム金属が陽子ビームの照射により加熱されて溶けても、円形凹部５２ｃ１が膨張による圧力を分散し、連通凹部５２ｃ２が溶けたリチウム金属を隣接する各円形凹部５２ｃ１に分配して平準化するため、密封金属薄膜の膨れ上がりは、実施形態のターゲット５１Ａにおける場合と比較して、より抑制され、ターゲット材５４と密封金属薄膜との密着状態は維持される。従って、密封金属薄膜の過熱による破損の可能性をより低減できる。
【００８７】
《実施形態の変形例３》
次に、図１２を参照しながら変形例におけるターゲット５１Ｄとエンボス構造の材質が異なるターゲット５１Ｅの構成とその製造方法について説明する。図１２は、変形例のターゲット５１Ｅの構造説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｅの分解説明図、（ｂ）は、ターゲット材５４が保持された金属基板５２Ｅの平面図である。ターゲット５１Ａ，５１Ｄと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８８】
ターゲット５１Ｅは、金属基板５２Ｅ、ターゲット材５４、密封金属薄膜５３、裏板部５５から構成されている。裏板部５５は、図１２（ａ）では単純化して模式的に平板形状で示してあるが、ターゲット５１Ａにおいてと同様、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの一部分であり、図４で示したようにターゲットパネル１１Ａ（１１Ｂ）の裏板部５５のようにマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒの部分が下に窪んだ条溝である。
【００８９】
図１２（ａ）に示すように、金属基板５２Ｅは、ほぼ矩形板形状で、その表面側（図１２（ａ）において上側）には、外周側に縁枠部５２ａが設けられ、縁枠部５２ａで囲まれた内側において、左右方向及び前後方向に規則的に離散的に配置された島部５２ｂを残して減肉された凹部５２ｃの領域を有している。
【００９０】
ターゲット５１Ｅは、ターゲット５１Ｄと同様のエンボス構造を有しており、図１２（ｂ）に示すように、金属基板５２Ｅの表面側には、縁枠部５２ａで囲まれた内側に六方配置を採るように等間隔に減肉された円形凹部５２ｃ１と、隣接する円形凹部５２ｃ１との間を連通するように減肉された連通凹部５２ｃ２とからなる凹部５２ｃが、略六角柱状の島部５２ｂを残すように形成され、ターゲット材５４が保持されている。
【００９１】
ターゲット５１Ｅが、ターゲット５１Ｄと異なる点は、金属基板５２Ｅの保持面に形成されるエンボス構造における島部５２ｂの材質である。
ターゲット５１Ｄでは、凹部５２ｃが減肉されることにより残される島部５２ｂは、金属基板５２Ｄと同一の材質であり、非リチウム金属で、好ましくは低炭素鋼（Ｆｅ）又はタンタル（Ｔａ）で構成されている。これに対し、ターゲット５１Ｅでは、島部５２ｂは、ターゲット材５４でもあるリチウム合金５４ａで形成される。島部５２ｂは、材質がリチウム合金であることにより、ターゲットとしての機能を有し、且つ、リチウムの場合と比較して加熱により溶融し難い特性を有するものとなる。
【００９２】
リチウム合金としては、例えば、陽子ビームの照射により加熱されて溶融しない、すなわち融点が３００℃程度以上の合金を挙げることができ、銅−リチウム合金、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−リチウム合金が好適に用いられる。
銅−リチウム合金において、添加するＣｕとしては、１質量％以上が好ましく、１〜２０質量％がより好ましい。
アルミニウム−リチウム合金において、添加するＡｌとしては、２０質量％以上が好ましく、２０〜４０質量％がより好ましい。
マグネシウム−リチウム合金において、添加するＭｇとしては４５質量％以上が好ましく、４５〜６０質量％がより好ましい。
【００９３】
本変形例によれば、ターゲット５１Ｄにおける効果が得られると共に、島部５２ｂがターゲット材５４であるリチウムを含む合金で形成されているため、島部５２ｂにおいても陽子ビームの照射により中性子を発生させることができる。その結果、金属基板の保持面側に島部５２ｂを形成することにより生じる中性子発生効率の低下を少なくすることができる。
【００９４】
図１２（ａ）に示すように、ターゲット５１Ｅは、金属基板５２Ｅの裏面側には、ターゲット５１Ａにおいてと同様、溝入れ加工で冷却材流路５２ｄが形成され、残った部分が冷却フィン５２ｅを構成している。
凹部５２ｃに金属リチウムが充填され、その後に、裏板部５５上に金属基板５２Ｅの裏面が対向するように載せられ、更に金属基板５２Ｅの保持面側Ｘの面に密封金属薄膜５３が載せられて、ＨＩＰ加工により密封金属薄膜５３が縁枠部５２ａの表面及び島部５２ｂの表面に接合されるとともに、金属基板５２Ｅの裏面と裏板部５５とが同時に接合される構造となっている。
【００９５】
次に図１３を参照しながらターゲット５１Ｅの製造方法について説明する。図１３は、ターゲット５１Ｅの製造工程の説明図であり、（ａ）は、ターゲット５１Ｅの金属基板５２Ｅ０の保持面側（表側）に、一様に減肉された凹部５２ｃの領域を減肉加工する工程と、金属基板５２Ｅ０の保持面と反対側（裏側）に冷却材流路５２ｄ用の溝部を形成する冷却材流路加工工程との後に、凹部５２ｃの底面に付着促進層を形成する付着促進層形成工程を行い、その後に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたリチウム合金５４ａを凹部５２ｃに充填するリチウム合金充填工程の説明図、（ｂ）は、リチウム合金充填工程を完了し、その後に保持面側平滑化工程を行った後の状態説明図、（ｃ）は、エンボス構造加工工程を終了後の状態説明図、（ｄ）は、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、溶けたターゲット材５４を凹部５２ｃに充填するターゲット材充填工程の説明図、（ｅ）は、ターゲット材充填工程を完了し、その後に保持面側平滑化工程を行った後の状態説明図である。
【００９６】
ターゲット５１Ｅは、次のように製作される。
（１）冷却材流路形成加工工程
金属基板５２Ｅの元になる矩形状の低炭素鋼又はタンタルの板材に対して、その１面側（裏側（図１３（ａ）における下側面に対応））にフライス加工等によって冷却材流路５２ｄを形成するために溝を多数加工し、冷却フィン５２ｅを設ける（図１３（ａ）参照）。
【００９７】
（２）減肉加工工程
板材の表側（図１３（ａ）における上側面に対応）に、縁枠部５２ａを残して所定の深さの減肉加工を行い、底部が平面状の凹部５２ｃを有する金属基板５２Ｅ０を形成する。例えば、ターゲット材であるリチウム金属（Ｌｉ）の厚さと同じ、５０μｍの減肉加工を、フライス加工で行う。
【００９８】
（３）付着促進層形成工程
減肉加工工程の次に、凹部５２ｃの底部に銅、アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛の極薄層（付着促進層）を、例えば、蒸着、スパッタリング等の処理により、例えば、０．０５μｍの厚さで行う。これは、リチウム合金５４ａと金属基板５２Ｅ０との付着性（ぬれ性）を良くするための加工である。この際、蒸着、スパッタリング等の処理の前に縁枠部５２ａの表面には、銅の極薄層を形成しないようにマスキング処理をし、蒸着、スパッタリング等の処理後にマスキングを剥がす。
【００９９】
（４）リチウム合金充填工程
次に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、リチウム合金５４ａを溶かした状態で坩堝６１にいれたものを金属基板５２Ｅ０の凹部５２ｃに流し込む（図１３（ａ），（ｂ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム合金５４ａが酸化されるので、真空中で充填する方が好ましい。充填したリチウム合金５４ａは、アルゴンガス中又は真空中でそのまま固化させる。
【０１００】
（５）保持面側平滑化工程
固化したリチウム合金５４ａは、縁枠部５２ａの表面に付着し、更に、縁枠部５２ａの表面よりも盛り上がっているため、例えば、フライス加工により削り取り、リチウム合金５４ａの粉末もアルゴンガスのブロー等によって除去する（図１３（ｂ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム金属が酸化されるので、真空中で切削する方が好ましい。
【０１０１】
（６）エンボス構造加工工程
次に、凹部５２ｃに充填したリチウム合金５４ａに、平面視で円形状となる所定の深さの減肉加工、例えば、直径が４ｍｍであり、凹部５２ｃの底部をなす金属基板に達する深さの減肉加工を、六方配置を採るように縦方向及び横方向に複数箇所、フライス加工等により行い、円形凹部５２ｃ１を形成する。
また、各円形凹部５２ｃ１の間が連通するように、所定の形状の連通凹部５２ｃ２を減肉加工、例えば、１ｍｍ幅の溝で連通するように、凹部５２ｃの底部をなす金属基板に達する深さの減肉加工を行う。
全ての円形凹部５２ｃ１を連通凹部５２ｃ２で連通させることにより、リチウム合金５４ａからなる複数の島部５２ｂと凹部５２ｃとからなるエンボス構造を有する金属基板５２Ｅが形成される（図１３（ｃ）参照）。
【０１０２】
（７）付着促進層形成工程
エンボス構造加工工程の次に、凹部５２ｃの底部に銅、アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛の極薄層（付着促進層）を、例えば、蒸着、スパッタリング等の処理により、例えば、０．０５μｍの厚さで行う。これは、ターゲット材５４であるリチウムと金属基板と５２Ｅとの付着性（ぬれ性）を良くするための加工である。この際、蒸着、スパッタリング等の処理の前に縁枠部５２ａと島部５２ｂの図１３（ｃ）における上側の表面には、銅の極薄層を形成しないようにマスキング処理をし、蒸着、スパッタリング等の処理後にマスキングを剥がす。
【０１０３】
（８）ターゲット材充填工程
次に、アルゴンガス雰囲気中又は真空中で、ターゲット材５４であるリチウム金属を溶かした状態で坩堝６１にいれたものを凹部５２ｃに流し込む（図１３（ｄ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム金属が酸化されるので、真空中で充填する方が好ましい。充填したターゲット材５４であるリチウム金属は、アルゴンガス中又は真空中でそのまま固化させる。
【０１０４】
（９）保持面側平滑化工程
固化したリチウム金属は、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面に付着し、更に、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面よりも盛り上がっているため、例えば、フライス加工により削り取り、リチウム金属の粉末もアルゴンガスのブロー等によって除去する。その結果、縁枠部５２ａ及び島部５２ｂの表面が清浄な状態で露出し、凹部５２ｃにのみリチウム金属が充填された状態となる（図１３（ｅ）参照）。アルゴンガスは、不純物として酸素や水分（Ｈ2Ｏ）を含んでいるので、溶融したリチウム金属が酸化されるので、真空中で切削する方が好ましい。
【０１０５】
（１０）接合工程
続いて、ターゲット５１Ａの製造方法においてと同様に、アルゴンガス雰囲気中で、ターゲットパネル１１Ａ（又は、ターゲットパネル１１Ｂ）の裏板部５５と、金属基板５２Ｅと、密封金属薄膜５３とをＨＩＰ接合する。
以上により、ターゲット５１Ｅが完成する。
【０１０６】
《実施形態の変形例４》
次に、図１４を参照しながら本実施形態におけるターゲット５１Ａと凹部構造及びターゲット材５４の材質が異なるターゲット５１Ｆの構成とその製造方法について説明する。図１４は、変形例のターゲット５１Ｆの分解説明図である。ターゲット５１Ａと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１０７】
ターゲット５１Ｆは、金属基板５２Ｆ、ターゲット材５４、密封金属薄膜５３、裏板部５５から構成されている。裏板部５５は、図１３では単純化して模式的に平板形状で示してあるが、ターゲット５１Ａにおいてと同様、ターゲットパネル１１Ａ，１１Ｂの一部分であり、図４で示したようにターゲットパネル１１Ａ（１１Ｂ）の裏板部５５のようにマニフォールド１１６Ｌ，１１６Ｒの部分が下に窪んだ条溝である。
【０１０８】
図１４に示すように、金属基板５２Ｆは、ほぼ矩形板形状で、その表面側（図１４において上側）には、外周側に縁枠部５２ａが設けられ、縁枠部５２ａで囲まれた内側において、一様に減肉された凹部５２ｃの領域を有している。金属基板５２Ｆにおける凹部５２ｃは、底部が平面状であり、比較例におけるターゲット５１Ｂと同様にエンボス構造を加工形成されていない形状からなる。
【０１０９】
ターゲット５１Ｆが、ターゲット５１Ｂと異なる点は、凹部５２ｃに充填されるターゲット材５４の材質である。
ターゲット５１Ｂにおいては、本質的に１００質量％のリチウムからなる純リチウム金属が、ターゲット材５４として凹部５２ｃに充填される。
これに対し、ターゲット５１Ｆにおいては、リチウム合金５４ａが、ターゲット材５４として凹部５２ｃに充填される。リチウム合金５４ａは、リチウム金属と比較して加熱により溶融し難い特性を有するターゲット材５４である。
リチウム合金５４ａとしては、例えば、陽子ビームの照射により加熱されて溶融しない、すなわち融点が３００℃程度以上であり、かつ陽子ビームのリチウム合金中の飛程がなるべく短くならない様に添加金属％が小さなリチウム合金を挙げることができ、銅−リチウム合金、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−リチウム合金が好適に用いられる。
銅−リチウム合金において、添加するＣｕとしては１〜２０質量％が好ましく、アルミニウム−リチウム合金において、添加するＡｌとしては２０〜４０質量％が好ましく、マグネシウム−リチウム合金において、添加するＭｇとしては４５〜６０質量％が好ましい。
【０１１０】
金属基板５２Ｆの材質としては、低炭素鋼（Ｆｅ）又はタンタル（Ｔａ）が好ましく、底部が平面上の凹部５２ｃの加工は、例えば、フライス加工で行えるが、放電加工、薬品によるエッチング加工によっても行える。
縁枠部５２ａと凹部５２ｃとの段差は、ターゲット材の厚さと同じ、例えば、５０μｍである。
凹部５２ｃの底面から冷却材流路５２ｄの溝底までの厚さは、ターゲット材５４に入射した陽子ビーム６がターゲット材５４を通過した残りの陽子を全て阻止できる厚さとする。
【０１１１】
図１４に示すように、ターゲット５１Ｆは、金属基板５２Ｆの裏面側には、ターゲット５１Ａにおいてと同様、溝入れ加工で冷却材流路５２ｄが形成され、残った部分が冷却フィン５２ｅを構成している。
凹部５２ｃにリチウム合金５４ａが充填され、その後に、裏板部５５上に金属基板５２Ｄの裏面が対向するように載せられ、更に金属基板５２Ｆの上面に密封金属薄膜５３が載せられて、ＨＩＰ加工により密封金属薄膜５３が縁枠部５２ａの表面に接合されるとともに、金属基板５２Ｆの裏面と裏板部５５とが同時に接合される構造となっている。
このようなターゲット５１Ｆは、前記したターゲット５１Ｅの製造方法において、金属基板５２Ｅ０にリチウム合金５４ａを充填し、保持面側平滑化工程を行った後、ＨＩＰによる接合工程を行うことで製作される。
また、あらかじめ必要な厚さに圧延したリチウム合金５４ａを密封金属薄膜５３に圧着させ、これを凹部５２ｃを設けていない金属基板上に乗せて更に圧着させるとともに、密封金属薄膜５３と金属基板を基板周辺部で溶接する方法もある。
【０１１２】
本変形例によれば、融点が比較的低いリチウム金属をターゲット材５４として用いる場合と比較して、陽子ビームの照射によりターゲット材５４が加熱されて溶融し、液化したターゲット材５４が金属基板の一部分に偏在してしまい、ターゲットとしての機能が劣化することを防ぐことができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１      陽子ビーム発生装置
１ａ    イオン源
１ｂ    加速器
２      照射部
３      治療部
４      ビーム導管
５      ターゲット部
６      陽子ビーム
７      ビーム集束レンズ
９      中性子ビーム
１０    コリメータ
１０ａ  先端フランジ部
１１Ａ，１１Ｂ  ターゲットパネル
１１ａ  ビーム照射面
１１ｂ  先端面
１１ｃＬ，１１ｃＲ  パネル側面
１２Ｌ，１２Ｒ  側板
１７    取り付けボルト
１８    絶縁ピース
２１    減速材
２２    反射材
２３    中性子吸収材
２４    コリメータ
５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｅ，５１Ｆ  ターゲット
５２Ａ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ  金属基板
５２ａ  縁枠部
５２ｂ  島部
５２ｃ  凹部
５２ｃ１  円形凹部
５２ｃ２  連通凹部
５２ｄ  冷却材流路
５２ｅ  冷却フィン
５３    密封金属薄膜
５４    ターゲット材
５４ａ  ターゲット材（リチウム合金）
５５    裏板部
６１    坩堝
１００  中性子発生装置
１１２  ビームストップ部材
１１３，１２４  絶縁部材
１５    取り付け孔
１１６Ｌ，１１６Ｒ  マニフォールド
１１６Ｌａ，１１６Ｒａ，１１７Ｌ，１１７Ｒ，１２１Ｌ，１２１Ｒ，１２３Ｌ，１２３Ｒ  冷却材流路孔
１２２Ｌ，１２２Ｒ  冷却材連通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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