(57)【要約】【課題】加速器に対する取り付けに支障をきたすことがなく、ビームの照射を受けたターゲットの冷却効率が高い放射性核種製造装置、ターゲット装置を提供する。【解決手段】液状のターゲットを収容する照射容器５１、照射容器５１と連通する連通口５３１を有し、荷電粒子ビームＰｂの照射によってターゲットが液体または気体の状態で上昇し得るチムニー５３、チムニー５３に向けて開口された開口部５５１を有し、この開口部５５１がチムニー５３の連通口５３１よりも狭いスリット５５、スリット５５に流入したターゲットを照射容器５１に帰還させる帰還路の一つである連通路５７、によって荷電粒子ビームＰｂを液状のターゲットに照射して18Ｆを生成する放射性核種製造装置を構成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成する放射性核種製造装置であって、
液状の前記ターゲットを収容する容器と、
前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、
前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、
前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とする放射性核種製造装置。
【請求項２】
前記第２空洞部の垂直断面の法線は、前記第１空洞部から前記容器に向かう下降方向の成分を含む請求項１に記載の放射性核種製造装置。
【請求項３】
前記液状のターゲットがＨ218Ｏを含む水であり、前記第２空洞部は、略板形状を有し、かつ前記略板形状の厚さ方向の寸法が１ｍｍ以上、２ｍｍ以下である請求項１または２に記載の放射性核種製造装置。
【請求項４】
前記第２空洞部を複数備え、前記帰還路は、複数の前記第２空洞部同士を連通させる連通路を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項５】
液状の前記ターゲットを前記容器内に収容した場合、前記連通路の少なくとも一部及び複数の前記第２空洞部の少なくとも一部において、それぞれ前記容器内の前記ターゲットよりも水位が高い状態で前記ターゲットが収容される請求項４に記載の放射性核種製造装置。
【請求項６】
前記第１空洞部及び前記第２空洞部の少なくとも一方の周壁は、金属触媒を含む被膜を備える請求項１から５のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項７】
前記第１空洞部の少なくとも一部において、前記第１空洞部を、前記ターゲットの上昇方向に垂直に切った断面積が前記上昇方向に向かうにしたがって大きくなる請求項１から６のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項８】
前記帰還路の断面積は、前記容器に向かって段階的に小さくなる請求項１から７のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項９】
前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
を備え、
前記金属薄膜は、腐食を防ぐための保護膜を備える請求項１から８のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項１０】
前記容器を有する金属製の第１ボディ体と、
前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
前記金属薄膜に電流を供給する電源と、
を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置。
【請求項１１】
前記第１ボディ体と接する絶縁部材と、前記絶縁部材によって前記第１ボディ体と絶縁される金属製の第２ボディ体と、をさらに備え、前記絶縁部材は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間にあって、かつ前記金属薄膜の少なくとも一部と重なって前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との導通を許容する非絶縁部分を有し、前記電源は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間に前記非絶縁部分を介して電流を流す、請求項１０に記載の放射性核種製造装置。
【請求項１２】
前記第２ボディ体は、前記金属薄膜を保持するフランジ体及び前記金属薄膜に照射される粒子ビームの軌道を調整するコリメータを含む、請求項１１に記載の放射性核種製造装置。
【請求項１３】
粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成するターゲット装置であって、
液状の前記ターゲットを収容する容器と、
前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、
前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、
前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とするターゲット装置。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の放射性核種製造装置を用いて放射性核種を生成する放射性核種生成工程と、
前記放射性核種製造装置から前記放射性核種を回収する回収工程と、
前記回収工程において回収された前記放射性核種を用いて放射性薬剤を製造する工程と、
を含むことを特徴とする放射性薬剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性核種製造装置、ターゲット装置及び放射性薬剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学画像の撮影は、少量の放射性核種を目印としてつけた放射性医薬品を患者の体内に投入し、放射性医薬品が臓器や体内組織等に集まる様子を画像化することによって行われる。このような手法としては、例えば、陽電子放出断層撮影（Positron Emission Tomography：以下、「ＰＥＴ」とも記す）が知られている。ＰＥＴでは、例えば、ブドウ糖に放射性核種としてフッ素-１８(18Ｆ)を付与した薬剤（18Ｆ−ＦＤＧ：以下、単に「ＦＤＧ」とも記す）を患者の体内に注射する。そして、体内におけるＦＤＧの分布をＰＥＴカメラで撮影している。
【０００３】
18Ｆは、Ｈ218Ｏをターゲットにして荷電粒子のビームを照射し、18Ｏ（ｐ，ｎ）18Ｆの核反応を起こさせることによって生成される。ターゲットとなるＨ218Ｏは比較的高価であり、その使用量は２ｍｌから５ｍｌと少量である。放射性核種製造装置では、このように少量のターゲットに対して高エネルギーのビームを照射すると、ビームの照射を受けたターゲットが沸騰すると共に気化する。ターゲットの沸騰及び気化は、ビームの照射位置からターゲットを移動させるので、核反応の効率を低下させ、18Ｆの収量低下を招く一因になる。一方18Ｆの収量は、ビームのエネルギーのうちのビーム電流を高めることによって増加し、ビームの電流はさらに高まる傾向にある。したがって、放射性核種製造装置には、大きな電流値のビームの照射を受けながら、ターゲットの沸騰、気化を抑えるという、相反する要請がある。
【０００４】
また、ターゲット装置内のターゲットは、ビーム入射窓として高融点、高強度、耐腐食性の高い金属箔によって容器内に封入されることが一般的である。ターゲットの沸騰、気化によって容器内の圧力が高まると、フォイルにも高い圧力がかかることになる。
ところで、ビームはフォイルを介してターゲットに照射されるため、フォイルの厚さは液体や気体の通過を遮断し、かつ、ビームの通過を許容するように設定される。このため、より大容量のビームを入射させる場合には、フォイルの厚さを容器内の圧力の上昇に十分耐えるほど厚くすることができず、ターゲット装置では、フォイルが損傷を受ける可能性が生じている。
【０００５】
ターゲットの沸騰、気化を抑止するための公知技術としては、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されたものがある。公知技術のうち、特許文献１に記載のＲＩ製造装置は、沸騰を抑えるためバッファ部に加圧ガスを供給する。ただし、加圧ガスは、気化したターゲットの冷却効率を低下させることが知られている。このため、特許文献１に記載の発明では、気化したターゲットと加圧ガスの混合気体を冷却部において分離している。
特許文献２に記載のターゲット装置は、ターゲットの収容部に連通するバッファ部にヘリウムガスを供給して沸騰を抑えると同時に、バッファ部の形状を幅方向に広げてバッファ部壁面の表面積を拡大し、ターゲットの蒸気の冷却能力を高めている。特許文献３には、ターゲットが収容される第１のチャンバーと、第１のチャンバーよりも容積が大きく、気化したターゲットが収容される第２のチャンバーとを有するターゲット装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２４６１３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２０９３０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１６／０１４１０６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ターゲットの沸騰、気化を抑止するための公知技術では、気化したターゲットを冷却するための機構をターゲットに入射するビームの鉛直平面上に設けるため、この機構の表面積を増やすには限界がある。特に、Ｈ218Ｏをターゲットとする場合、ＰＥＴサイクロトロンと呼ばれる小型のサイクロトロンが用いられることが多い。ＰＥＴサイクロトロンには複数のターゲット装置が取り付けられ、ターゲット装置からの粒子ビーム引出部に稠密に照射装置が配置される。このため、ターゲット装置の体積を大きくすると、ＰＥＴサイクロンに取り付け可能なターゲット装置の個数が少なくなり、ターゲットのメンテナンス等により、18Ｆの安定的な製造、運用者の被曝の問題に支障を来すことが考えられる。
一方、蒸発潜熱の利用（凝縮熱の除去）によるターゲットの冷却に必要な面積Ａは、以下の式によって表される。
Ａ＝Ｑ／（Ｕ・ΔＴ）                              式（１）
なお、上記式（１）において、Ｑはターゲット装置への入熱量（Ｗ）、Ｕは総括伝熱係数（Ｗ／ｍ2Ｋ）、ΔＴは面積Ａを有する部材の表裏の温度差（Ｋ）とする。式（１）によれば、ターゲット装置の材質を一定にし、ビームを大電流にして熱容量を高める場合には、ターゲット装置の表面積をさらに大きくすることが必要になることが分かる。
【０００８】
以上のことから、大電流のビームを使い、より短時間に大量に放射性同位元素を製造するためには、ターゲット装置の全体体積を増やすことなく、冷却のための表面積を増やすことが必要になる。また、フォイル損傷のリスクを軽減するためにも、ターゲット装置には、冷却効率を高めて内圧を大きくしないことが重要になる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、加速器に対する取り付けに支障をきたすことがなく、粒子ビームの照射を受けたターゲットの冷却効率が高い放射性核種製造装置、ターゲット装置及び放射性薬剤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】
【０００９】
本発明の放射性核種製造装置は、粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成する放射性核種製造装置であって、
液状の前記ターゲットを収容する容器と、
前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、
前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、
前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のターゲット装置は、粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成するターゲット装置であって、
液状の前記ターゲットを収容する容器と、
前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、
前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、
前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の放射性薬剤の製造方法は、上記放射性核種製造装置を用いて放射性核種を生成する放射性核種生成工程と、
前記放射性核種製造装置から前記放射性核種を回収する回収工程と、前記回収工程において回収された前記放射性核種を用いて放射性薬剤を製造する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記した本発明は、加速器に対する取り付けに支障をきたすことがなく、粒子ビームの照射を受けたターゲットの冷却効率が高い放射性核種製造装置、ターゲット装置及び放射性薬剤の製造方法を提供することができる。
すなわち、本発明は、容器内の液状のターゲットに粒子ビームを照射し、ターゲットを液体または気体の状態で第１空洞部に上昇させることができる。ターゲットが上昇する第１空洞部は容器に対して上方に位置しているから、ターゲット装置を幅方向に拡大せず、上方向に拡大することによって第１空洞部の表面積を大きくすることが可能である。また、第１空洞部に向けて開口する第２空洞部を設けることにより、ターゲット装置の容器よりも上方の表面積をいっそう大きくすることができる。このため、本発明は、粒子ビームを発生する部材の周方向にターゲット装置を複数並べても、その取り付けに支障をきたさないようにすることができる。
また、本発明は、第１空洞部と、第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、この開口部が第１空洞部と容器との連通口よりも狭い第２空洞部を備えたことにより、冷却、液化されたターゲットに第１空洞部から第２空洞部に向かう力が生じ、ターゲットを第２空洞部に収集することができる。
さらに、本発明は、生成された放射性核種が含まれているターゲットが帰還路を通じて容器に回収されるところ、上記のように、第１空洞部に上昇して液化したターゲットが第２空洞部に向かって流動するため、帰還路を通じて容器に良好に帰還させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の放射性核種製造装置を説明するための模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のターゲット装置を説明するための斜視図である。
【図３】図２に示したターゲット装置を図中のＹ方向から見た上面図である。
【図４】図３に示した矢線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図５】図３に示した矢線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図６】図５の一部を拡大して示した模式図である。
【図７】図３に示した矢線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の照射容器の斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態のチムニーを説明するための図である。
【図１０】図９の矢線Ｇ−Ｇに沿う断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態のターゲット装置を説明するための図である。
【図１２】図１１中に示した矢線Ｄ−Ｄに沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態を、図面を用いて説明する。第１実施形態、第２実施形態では、図面において同様の部材には同様の符号を付し、先に説明を行ったものについては説明を一部略す場合がある。また、第１実施形態、第２実施形態の模式図は、その機能や位置関係等を説明するためのものであって寸法形状までを正確に表すものではない。
【００１５】
＜第１実施形態＞
［放射性核種製造装置］
図１は、第１実施形態の放射性核種製造装置を説明するための模式的な断面図である。図示した放射性核種製造装置１は、荷電粒子ビームＰｂを生成する加速器と、加速器によって生成された荷電粒子ビームＰｂの照射を受けて放射性同位元素（以下、「ＲＩ」と記す）を製造するターゲット装置と、を含んでいる。加速器とターゲット装置とは、図示しないボルト等によって互いに密着して取付けられていて、荷電粒子ビームＰｂが加速器３からターゲット装置５に入射され、空気や水が出入りできないように構成されている。
このような放射性核種製造装置は、外部への放射線漏れを防ぐために図示しない自己シールドを備えている。
【００１６】
加速器３は、入射粒子を加速がして荷電粒子ビームＰｂを生成する構成である。ターゲット物質に核反応を発生させる荷電粒子ビームＰｂを構成する入射粒子には種々のものが用いられ、陽子、重陽子、α粒子、イオン、電子または光子を例示することができる。加速器３としては、静電加速器、サイクロトロンやシンクロトロン等の円形加速器、線形加速器、または円形加速器と線形加速器とを組み合わせたマイクロトロン等を用いることができ、入射粒子の種類とエネルギーに応じて選択される。
【００１７】
第１実施形態の放射性核種製造装置は、１つの加速器３に複数のターゲット装置５が取付けられている。図１に示した例では、加速器３の図中の左右に例えばそれぞれ４つのターゲット装置を紙面に向かう方向（図中にＺ軸で示す方向）に一列に設けている。
このような放射性核種製造装置において、加速器３に既存のものを使用し、ターゲット装置をより収量が上がるものに交換することがある。このとき、放熱効果を高めるため単にターゲット装置の表面積を大きくすると、加速器３に複数のターゲット装置を取り付け切れなくなる恐れが生じる。
ここで、ターゲット装置５は、図中のＺ方向に並んで配置されている。このため、ターゲット装置５の表面積をＺ方向以外の方向に大きくしても、ターゲット装置５の加速器３に対する取り付けに影響を与えることがない。また、ターゲット装置５は、いずれも図中のＸ方向または−Ｘ方向から加速器３に押圧されるように固定されている。このため、ターゲット装置５を±Ｙ方向や±Ｘ方向に大きくしても、ターゲット装置５を加速器３に取り付けることができる。
第１実施形態は、上記の点に着目し、ターゲット装置５の表面積をＺ方向以外に大きくし、放熱効果を高めながらも加速器３に対する取り付けへの影響をなくすようにしている。
【００１８】
第１実施形態の放射性核種製造装置は、加速器３が荷電粒子ビームＰｂとして陽子線を生成する。そして、生成された陽子線を１８ＭｅＶ、１００μＡもしくはそれ以上の発熱負荷でターゲット装置５に照射する。
第１実施形態のターゲット装置５は、Ｈ218Ｏをターゲットとして保持している。なお、ターゲットは、Ｈ218Ｏのみであってもよいし、Ｈ2Ｏを含むものであってもよい。ターゲットに荷電粒子ビームＰｂが照射されることにより、ターゲット装置５においてターゲットと陽子との間に18Ｏ（ｐ，ｎ）18Ｆで表される核反応が起こり、ＲＩとして例えば18Ｆが生成される。なお、このような核反応の表記は、ターゲット物質を左側、生成物を右側に記載し、入射粒子と飛び出す粒子を括弧内に併記することによって行われる。
【００１９】
生成された18Ｆは、合成装置に送られる。合成装置は、18Ｆを標識前駆体化合物と合成し、ＦＤＧ等を製造する。
なお、第１実施形態は、ターゲットをＨ218Ｏとするものに限定されるものではない。例えば、ターゲットにＨ2Ｏを用い、16Ｏ（ｐ，α）13Ｎの核反応によって13Ｎを生成することもできる。
【００２０】
［ターゲット装置］
（全体構成）
次に、第１実施形態のターゲット装置の全体構成を説明する。
図２は、第１実施形態のターゲット装置５を説明するための斜視図である。なお、図１に示したターゲット装置５は、いずれも同様の構成を有している。このため、第１実施形態は、１つのターゲット装置５を説明して他のターゲット装置５の説明に代えるものとする。図２に示したＸ，Ｙ，Ｚ座標は、図１に示した座標系と一致している。
【００２１】
図２に示した第１実施形態のターゲット装置５は、図示しないターゲットとしてＨ218Ｏ（ターゲット水）を保持する容器である照射容器５１を備えている。ターゲット水は、Ｈ218Ｏのみであってもよいし、Ｈ2Ｏを含むものであってもよい。放射性核種製造装置の稼動前において、ターゲットは液状である。また、ターゲット装置５は、照射容器５１と連通する連通口５３１（図５参照）を有し、荷電粒子ビームＰｂの照射によってターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部であるチムニー５３を備えている。さらに、ターゲット装置５は、チムニー５３に向けて開口された開口部５５１（図６参照）を有し、この開口部５５１がチムニー５３の連通口５３１よりも狭い第２空洞部であるスリット５５を備えている。
なお、第１実施形態でいう、「開口部５５１がチムニー５３の連通口５３１よりも狭い」とは、開口部５５１の長手方向に直交する幅方向の最小長さが、連通口５３１の長手方向に直交する幅方向の最小長さよりも短いことを指す。図２に示した例示したスリット５５は、開口部５５１の幅（Ｘ方向寸法）が一定で、この幅がスリット５５の開口部５５１と反対の端部まで一定の空洞である。
【００２２】
上記ターゲット装置５は、ニオブ（Ｎｂ）やタンタル（Ｔａ）などの耐食性に優れた金属材料で作られる。ターゲット装置５は、このような金属材料の直径６０ｍｍの円筒形の塊を削って、もしくは流路を切った多層円板の拡散接合によって製造されている。照射容器５１、チムニー５３、スリット５５及び連通路５７は、いずれも上記円筒形の塊を切削することによって金属材料の塊内に形成された空間である。また、第１実施形態では、このような金属材料の塊を、以下、「ターゲットボディ」５０と記す。
本明細書において、照射容器５１は、ターゲットボディ５０に開口された空洞である。このような照射容器５１は、空洞を区画形成する概念的な部材であって、空洞の外周と接するターゲットボディ５０の厚さを持たない内壁を指す。
ターゲット装置５は、アルミニウム製の取付持具２によって加速器３に取り付けられる。取付持具２は、枠体２１、２３を有し、枠体２１と枠体２３との間にターゲット装置５を挟み込むようにしてターゲット装置５を加速器３に固定する。枠体２１と枠体２３とは、図示しないボルトやＯリングを使って互いに密着して留められる。
【００２３】
枠体２１には加速器３から照射される荷電粒子ビームＰｂを通すビーム入射口３１が設けられている。枠体２１と照射容器５１との境界には、荷電粒子ビームＰｂを通して空気や水等を通さない好適な厚さのフォイル５２が設けられる。フォイル５２には、例えば、コバルト及びクロムをベースにした合金の金属薄膜（例えばＨＡＶＡＲ（登録商標））、チタン、ステンレス等の薄膜が用いられる。
【００２４】
また、第１実施形態では、フォイル５２が腐食を防ぐための保護膜を備えるようにしてもよい。腐食を防ぐための保護膜としては、例えば白金を含むコーティング膜が使用される。
ここで、ターゲットである水は、照射により放射線分解を起こし、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカルや過酸化水素を発生させることがある。これにより、フォイル５２の構成金属がエロージョンやコロージョンを受け、フォイル５２の強度の低下、ターゲット水中への金属不純物の混入という問題を生じる。そこで、フォイル５２は、こうしたエロージョンコロージョンを防ぐための保護膜を備えるようにしてもよい。こうした保護膜としては、ニオブ、タンタル、金、白金など化学的に安定な金属からなるコーティング膜を使用することができる。保護膜の厚さは、例えば５μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。また、保護膜は、フォイル５２の方面であるターゲット水側に設けることが好ましい。コーティング膜の成膜は、蒸着やスパッタリング及び電解めっきのいずれの方法によっても実現することができる。
【００２５】
図２においては図示を省くが、ターゲット装置５の荷電粒子ビームＰｂの入射側には、冷却水が循環する冷却水用枝管６３（図２、図３、図４及び図７参照）が設けられている。冷却水用枝管６３には冷却水用本管６０（図２、図４、図５及び図７参照）が接続されていて、冷却水用本管６０を介してターゲット装置５の外部から冷却水用枝管６３に冷却水が供給される。
【００２６】
図３は、図２に示したターゲット装置５を図中の−Ｙ方向から見た上面図である。図３の上面図は一部模式的な図であって、冷却水用本管６０の図示を省いて照射容器５１の形状を見易くしている。図４は、図３に示した矢線Ａ−Ａに沿う断面図である。図５は、図３に示した矢線Ｂ−Ｂに沿う断面図であり、図６は図５の開口部５５１等を見易くするために図５の一部を拡大して示した図である。図７は、図３に示した矢線Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
第１実施形態では、図４に示した断面図の枠体２３のＸ方向の長さを４６．００ｍｍ、図５及び図７に示した断面図の枠体２３のＺ方向の最大長さを７０．００ｍｍとした。
【００２７】
図３から図７に示したように、照射容器５１はチムニー５３と連通し、チムニー５３は複数のスリット５５と連通している。チムニー５３は、図３に示したように、上面視において長孔形状を有している。
照射容器５１は、図４に示したように、荷電粒子ビームＰｂの入射軸方向に沿って断面が小さくなるように構成されている。また、図４に示した縦断面図における上部５１１ａと下部５１１ｂの傾きが異なっている。図５、図７に示したように、照射容器５１と連通口５３１で連通するチムニー５３は、複数のスリット５５と連通口５３１によって連通している。
【００２８】
第１実施形態は、チムニー５３を上面視において長孔形状とすることにより。チムニー５３及びスリット５５をＸ方向に大きくし、ターゲット装置５を加速器３に取り付けるために必要な領域を変更することなくターゲットの冷却に寄与する表面積を大きくすることができる。
また、第１実施形態は、照射容器５１をＸ方向に長い形状としたことにより、照射容器５１内のターゲットが沸騰、気化しても、荷電粒子ビームＰｂがターゲットに衝突して18Ｆを生成することに必要な飛程を確保することができる。
【００２９】
さらに、ターゲット装置５は、図３に示したように、フィッティング７１及びフィッティング７１と接続する管路７１１を備えている。フィッティング７１及び管路７１１は、チムニー５３からスリット５５及び照射容器５１までにＨｅガスや水を通すための構成である。また、ターゲット装置５は、フィッティング７３及びフィッティング７３と接続する管路７３１を備えている。フィッティング７３及び管路７３１は、照射容器５１から18Ｆを含むターゲットを回収するための構成である。
【００３０】
以下、上記した構成の各々について説明する。
（照射容器）
図３に示したように、照射容器５１は、上面視において略二等辺三角形をなす空洞である。また、照射容器５１は、図４に示すように、収容部５１１と、収容部５１１に傾斜した部位を与えるエバポレータ５１３と、を有している。照射容器５１の断面は、図４に示したように図３に示した矢線Ｂ−Ｂ上において矢線Ｃ−Ｃ上におけるよりも大きくなっている。また、照射容器５１の断面は、図３に示した矢線Ｂ−Ｂ上において円形であるのに対し、図４に示した矢線Ｃ−Ｃ上においては楕円形状を有している。
【００３１】
収容部５１１がＸ方向（荷電粒子ビームＰｂの入射方向）に沿って狭くなる照射容器５１の形状は、所謂「コーン形状」とも呼ばれている。コーン形状は、荷電粒子ビームＰｂの強度が入射方向に垂直な断面積の中央で強く、ターゲット中を進むにしたがって減衰することに応じて設計された形状である。照射容器５１をコーン形状とすることによって、強度の強い荷電粒子ビームＰｂがターゲットの量の多い箇所に照射されるようになる。これにより、照射容器５１における単位面積当たりの発熱量の減少と、冷却面の面積の増大の２点によって高い除熱効果を得ることができる。なお、照射容器５１内に収容されるターゲットの量は、例えば２ｍｌ以上、３ｍｌ以下であり、最大で５ｍｌである。
【００３２】
図８は、このような第１実施形態の照射容器５１の斜視図である。第１実施形態においては、空洞である照射容器５１の内部にエバポレータ５１３が設けられている。エバポレータ５１３を設けたことにより、照射容器５１内において収容部５１１とエバポレータ５１３との境界５１３ａの間にスリット状の空間が形成される。スリット部分のＺ方向の最大長さをエバポレータの「幅」とも記す。エバポレータ５１３の幅ｄ１は、例えば、２ｍｍ以上、４ｍｍ以下程度が好ましく、より好ましくは３ｍｍである。第１実施形態は、幅ｄ１を約３ｍｍとした例を示した。なお、図８では、エバポレータ５１３内にスリット状の空間を形成した例を示したが、この空間内に複数のＶ字状のくぼみを形成してもよい。そのような微細構造を形成することで、液状のターゲットに対し多数の発泡核を持たせ、より低い過熱度での発泡（沸騰）（小泡沸騰）を促すことができる。
図８に示すように、照射容器５１の収容部５１１は、Ｘ方向に沿って断面が小さくなるように設計されている。ただし、図４から明らかなように、収容部５１１は、図４に示した上部５１１ａと下部５１１ｂとの傾きが異なっている。つまり、収容部５１１は、下部５１１ｂが上部５１１ａよりも大きく傾いていることにより、液状のターゲットが沸騰することにより生じる荷電粒子ビームＰｂの飛程の差を補正（補償）することができる。このため、核反応の確率が上がり、放射性核種の収率が向上する。
【００３３】
（チムニー）
図５、図７に示すように、第１実施形態のチムニー５３は、照射容器５１と連通する連通口５３１を有している。第１実施形態のチムニー５３の周面は、図２から図７に示したように、連通口５３１を長孔形状の底面とする板状の形状を構成する。チムニー５３の側面は、図４に示したようにＸ方向に一定の長さを有していて、チムニー５３の上面視の形状は開口部と一致する。第１実施形態では、連通口５３１のＺ方向の長さを、チムニー５３の「幅」とも記す。
照射容器５１内のターゲットに荷電粒子ビームＰｂが照射されると、液状であったターゲットが沸騰、気化する。気化したターゲットはチムニー５３内を上昇し、一部はチムニー５３の内壁上で冷却されて水滴となる。水滴は、重力の作用等によって内壁を離れて落下し、照射容器５１に帰還する。第１実施形態では、このような経路により照射容器５１に帰還するターゲットもある。
【００３４】
また、第１実施形態は、チムニー５３と接するターゲットボディ５０の内面、つまりチムニー５３の周壁に、金属触媒として白金（Ｐｔ）のコーティング膜を形成してもよい。これにより、水の放射線分解により発生する水素、そして酸素の反応を促進して速やかに水に戻すことができるため、水素、酸素の非凝縮性ガスの発生による、ターゲット内圧の上昇を抑制するばかりでなく、水の放射線分解に生成物（ラジカル等）を抑制することが可能になる。
なお、白金コーティング膜の成膜は、蒸着やスパッタリング及び電解めっきのいずれの方法によっても実現することができる。
【００３５】
（スリット）
ターゲット装置５は、複数のスリット５５を備えている。複数のスリット５５は、各々が板状の形状（略板形状とも記す）を有し、スリット５５同士を連通させる連通路５７によって連通している。このような連通路５７は、スリット５５に流入したターゲットをエバポレータ５１３に帰還させる帰還路の一部である。
図５に示したように、第１実施形態では、複数のスリット５５を、チムニー５３の対向する面に各々４個、合計８個設けるものとした。図２、図５及び図７に示すように、第１実施形態の開口部５５１は、全体がＸ方向に長い形状となっている。ただし、第１実施形態のスリット５５の開口部５５１は、全体が一様の幅を有するものに限定されるものでなく、開口部５５１の少なくとも一部がチムニー５３の連通口５３１よりも狭い部分を有していればよい。
【００３６】
また、複数のスリット５５では、いずれも、垂直断面Ｌ１の法線Ｌ２が、チムニー５３から照射容器５１に向かう下降方向の成分Ｌ３を含んでいる。このような構成により、スリット５５は、水平方向よりも下方に向かって傾くようになる。第１実施形態では、複数のスリット５５が全て同じ角度で傾くようにする。１つのスリット５５とチムニー５３の側面とがなす角度θは、好ましくは１５度以上、４５度以下、より好ましくは約３０度である。
【００３７】
図５に示したように、複数のスリット５５の開口部５５１と反対側の端部は、互いに連通路５７によって接続されている。連通路５７の管の径は、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは約１．５ｍｍである。第１実施形態では、連通路５７を全体が例えば１．５ｍｍ径の管路であって、鉛直下方に延びる管路部５７ａと、管路部５７ａの端部から照射容器５１に向かう管路部５７ｂと、を有している。第１実施形態の管路部５７ｂは、水平方向よりもわずかに下方に傾斜して管路部５７ａとエバポレータ５１３とを接続している。
各スリット５５内の液状のターゲットは、スリット５５の傾きによってスリット５５の最下部に達する。そして、ターゲットは、管路部５７ａ内を下方に向かい、管路部５７ｂとの境界に達する。さらに、ターゲットは、管路部５７ｂの傾きによって流れ落ち、エバポレータ５１３に帰還する。このような経路は、第１実施形態の他の帰還路となる。
また、第１実施形態では、スリット５５や連通路５７からのターゲットの回収率を高めるため、チムニー５３と同様に、スリット５５及び連通路５７を形成するターゲットボディ５０の内面に白金のコーティング膜を形成するようにしてもよい。
なお、上記構成において、１．５ｍｍ径のスリット５５においては毛管力が作用して水滴のターゲットを引き込んでいる。スリット５５のうち、ターゲットで満たされていない空洞においては、スリット５５の毛管力に重力の成分が加わるためにターゲットが下方から上方に向かう逆流は起こらない。
【００３８】
また、第１実施形態では、スリット５５の幅Ｗ１を、スリット５５において顕著な毛管力が生じるように設定している。スリット５５の幅Ｗ１とは、略板形状のスリット５５の最小の厚み寸法である。具体的には、液状のターゲットがＨ218Ｏを含む水である条件の下、スリット５５を略板形状とし、かつ、スリット５５の幅Ｗ１を、チムニー５３の連通口５３１の幅Ｗ２よりも短くし、かつ、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下としている。
ただし、毛管力による液面の上昇高さは、液体（ターゲット）の表面張力（Ｔ）、液体とスリット５５の周壁面との接触角（θ）、液体の密度（ρ）、スリット５５の内径（ｒ）及び重力（ｇ）により以下の式（２）を使って求められる。
ｈ＝２Ｔｃｏｓθ／ρｇｒ                    ...式（２）
上記幅Ｗ１の範囲は、上記の条件をも考慮して決定される。第１実施形態では、ターゲットをＨ218Ｏが含まれる水、周壁面をニオブあるいは白金のコーティング膜、スリット５５の幅を１．５ｍｍとし、スリット５５及び連通路５７において１７ｍｍの水筒高さを得ることができる。この結果、第１実施形態では、照射容器５１におけるターゲットの最大高さよりもスリット５５及び連通路５７におけるターゲットの最大高さの方が高くなる。
【００３９】
上記のことから、第１実施形態では、液状のターゲットを照射容器５１内に収容した場合、連通路５７及び複数のスリット５５の少なくとも一部において、照射容器５１内のターゲットよりも水位が高い状態でターゲットが収容される。
すなわち、図５、図７に示すように、第１実施形態は、液状のターゲットを照射容器５１に収容した場合、荷電粒子ビームＰｂが入射される以前においても、連通路５７の少なくとも一部及び複数のスリット５５の少なくとも一部において、それぞれ照射容器５１におけるターゲットの水位ｆ１よりも高い水位ｆ２でターゲットが収容されることになる。
上記構成により、第１実施形態では、荷電粒子ビームＰｂの照射以前にスリット５５の一部がターゲットによって満たされてチムニー５３の空間よりも低圧の状態になっている。このため、液化したターゲットが圧力差によってスリット５５内に吸い込まれる。このような現象において、スリット５５を予め満たしているターゲットは、所謂呼び水として作用する。
【００４０】
（動作）
次に、以上説明したターゲット装置の動作を説明する。
ターゲット装置５においては、荷電粒子ビームＰｂがフォイル５２を通過して照射容器５１に入射してくる。このとき、図５に示したように、ターゲットが毛管現象によって複数のスリット５５の一部に入り込んでいる。
このような状態で、荷電粒子ビームＰｂの陽子がターゲットの水分子と相互作用する。相互作用の主なものは水分子を構成する水素および酸素原子のまわりの電子との非弾性散乱であり、散乱された非常に多くの電子がさらに周りにエネルギーを付与することにより、液状のターゲットが沸騰、気化する。気化したターゲットは、照射容器５１と連通するチムニー５３内を上昇する。そして、チムニー５３内を上昇したターゲットの一部は、チムニー５３が形成されたターゲットボディ５０の内面上で冷却されて水滴となる。水滴の少なくとも一部は、重力によって直接照射容器５１に落下する経路を通って照射容器５１に帰還する。
【００４１】
また、ターゲットの他の一部は、チムニー５３において冷却されて液化し、チムニー５３を形成するターゲットボディ５０の内面を伝ってスリット５５に入り込む。このとき、第１実施形態では、液化したターゲットが毛管力によってチムニー５３からスリット５５に積極的に吸い込まれる。さらに、チムニー５３内を上昇したターゲットの一部は、気体の状態でスリット５５に入り込み、スリット５５において冷却されて液化する。
複数のスリット５５内の液状のターゲットは、より下方にあって、かつ隣接するスリット５５の下端に連通路５７を介して順次移動する。そして、全てのスリット５５内にあった液状のターゲットは、複数のスリット５５のうちの最も下に位置するスリット５５の下端で合流し、管路部５７ｂを伝ってエバポレータ５１３すなわち照射容器５１に帰還する。
【００４２】
以上説明した第１実施形態は、「ターゲット装置にヒートパイプを組み込む」という着想に基づいてなされたものである。すなわち、第１実施形態のターゲット装置５では、作動液となる液状のターゲットが照射容器５１およびエバポレータ５１３において荷電粒子ビームＰｂによって与えられた熱を吸収して気化する。気化したターゲットは、チムニー５３を通って上方に移動し、一部はスリット５５内に入り込む。スリット５５は、照射容器５１に比べて低温の空間である。スリット５５において冷却されたターゲットの蒸気は、凝集して再び液状になる。そして、毛管現象によって連通路５７に吸収されて高温のエバポレータ５１３すなわち照射容器５１内に帰還する。
つまり、第１実施形態のターゲット装置は、照射容器５１からチムニー５３に通じる空間の両端に温度差を与えることにより、上記の過程を繰り返すヒートパイプとして機能する構成を備えている。
【００４３】
［放射性薬剤の製造方法］
次に、以上説明した放射性核種製造装置１によって生成された放射性核種を用い、放射性薬剤を製造する方法について説明する。
本方法は、放射性核種製造装置から放射性核種を回収する回収工程を含んでいる。回収工程では、ターゲットをターゲット装置５から回収し、陰イオン交換樹脂カートリッジにターゲットを通して18Ｆを吸着させることによって行われる。これを生理食塩液で溶出することで、18Ｆイオン（18Ｆ−ＮａＦ）を有効成分と放射性薬剤を得ることができる。また、本方法は、回収された18Ｆを使って標識前駆体化合物を標識する標識工程を含んでいてもよい。標識工程は、陰イオン交換樹脂カートリッジに吸着した18Ｆを炭酸カリウムやテトラブチルアンモニウム炭酸塩などの塩基で溶出した後、18Ｆを乾固して溶媒を除き、標識前駆体化合物とフッ素化反応させることによって行われる。例えば、標識前駆体化合物としてマンノーストリフレートを用いた場合は、標識工程の後、加水分解を行って、18Ｆ-フルオロデオキシグルコースを得ることができる。
第１実施形態の放射性薬剤の製造方法は、上記放射性核種製造装置で放射性核種を生成する工程を含むため、ターゲットの冷却効率の向上により照射するビーム量が向上することで、放射性核種の収量を高めることができる。したがって、より多くの放射性薬剤を製造することが可能になる。
【００４４】
以上説明した第１実施形態は、照射容器として機能する収容部５１１がエバポレータ５１３を備えることにより、荷電粒子ビームＰｂの投影面積を拡大し、さらにターゲットが接触するターゲットボディ５０の面積を大きくすることができる。このことにより、第１実施形態は、照射容器５１における除熱効果を高めることができる。
また、第１実施形態は、エバポレータ５１３が形成するスリットを３ｍｍ幅とした。このことは、荷電粒子ビームのガウス分布近似におけるもっとも熱負荷の高い領域近傍に、荷電粒子ビームに沿った水平で広範な蒸発領域を持ち、エバポレータ５１３の３ｍｍのスリットにより、接続される管路部５７ｂからの覆水の供給を促進するものである。このことにより、第１実施形態は、ターゲットが沸騰しても荷電粒子ビームＰｂの照射を受ける領域にとどまってターゲットと荷電粒子ビームＰｂとの反応効率が低下することを抑えることができる。
【００４５】
また、第１実施形態は、荷電粒子ビームＰｂの入射方向（Ｘ方向）にスリット５５の長さをさらに延長してターゲット装置５におけるターゲットの放熱効果を高めることができる。また、第１実施形態は、チムニー５３の高さをＹ方向にさらに高くしてスリット５５の数を増やすことによってさらに高い冷却効果を得ることができる。このため、第１実施形態は、ターゲット装置５の加速器３に対する取り付け位置や数を変更することなく高い冷却効果を得ることができる。
また、第１実施形態は、毛管力によってチムニー５３からスリット５５内にターゲットの水滴を引き込んでいるので、スリット５５を介して連通路５７に目的物である放射性核種を含むターゲットが効率的に流れ込んでくる。このため、放射性核種を含むターゲットの照射容器５１における帰還効率を高めて放射性核種の収量を高めることができる。
さらに、第１実施形態は、ヒートポンプの原理を適用してターゲットを循環させているから、ターゲットの循環に動力を使用することがない。このため、第１実施形態は、動力を生じさせる機構やエネルギーを使わずにターゲットを循環させる、シンプルな構成のターゲット装置を提供することができる。
【００４６】
また、第１実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではない。例えば、第１実施形態のターゲット装置５は、ニオブを削って形成したものでなくてもよく、荷電粒子ビームＰｂの照射による温度及び圧力の上昇や気密性を満たす部材であれば他の材料であってもよいし、複数の部品を組み合わせたものであってもよい。
また、第１実施形態のターゲット装置５は、スリット５５を対象に４つずつ有するものに限定されるものでなく、チムニー５３の両側に非対称に形成されるものであってもよいし、１つでも４つ以上形成されるものであってもよい。
さらに、第１実施形態のターゲット装置５のスリット５５の幅は、特に数値が限定されるものでなく、毛管現象が生じ、かつ、液化したターゲットの流れを妨げないサイズであればよい。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の放射性核種製造装置が備えるターゲット装置を説明する。第２実施形態は、チムニー９３の少なくとも一部において、チムニー９３を、ターゲットの上昇方向に垂直に切った断面積が上昇方向に向かうにしたがって大きくなるようにしたものである。また、第２実施形態は、帰還路を構成する連通路や管路部の断面積を、照射容器５１に向かって段階的に小さくするものである。このような第２実施形態は、第１実施形態のチムニー５３の形状を変更した点と、第１実施形態の連通路５７の形状を変更した点で第１実施形態と相違し、他の構成は第１実施形態と同様である。第２実施形態では、先ず、チムニーの構成について説明し、続いて連通路の構成について説明する。
【００４８】
（チムニー）
図９は、第２実施形態のチムニー９３を説明するための模式的な斜視図である。図１０は、図９に示した第２実施形態のターゲット装置の矢線Ｇ−Ｇに沿う断面図である。
チムニー９３は、第１実施形態と同様に、合計８個のスリット９５と連通し、照射容器５１に向けた連通口９３１を有している。連通口９３１は、上面視が長孔形状を有している。また、第２実施形態では、チムニー９３の上端部９３３が、上面視において長孔形状を有している。第２実施形態では、連通口９３１、上端部９３３の荷電粒子ビームが入射するＸ方向の長さを連通口９３１及び上端部９３３の「長さ」とする。また、第２実施形態では、連通口９３１のＸ方向と直交する方向の長さを連通口９３１の「幅」ｄ４とし、上端部９３３のＸ方向と直交する方向の長さを上端部９３３の「幅」ｄ３とした。
【００４９】
すなわち、チムニー９３は、図９、図１０に示すように、上端部９３３の面積が、連通口９３１の面積よりも大きくなっている。また、連通口９３１と上端部９３３との間のチムニー９３をターゲットの上昇方向に垂直に切った断面積をチムニー９３の「中間断面積」と記す。第２実施形態では、チムニー９３の中間断面積の少なくとも一部が、図中に示したＹ方向に向かうにしたがって連続的に大きくなっている。
また、第２実施形態では、上端部９３３の面積を連通口９３１の面積よりも大きくするにあたり、チムニー９３の連通口９３１の幅よりも上端部９３３の幅を大きくしている。第２実施形態では、連通口９３１と上端部９３３との間のチムニー９３の幅を、チムニー９３の「中間幅」と記す。図１０に示すように、チムニー９３の中間幅ｄ４は、連通口９３１から所定の高さまで一定であり、中間幅は連通口９３１と上端部９３３との間の少なくとも一部で連続的に大きくなっている。
ただし、第２実施形態は、チムニー９３を幅方向に大きくすることによって中間断面積を大きくする構成に限定されるものではない。第２実施形態は、チムニー９３の中間断面積を長さ方向、幅方向のいずれに大きくするものであってよい。
【００５０】
上記構成により、チムニー９３の荷電粒子ビームの入射方向と直交する方向に沿う縦断面は、所謂「逆台形」の形状になる。チムニー９３を逆台形にして空間を下方よりも上方で大きくすることにより、ディフューザーの効果が生じて上部であるほど相対的に静圧を上げることができる。このことにより、第２実施形態は、上下の圧力差によってスリット９５とスリット９５に連接した連通路９７からエバポレータ５１３すなわち照射容器５１へのより良好な循環を促すことができる。
なお、第２実施形態において、逆台形の連通口９３１から上端部９３３に向かう断面積の広がり角度θｓは５°以下が望ましい。
【００５１】
以上説明した第２実施形態のチムニー９３は、チムニー９３から直接照射容器５１に向かうターゲットの帰還を促し、ターゲットの回収効率が高いターゲット装置を実現することができる。
【００５２】
（連通路）
第２実施形態のスリット９５は、第１実施形態のスリット５５と同様に、チムニー９３の側面と３０度の角度をなして斜め下方に向けて形成されている。第２実施形態の連通路９７は、図９に示したように、直下方向に向かう管路部９７ａと、管路部９７ａの下端から照射容器５１に向かって延びる管路部９７ｂと、管路部９７ｂと照射容器５１とを接続する管路部９７ｃと、を備えている。上記した構成において、第２実施形態は、管路部９７ａを荷電粒子ビームの入射方向に長いスリット形状とし、管路部９７ｂ及び管路部９７ｃを一続きのパイプとした。管路部９７ｂ及び管路部９７ｃとなるパイプは、管路部９７ａに複数接続される。複数のパイプは互いに並列に配置され、かつ、その配置方向は管路部９７ａの長さ方向と平行である。
【００５３】
また、第２実施形態では、図１０に示したように、スリット９５の幅を例えば２ｍｍとし、第１実施形態のスリット５５よりも広く設計した。また、管路部９７ａのスリットの幅を例えば１．５ｍｍとし、管路部９７ｂを例えば径が１．５ｍｍのパイプとし、管路部９７ｃを例えば径が１．０ｍｍのパイプとした。また、第２実施形態では、管路部９７ｂ及び管路部９７ｃを有するパイプの数を例えばチムニー９３の片側で１０本の合計２０本とした。
【００５４】
上記構成によれば、スリット９５、管路部９７ａ、管路部９７ｂ及び管路部９７ｃの順序で断面積を小さくすることができる。連通路９７内の圧力が一定の条件において、断面積の差が大きいほど断面積が小さい側に向かう力が大きくなるので、スリット９５内のターゲットの照射容器５１への帰還を促すことができる。
なお、第２実施形態では、スリット９５において最大蒸発量１ｍＬ／ｓを見込んでいる。このような最大蒸発量を第１実施形態のように合計８個の連通路５７で実現すると、連通路９７内を流れる液滴の流速が大きくなりすぎるという不具合が生じる。そこで、第２実施形態は、連通路９７の管路部９７ｂ及び管路部９７ｃの数を合計２０本にして連通路９７内を流れる液滴の流速を調整している。
以上説明した第２実施形態は、連通路９７を介して照射容器５１に向かうターゲットの帰還を促し、ターゲットの回収効率が高いターゲット装置を実現することができる。
【００５５】
また、第２実施形態は、管路部９７ａ、９７ｂ、９７ｃの径を上記の数値に限定するものではない。管路部９７ａ、９７ｂ、９７ｃの径は、ターゲットの表面張力等の条件と共に毛管力が作用する条件を満たすものであればどのような径を有するものであってもよい。また、管路部９７ａ、９７ｂ、９７ｃは、管路部９７ａから管路部９７ｃに向かって段階的に径が小さくなるものであればよく、管路部９７ａ、９７ｂ、９７ｃの全ての径が相違するものであっても、管路部９７ａ、９７ｂの径が等しいものであってもよい。
【００５６】
＜第３実施形態＞
ところで、フォイルに損傷を与える原因は、容器内の圧力が高まることではない。前述のとおり、ターゲット水が放射線分解することで生じる酸素ラジカル、ヒドロキシラジカルや過酸化水素により、フォイルの構成金属がエロージョンコロージョンを受ける。これにより、ビーム入射窓からターゲット水に金属不純物（酸化物）が混入する。ターゲット水に混入した金属酸化物は、放射性薬剤の製造工程において目的の放射性核種と競合するため、放射性薬剤の合成収率の低下の一因になる。また、この金属不純物が放射化した場合は、目的の放射性核種以外の不要な放射性物質による汚染のレベルを上げることになる。こうしたターゲット水の放射線分解に起因する問題は、ビーム電流が６０μＡ以上になると顕在化する傾向にある。
本発明者は、以上の点に着目して第３実施形態の放射性核種製造装置を発明した。以下、本発明の第３実施形態を説明する。
本発明者は、以上の点に着目して第３実施形態の放射性核種製造装置を発明した。以下、本発明の第３実施形態を説明する。
図１１、図１２は、第３実施形態の放射性核種製造装置を説明するための図であり、第３実施形態のターゲット装置５００を示している。
【００５７】
図１１は、ターゲット装置５００の上面図、図１２は、ターゲット装置５００の図１１中に示した矢線Ｄ−Ｄに沿う断面図である。図示するように、ターゲット装置５００は、照射容器５１を有する金属製の第１ボディ体であるターゲットボディ５０と、荷電粒子ビームが入射される照射容器５１の入射開口部５１ｃと、入射開口部５１ｃを封止して照射容器５１にターゲットを封入する金属薄膜であるフォイル５２０と、フォイル５２０に電流を供給する電源１００と、を備えている。
上記構成において、照射容器５１は、ターゲットボディ５０を掘削加工して形成されている。フォイル５２０は、薄膜部５２０ａと、薄膜部５２０ａを支持するフランジ体５２０ｂと、を備えている。薄膜部５２０ａは、照射容器５１において荷電粒子ビームが入射される入射開口部５１ｃを封止して照射容器５１にターゲットを封入している。
フランジ体５２０ｂは、薄膜部５２０ａを薄膜部５２０ａの周囲で支持すると共に、ターゲットボディ５０に形成された溝部５０ａに嵌め込まれて薄膜部５２０ａを所定の位置に固定している。
【００５８】
また、ターゲット装置５００は、ターゲットボディ５０と接する絶縁部材である絶縁板１２０と、絶縁板１２０によってターゲットボディ５０と絶縁される金属製の第２ボディ体であるコリメータ１１１と、をさらに備えている。絶縁板１２０は、ターゲットボディ５０とコリメータ１１１との間にあって、かつフォイル５２の少なくとも一部と重なってターゲットボディ５０とコリメータ１１１との導通を許容する非絶縁部分を有している。電源１００は、ターゲットボディ５０とコリメータ１１１との間に非絶縁部分を介して電流を流している。
第３実施形態では、図１２に示すように、絶縁板１２０がターゲットボディ５０に向かうコリメータ１１１の面と外縁が略一致する外縁部１２０ｂと、外縁部１２０ｂに開口された絶縁開口部１２０ａとを有し、絶縁開口部１２０ａが薄膜部５２０ａと重なるように固定されている。第３実施形態では、絶縁開口部１２０ａの全体が上記した非絶縁部分に相当する。
絶縁板１２０としては、例えば、石英ガラス板が用いられる。石英ガラス板の厚さとしては、例えば、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましい。また、絶縁板１２０は、石英ガラス板に限定されるものではなく、パイレックス（登録商標）などのホウケイ酸ガラス板、もしくは、いわゆるエンジニアリングプラスチック類の中で、ターゲット水への構成材料の溶出、目的の放射性核種の吸着等が無視でき得るものが、使用される。
【００５９】
コリメータ１１１は、入射してくる荷電粒子ビームを絞ってその軌道を調整するコリメータ部１１１aと、コリメータ部１１１aを支持してビーム入射口３１内の溝３１ａと嵌合するフランジ体１１１ｂと、を有している。フランジ体１１１ｂは、ターゲットボディ５０と同じニオブ、あるいはステンレスやチタン及びタンタルを含むものであってもよい。コリメータ１１１によれば、図中のｘ軸に平行な軌道で荷電粒子ビームが照射容器５１に入射し、正確にターゲットに焦点を結ぶようになる。
電源１００は、コリメータ１１１のフランジ体１１１ｂとターゲットボディ５０との間に電気的に接続される。そして、両者の間に電流を流す。ここで、コリメータ１１１とフランジ体５２０ｂとは絶縁板１２０によって絶縁されているから、電流はコリメータ１１１から薄膜部５２０ａに流れて薄膜部５２０ａ以外の部位には流れることがない。
薄膜部５２０ａへの通電により、薄膜部５２０ａのコリメータ１１１に対する電位が変化する。この点を利用し、第３実施形態では、薄膜部５２０ａの電位を不活性域または不導体域まで移動させる。このため、電源１００が電流を流す方向は、コリメータ１１１からターゲットボディ５０、ターゲットボディ５０からコリメータ１１１のいずれであってもよい。このとき、ターゲットボディ５０とコリメータ１１１との電位差は、例えば、絶対値で０Ｖvs.Ag/AgCl以上１Ｖvs.Ag/AgCl以下が望ましい。
【００６０】
なお、第３実施形態は、フォイル５２０をターゲットボディ５０の溝部５０ａに嵌合する構成に限定されるものではない。例えば、コリメータ１１１の側にフォイル５２０と嵌合する溝を形成し、この溝にフォイル５２０を嵌めこんで固定することもできる。このような場合、絶縁板１２０は、フォイル５２０の図中のｘ軸に向かう面とターゲットボディ５０の表面との間に挟みこまれるものであってもよい。
コリメータ１１１の側にフォイル５２０と嵌合する構成は、フォイル５２をターゲットボディ５０の側に設けるよりも荷電粒子ビームを好適にコリメートし、荷電粒子ビームを高い精度で絞ったり、その軌道を調整したりすることができる。
【００６１】
以上説明した第３実施形態は、大電流の荷電粒子ビームをターゲットに照射してもフォイル５２０が腐食することを防ぐことができる。このため、ターゲット内に不純物が混入することを回避し、不純物の影響で18Ｆ等の標識化合物の合成収率が低下することを防ぐことができる。このような第３実施形態は、標識化合物の合成収率を高めることに有利な放射性核種製造装置を提供することができるものといえる。
また、第３実施形態は、既存の構成であるターゲットボディ５０やコリメータ１１１といった構成を利用して薄膜部５２０ａに電流を供給することができる。このため、薄膜部５２０ａの腐食防止のために電源１００以外の構成を追加しなくてもよいという利点がある。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
【００６２】
上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成する放射性核種製造装置であって、液状の前記ターゲットを収容する容器と、前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とする。
（２）前記第２空洞部の垂直断面の法線は、前記第１空洞部から前記容器に向かう下降方向の成分を含む（１）の放射性核種製造装置。
（３）前記液状のターゲットがＨ218Ｏを含む水であり、前記第２空洞部は、略板形状を有し、かつ前記板形状の厚さ方向の寸法が１ｍｍ以上、２ｍｍ以下である（１）または（２）の放射性核種製造装置。
（４）前記第２空洞部を複数備え、前記帰還路は、複数の前記第２空洞部同士を連通させる連通路を含む（１）から（３）のいずれか１項の放射性核種製造装置。
（５）液状の前記ターゲットを前記容器内に収容した場合、前記連通路の少なくとも一部及び複数の前記第２空洞部の少なくとも一部において、それぞれ前記容器内の前記ターゲットよりも水位が高い状態で前記ターゲットが収容される（４）の放射性核種製造装置。
（６）前記第１空洞部及び前記第２空洞部の少なくとも一方の周壁は、金属触媒を含む被膜を備える（１）から（５）のいずれか１項の放射性核種製造装置。
（７）前記第１空洞部の一部において、前記第１空洞部を前記ターゲットの上昇方向に垂直に切った断面積が前記上昇方向に向かうにしたがって大きくなる（１）から（６）のいずれか１項の放射性核種製造装置。
（８）前記帰還路の断面積は、前記容器に向かって段階的に小さくなる（１）から（７）のいずれか１項の放射性核種製造装置。
（９）前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
を備え、
前記金属薄膜は、腐食を防ぐための保護膜を備える（１）から（８）のいずれか１つの放射性核種製造装置。
（１０）
前記容器を有する金属製の第１ボディ体と、
前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
前記金属薄膜に電流を供給する電源と、
を備えることを特徴とする（１）から（８）のいずれか１つの放射性核種製造装置。
（１１）
前記第１ボディ体と接する絶縁部材と、前記絶縁部材によって前記第１ボディ体と絶縁される金属製の第２ボディ体と、をさらに備え、前記絶縁部材は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間にあって、かつ前記金属薄膜の少なくとも一部と重なって前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との導通を許容する非絶縁部分を有し、前記電源は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間に前記非絶縁部分を介して電流を流す、（１０）の放射性核種製造装置。
（１２）
前記第２ボディ体は、前記金属薄膜を保持するフランジ体及び前記金属薄膜に照射される粒子ビームの軌道を調整するコリメータを含む、（１１）の放射性核種製造装置。
（１３）粒子ビームを液状のターゲットに照射して放射性核種を生成するターゲット装置であって、
液状の前記ターゲットを収容する容器と、
前記容器と連通する連通口を有し、前記粒子ビームの照射によって前記ターゲットが液体または気体の状態で上昇し得る第１空洞部と、
前記第１空洞部に向けて開口された開口部を有し、当該開口部が前記第１空洞部の前記連通口よりも狭い第２空洞部と、
前記第２空洞部に流入した前記ターゲットを前記容器に帰還させる帰還路と、を備えることを特徴とするターゲット装置。
（１４）（１）から（１２）のいずれか１つの放射性核種製造装置を用いて放射性核種を生成する放射性核種生成工程と、
前記放射性核種製造装置から前記放射性核種を回収する回収工程と、
前記回収工程において回収された前記放射性核種を用いて放射性薬剤を製造する工程と、
を含むことを特徴とする放射性薬剤の製造方法。
（１５）  粒子ビームが照射されるターゲットを収容する容器を有する金属製の第１ボディ体と、
前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
を備え、
前記金属薄膜は、腐食を防ぐための保護膜を備える放射性核種製造装置。
（１６）  粒子ビームが照射されるターゲットを収容する容器を有する金属製の第１ボディ体と、
前記粒子ビームが入射される前記容器の入射開口部と、
前記入射開口部を封止して前記容器に前記ターゲットを封入する金属薄膜と、
前記金属薄膜に電流を供給する電源と、
を備えることを特徴とする放射性核種製造装置。
（１７）  前記第１ボディ体と接する絶縁部材と、前記絶縁部材によって前記第１ボディ体と絶縁される金属製の第２ボディ体と、をさらに備え、前記絶縁部材は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間にあって、かつ前記金属薄膜の少なくとも一部と重なって前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との導通を許容する非絶縁部分を有し、前記電源は、前記第１ボディ体と前記第２ボディ体との間に前記非絶縁部分を介して電流を流す、（１６）の放射性核種製造装置。
（１８）
前記第２ボディ体は、前記金属薄膜を保持するフランジ体及び前記金属薄膜に照射される粒子ビームの軌道を調整するコリメータを含む、（１７）の放射性核種製造装置。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・放射性核種製造装置
２・・・取付持具
３・・・加速器
５，５００・・・ターゲット装置
２１、２３・・・枠体
３１・・・ビーム入射口
３１ａ・・・溝
５０・・・ターゲットボディ
５０ａ・・・溝部
５１・・・照射容器
５１ｃ・・・入射開口部
５２，５２０・・・フォイル
５３・・・チムニー
５５・・・スリット
５７・・・連通路
５７ａ・・・管路部
５７ｂ・・・管路部
６０・・・管
６３・・・冷却水用枝管
７１，７３・・・フィッティング
９３・・・チムニー
９５・・・スリット
９７・・・連通路
９７ａ、９７ｂ、９７ｃ・・・管路部
１００・・・電源
１１１・・・コリメータ
１１１a・・・コリメータ部
１１１ｂ・・・フランジ体
１２０・・・絶縁板
１２０ａ・・・絶縁開口部
１２０ｂ・・・外縁部
５１１・・・収容部
５１１ａ・・・上部
５１１ｂ・・・下部
５１３・・・エバポレータ
５１３ａ・・・境界
５２０ａ・・・薄膜部
５２０ｂ・・・フランジ体
５３１・・・連通口
５５１・・・開口部
７１１・・・管路
７３１・・・管路
９３１・・・連通口
９３３・・・上端部
【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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