(57)【要約】      （修正有）【課題】ターゲットフォイルを介して液体またはガス材料に粒子ビームを誘導する核種製造システムを提供する。【解決手段】同位体製造システムのターゲットアセンブリ２００。ターゲットアセンブリ２００は、製造チャンバ２１８および製造チャンバ２１８に隣接するビーム通路２２１を有するターゲット本体２０１を含む。製造チャンバ２１８は、ターゲット材料を保持するように構成される。ビーム通路２２１は、製造チャンバ２１８に入射する粒子ビームを受け入れるように構成される。ターゲットアセンブリ２００はまた、ビーム通路２２１と製造チャンバ２１８とを分離するように配置されたターゲットフォイル２２８を含む。ターゲットフォイル２２８は、ターゲットフォイル２２８が同位体製造中にターゲット材料と接触するように、製造チャンバ２１８に曝される側面を有する。ターゲットフォイル２２８は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位体製造システム（１００）のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）であって、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）は、
製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビーム通路（２２１）を有するターゲット本体（１３２、１７４、２０１）であって、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）を保持するように構成され、前記ビーム通路（２２１）は、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成されるターゲット本体（１３２、１７４、２０１）と、
前記ビーム通路（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）であって、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が同位体製造中に前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むターゲットフォイル（１４０、２２８）と
を備える、ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項２】
前記ニッケル基超合金組成物が、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項３】
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計が、最大１０ｗｔ％である、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項４】
前記ニッケル基超合金組成物が、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、請求項３に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項５】
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、ニッケル基超合金層と、前記ニッケル基超合金層に対して積層される二次層（２９２）とを含み、前記二次層（２９２）が、前記ニッケル基超合金層と前記製造チャンバ（１２０、２１８）との間に配置され、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記二次層（２９２）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項６】
前記二次層（２９２）が、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される、請求項５に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項７】
前記二次層（２９２）が、耐火性または白金族の金属または合金を含む、請求項５に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項８】
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、１０〜５０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
【請求項９】
粒子ビーム（１１２）を生成するように構成された粒子加速器（１０２）と、
製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビーム通路（２２１）を有するターゲット本体（１３２、１７４、２０１）を含むターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）であって、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット流体を保持するように構成され、前記ビーム通路（２２１）は、前記ターゲット本体（１３２、１７４、２０１）の外部に開口し、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成され、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）はまた、前記ビーム通路（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）を含み、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）と
を備える、同位体製造システム（１００）。
【請求項１０】
前記ニッケル基超合金組成物が、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む、請求項９に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１１】
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計が、最大１０ｗｔ％である、請求項９に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１２】
前記ニッケル基超合金組成物が、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１３】
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、ニッケル基超合金層と、前記ニッケル基超合金層に対して積層される二次層（２９２）とを含み、前記二次層（２９２）が、前記ニッケル基超合金層と前記製造チャンバ（１２０、２１８）との間に配置され、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記二次層（２９２）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される、請求項９に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１４】
前記二次層（２９２）が、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される、請求項１１に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１５】
前記二次層（２９２）が、耐火性または白金族の金属または合金を含む、請求項１１に記載の同位体製造システム（１００）。
【請求項１６】
放射性核種を生成する方法（３００）であって、
ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）の製造チャンバ（１２０、２１８）にターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）を供給することであって、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）は、製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビーム通路（２２１）を有し、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット流体を保持するように構成され、前記ビーム通路（２２１）は、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成され、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）はまた、前記ビーム通路（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）を含み、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むことと、
前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）に前記粒子ビーム（１１２）を誘導することであって、前記粒子ビーム（１１２）は、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）を通過して前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）に入射することと
を含む、方法（３００）。
【請求項１７】
前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が、１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガス材料であり、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、前記ガス材料が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記ガス材料に曝され、前記ガス材料と接触する前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）の側面（２９３）が、本質的に炭素を有さない、請求項１６に記載の方法（３００）。
【請求項１８】
システム（１００）のビーム電流が、少なくとも１００μＡである、請求項１６に記載の方法（３００）。
【請求項１９】
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、また、アルミニウム、チタンおよびコバルトまたはクロムの少なくとも１つを含み、前記アルミニウムと前記チタンの重量パーセントの合計は、最大１０ｗｔ％であり、前記ニッケル基超合金組成物はまた、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％のパーセント重量を有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法（３００）。
【請求項２０】
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、レガシーフォイルであり、前記方法（３００）が、前記レガシーフォイルを前記ニッケル基超合金組成物を有した前記材料層を有する前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と置き換えることと、サイクロトロンの動作を制御してビーム電流を増加させることとをさらに含む、請求項１６に記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、一般に、核種製造システム関し、より具体的には、ターゲットフォイルを介して液体またはガス材料に粒子ビームを誘導する核種製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性核種（放射性同位体とも呼ばれことがある）は、医療治療、撮像、および研究、ならびに医療に関連しない他の用途においていくつかの用途を有する。放射性核種を製造するシステムは、典型的には、荷電粒子（例えば、Ｈ−イオン）のビームを加速し、同位体を生成するためにターゲット材料にビームを誘導するサイクロトロンなどの粒子加速器を含む。サイクロトロンは、排気された加速チャンバ内の所定の軌道に沿って荷電粒子を加速して導くために、電場および磁場を使用する複雑なシステムである。粒子が軌道の外側部分に到達すると、荷電粒子は、同位体製造のためのターゲット材料を保持するターゲットアセンブリに向かって誘導される粒子ビームを形成する。
【０００３】
典型的には液体、ガス、または固体であるターゲット材料は、ターゲットアセンブリのチャンバ内に収容される。ターゲットアセンブリは、粒子ビームを受け入れ、粒子ビームがチャンバのターゲット材料に入射することを可能にするビーム通路を形成する。チャンバ内にターゲット材料を収容するために、ビーム通路は、フォイル（本明細書では「ターゲットフォイル」と呼ばれる）によってチャンバから分離される。ターゲットフォイルは、単一の材料組成物または２つ以上の層（例えば、別の層でコーティングされた金属シート）であってもよい。場合によっては、複数の別個のシートを並べて積層し、動作中に共に保持することができる。より具体的には、製造チャンバは、ターゲット本体内の空隙によって画定されてもよい。ターゲットフォイルが一方の側の空隙を覆い、ターゲットアセンブリの一部が空隙の反対側を覆い、その間に製造チャンバを画定することができる。粒子ビームは、ターゲットフォイルを通過し、製造チャンバ内のターゲット材料に入射する。ターゲットフォイルは、粒子ビームによって提供される熱エネルギーによって高温になる。
【０００４】
多くの場合、フロントフォイル（「デグレーダフォイル」または「真空フォイル」と呼ばれることもある）を使用することができる。粒子ビームは、ターゲットフォイルと交差する前にフロントフォイルと交差する。フロントフォイルは、粒子ビームのエネルギーを減少させ、サイクロトロンの真空からターゲットアセンブリを分離する。フロントフォイルは核種製造システムで頻繁に使用されるが、フロントフォイルは不要であり、ターゲットフォイルはフロントフォイルなしで使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００９０８７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスおよび液体ターゲットのターゲットフォイルはまた、製造チャンバに隣接するターゲットフォイルの側面に沿って高圧になる。ターゲットフォイルはまた、ターゲット材料との接触に起因して腐食性および酸化環境を経験することがある。高温および高圧は、ターゲットフォイルを破裂、溶融、または他の損傷に対して脆弱にする応力を引き起こす。ターゲットフォイルはまた、ターゲットフォイルからのイオンがターゲット材料によって吸収されると、ターゲット媒体を汚染する可能性がある。
【０００７】
現在市販されているサイクロトロンで使用される最も一般的なターゲットフォイルは、特に１８Ｆ、多くの場合１１Ｃを製造するように設計された、Ｈａｖａｒ（登録商標）フォイルである。Ｈａｖａｒ（登録商標）は、コバルト（４２．０ｗｔ％）、クロム（１９．５ｗｔ％）、ニッケル（１２．７ｗｔ％）、タングステン（２．７ｗｔ％）、モリブデン（２．２ｗｔ％）、マンガン（１．６ｗｔ％）、炭素（０．２ｗｔ％）、および鉄（残部）を含む合金である。Ｈａｖａｒ（登録商標）フォイルは、高温での高い引張強度およびフォイルを同位体製造に適切にする熱伝導率を有する。しかし、Ｈａｖａｒ（登録商標）フォイルは、使用によりますます放射性になり、さらに、ターゲット材料内の化学的および放射性不純物の両方に関連する。これらの放射性不純物は、とりわけ９６Ｔｃ、５１Ｃｒ、５８Ｃｏ、５７Ｃｏ、５６Ｃｏ、５２Ｍｎを含むことができる。
【０００８】
ターゲット材料内の不純物の量を減少させる試みがなされている。例えば、ニオブ（または他の耐火性金属）層を、ターゲット材料と接触するＨａｖａｒ（登録商標）フォイルの表面に沿って堆積させることができる。しかし、このような複合フォイルは高価であることが多く、他の欠点を有する可能性がある。銅、アルミニウム、またはチタンフォイルのような他の潜在的なターゲットフォイルは、商業的使用のためにフォイルを非実用的または低費用効果にする１つまたは複数の望ましくない性質を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態では、同位体製造システムのターゲットアセンブリが提供される。ターゲットアセンブリは、製造チャンバおよび製造チャンバに隣接するビームキャビティを有するターゲット本体を含む。製造チャンバは、ターゲット材料を保持するように構成される。ビームキャビティは、製造チャンバに入射する粒子ビームを受け入れるように構成される。ターゲットアセンブリはまた、ビームキャビティと製造チャンバとを分離するように配置されたターゲットフォイルを含む。ターゲットフォイルは、ターゲットフォイルが同位体製造中にターゲット材料と接触するように、製造チャンバに曝される側面を有する。ターゲットフォイルは、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含む。
【００１０】
いくつかの態様では、ニッケル基超合金組成物は、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む。
【００１１】
いくつかの態様では、ニッケル基超合金組成物は、少なくとも４０ｗｔ％のニッケル、および最大１０ｗｔ％であるアルミニウムとチタンの重量パーセントの合計を含む。場合により、ニッケル基超合金組成物は、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む。
【００１２】
いくつかの態様では、ターゲットフォイルは、ニッケル基超合金層を含み、ターゲットフォイルはまた、ニッケル基超合金層に対して積層される二次層を含む。二次層は、ニッケル基超合金層と製造チャンバとの間に配置され、ターゲット材料が同位体製造中に二次層と接触するように、製造チャンバに曝される。場合により、二次層は、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される。場合により、二次層は、耐火性または白金族の金属または合金を含む。
【００１３】
場合により、ターゲットフォイルは、１０〜５０マイクロメートルの厚さを有する。ターゲットフォイルは、複数の結合層を有する単一のシートであってもよい。あるいは、ターゲットフォイルは、並べて積層された複数の別個のシートを含んでもよい。
【００１４】
一実施形態では、粒子ビームを生成するように構成された粒子加速器と、製造チャンバおよび製造チャンバに隣接するビームキャビティを有するターゲット本体を含むターゲットアセンブリとを含む同位体製造システムが提供される。製造チャンバは、ターゲット流体を保持するように構成される。ビームキャビティは、ターゲット本体の外部に開口し、製造チャンバに入射する粒子ビームを受け入れるように構成される。ターゲットアセンブリはまた、ビームキャビティと製造チャンバとを分離するように配置されたターゲットフォイルを含む。ターゲットフォイルは、ターゲット材料が同位体製造中にターゲットフォイルと接触するように、製造チャンバに曝される側面を有する。ターゲットフォイルは、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含む。
【００１５】
いくつかの態様では、ターゲットフォイルは、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含むニッケル基超合金層を含む。
【００１６】
いくつかの態様では、ニッケル基超合金組成物は、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計は、最大１０ｗｔ％である。場合により、ニッケル基超合金組成物は、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む。
【００１７】
いくつかの態様では、ターゲットフォイルはまた、ニッケル基超合金層に対して積層される二次層を含む。二次層は、ニッケル基超合金層と製造チャンバとの間に配置され、ターゲット材料が同位体製造中に二次層と接触するように、製造チャンバに曝されてもよい。場合により、二次層は、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される。場合により、二次層は、耐火性または白金族の金属または合金を含む。
【００１８】
一実施形態では、放射性核種を生成する方法が提供される。方法は、ターゲットアセンブリの製造チャンバにターゲット材料を供給することを含む。ターゲットアセンブリは、製造チャンバと、製造チャンバに隣接するビームキャビティとを有する。製造チャンバは、ターゲット流体を保持するように構成される。ビームキャビティは、製造チャンバに入射する粒子ビームを受け入れるように構成される。ターゲットアセンブリはまた、ビームキャビティと製造チャンバとを分離するように配置されたターゲットフォイルを含む。ターゲットフォイルは、ターゲット材料が同位体製造中にターゲットフォイルと接触するように、製造チャンバに曝される側面を有し、ターゲットフォイルは、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含む。方法はまた、ターゲット材料に粒子ビームを誘導することを含む。粒子ビームは、ターゲットフォイルを通過してターゲット材料に入射する。
【００１９】
いくつかの態様では、ターゲット材料は、１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガス材料である。ターゲットフォイルは、ガス材料が同位体製造中にターゲットフォイルと接触するように、ガス材料に曝される。ガス材料と接触するターゲットフォイルの側面は、本質的に炭素を有さない。
【００２０】
いくつかの態様では、ターゲット材料は、液体またはガス材料を含む。ターゲットフォイルは、液体またはガス材料が同位体製造中にターゲットフォイルと接触するように、液体またはガス材料に曝される。
【００２１】
場合により、システムのビーム電流は、少なくとも１００μＡである。
【００２２】
いくつかの態様では、ニッケル基超合金組成物は、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、また、アルミニウム、チタンおよびコバルトまたはクロムの少なくとも１つを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計は、最大１０ｗｔ％であり、ニッケル基超合金組成物はまた、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％のパーセント重量を有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む。
【００２３】
いくつかの態様では、ターゲットフォイルは、レガシーフォイルである。方法は、レガシーフォイルをニッケル基超合金組成物を有した材料層を有するターゲットフォイルと置き換えることと、サイクロトロンの動作を制御してビーム電流を増加させることとをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態による同位体製造システムのブロック図である。
【図２】一実施形態による抽出システムおよびターゲットシステムの側面図である。
【図３】一実施形態によるターゲットアセンブリの背面斜視図である。
【図４】図３のターゲットアセンブリの正面斜視図である。
【図５】図３のターゲットアセンブリの分解図である。
【図６】一実施形態によるターゲットフォイルの１つまたは複数の層に使用され得る組成物を列挙した表である。値は、重量パーセントで列挙される。
【図７】ターゲットアセンブリの熱エネルギーを吸収する冷却チャネルを示す、Ｚ軸を横断するターゲットアセンブリの断面図である。
【図８】Ｘ軸を横断する図３のターゲットアセンブリの断面図である。
【図９】Ｙ軸を横断する図３のターゲットアセンブリの断面図である。
【図１０】一実施形態による方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上記の概要およびある特定の実施形態についての以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むと、より良く理解されよう。図が様々な実施形態のブロックの図を示す程度まで、ブロックは必ずしもハードウェア間の分割を示しているわけではない。したがって、例えば、ブロックの１つまたは複数を、単一のハードウェアまたは複数のハードウェアで実現することができる。様々な実施形態は、図面に示す配置および手段に限定されないことを理解されたい。
【００２６】
本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続けられる要素またはステップは、このような除外が明示的に述べられない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されるべきである。さらにまた、「一実施形態」の参照は、列挙した特徴も組み込む付加的な実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図しない。さらに、そうではないと明示的に述べられない限り、特定の特性を有する１つまたは複数の要素を「備える」または「有する」実施形態は、その特性を有さない付加的なこのような要素を含んでもよい。
【００２７】
本明細書に記載の実施形態は、ニッケル基超合金を含む材料層を有するターゲットフォイルであってもよく、またはそれを含んでもよい。本明細書で使用する場合、「材料層」は、本質的に均一な組成物を有する。材料層は、いくつかの実施形態では、唯一の層であってもよい。このように、「ターゲットフォイル」および「材料層」という用語は、そのような実施形態では交換可能であってもよい。場合により、ターゲットフォイルは、材料層が複数の層の１つの層（例えば、共に結合された層または並べて積層された別個の層）のみであるように、複数の層を含むことができる。層は、例えば、別の層の上に１つの層をコーティングまたは堆積させることによって共に結合されてもよい。
【００２８】
本明細書で使用する場合、「ニッケル基超合金」は、合金の最大構成成分がニッケルである合金である。最大構成成分は、合金の重量（ｗｔ％）の最大パーセンテージを表す元素である。超合金は、長期間の遷移金属に見られる元素に基づいており、他の元素の中でも、Ｎｉ、Ｆｅ、ＣｏおよびＣｒの種々の組合せ、ならびに少量のＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｃ、およびＢを含む。超合金は、典型的には、絶対溶融温度の０．７を超える温度で動作することができる。超合金は、面心立方（ＦＣＣ）結晶構造を有し、析出硬化されてもよい。ニッケル基超合金のターゲットフォイルは、粒子ビームが所望の放射性核種を製造するために液体またはガスターゲットに入射するセッションを通して４００℃以上で動作することができる。ニッケル基超合金は、鋳造または鍛造されてもよい。
【００２９】
ターゲットフォイルは、比較的厳しい環境内で動作するように構成される。例えば、製造チャンバは、３０バールまで加圧されてもよく、液体（例えば、水）の沸騰温度は、約２３０℃であってもよい。サイクロトロンの加速チャンバに面するターゲットフォイルの表面上の温度は、不十分な冷却によって引き起こされる中央または局在化領域のような、ターゲットフォイルの特定の位置での沸騰液体の温度より高くてもよい。例えば、温度は、中央および／または局在化領域で３００℃〜４００℃であり得る。特定の実施形態では、ターゲットフォイルは、５００℃で７５０ＭＰａを超えるように構成されてもよい。
【００３０】
ニッケル基超合金を含むターゲットフォイルを使用する際の少なくとも１つの技術的効果は、いくつかの従来のシステムによって現在使用されているビーム電流より高いビーム電流（例えば、１００μＡ以上）を使用する能力である。例えば、１６．５ＭｅＶのビームエネルギーで１００μＡより大きいビーム電流を使用することができる。放射性核種の製造は、ビーム電流の関数である。そのようなものとして、実施形態は、従来のシステムと比較してより短い時間でより多くの量の放射性核種を生成することを可能にすることができる。ニッケル基超合金によって生じる別の技術的効果は、セッション中に生成される不純物の異なる分布である。例えば、ある特定の長寿命放射性不純物（例えば、５６Ｃｏ）を減少させることができ、それにより技術者にとってより安全なシステムの動作および保守を提供することができる。
【００３１】
図１は、一実施形態により形成された同位体製造システム１００のブロック図である。同位体製造システム１００は、イオン源システム１０４、電場システム１０６、磁場システム１０８、真空システム１１０、冷却システム１２２、および流体制御システム１２５を含むいくつかのサブシステムを有する粒子加速器１０２（例えば、サイクロトロン）を含む。同位体製造システム１００の使用中、ターゲット材料１１６（例えば、ターゲット液体またはターゲットガスを含み得るターゲット流体）は、ターゲットシステム１１４の指定の製造チャンバ１２０に供給される。ターゲット材料１１６は、流体制御システム１２５を介して製造チャンバ１２０に供給されてもよい。流体制御システム１２５は、１つまたは複数のポンプおよびバルブ（図示せず）を介して製造チャンバ１２０へのターゲット材料１１６の流れを制御することができる。流体制御システム１２５はまた、製造チャンバ１２０に不活性ガスを供給することによって、製造チャンバ１２０内で受ける圧力を制御することができる。
【００３２】
粒子加速器１０２の動作中、荷電粒子は、イオン源システム１０４を介して粒子加速器１０２内に配置されるか、または粒子加速器１０２に注入される。磁場システム１０８および電場システム１０６は、荷電粒子の粒子ビーム１１２を製造する際に互いに協働するそれぞれの場を生成する。
【００３３】
また、図１に示すように、同位体製造システム１００は、抽出システム１１５を有する。ターゲットシステム１１４は、粒子加速器１０２に隣接して配置されてもよい。同位体を生成するために、粒子ビーム１１２は、粒子加速器１０２によって、抽出システム１１５を介してビーム経路１１７に沿ってターゲットシステム１１４に誘導され、粒子ビーム１１２が指定の製造チャンバ１２０に位置するターゲット材料１１６に入射する。いくつかの実施形態では、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４は、空間または隙間によって分離されない（例えば、距離によって分離されない）、および／または個別の部品ではないことに留意されたい。したがって、これらの実施形態では、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４は、構成要素または部品間のビーム経路１１７が設けられないように、単一の構成要素または部品を形成してもよい。
【００３４】
製造システム１００は、医療撮像、研究、および治療に使用することができる放射性核種を製造するように構成されるが、科学的な研究または分析などの医療に関連しない他の用途にも使用することができる。同位体製造システム１００は、医療撮像または治療に使用するための個々の用量など、所定の量またはバッチで同位体を製造することができる。一例として、同位体製造システム１００は、希酸（例えば、硝酸）中の６８Ｚｎ硝酸塩を含むターゲット液体から６８Ｇａ同位体を生成することができる。同位体製造システム１００はまた、［１８Ｆ］Ｆ−を液体形態にするために陽子を生成するように構成されてもよい。ターゲット材料は、１８Ｏ（ｐ、ｎ）１８Ｆ核反応を使用して１８Ｆの製造のために濃縮１８Ｏ水にすることができる。いくつかの実施形態では、同位体製造システム１００はまた、１５Ｏ標識水を製造するために陽子または重水素を生成することができる。異なるレベルの活性を有する同位体を、提供することができる。１３Ｎは、１６Ｏ（ｐ、ａ）１３Ｎ核反応による蒸留水の陽子衝撃によって製造され得る。さらに別の例として、ターゲット材料は、１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガスであってもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、同位体製造システム１００は、１Ｈ−技術を使用し、荷電粒子を１００μＡ以上のビーム電流で指定のエネルギー（例えば、８〜２０ＭｅＶ）にする。そのような実施形態では、負の水素イオンが加速され、粒子加速器１０２を介して抽出システム１１５に導かれる。次いで、負の水素イオンは、抽出システム１１５のストリッパフォイル（図１には図示せず）に衝突し、それにより一対の電子を除去し、粒子を正イオン１Ｈ＋にすることができる。しかし、代替の実施形態では、荷電粒子は、１Ｈ＋、２Ｈ＋、および３Ｈｅ＋などの正イオンであってもよい。そのような代替の実施形態では、抽出システム１１５は、ターゲット材料１１６に向けて粒子ビームを導く電場を生成する静電偏向器を含むことができる。様々な実施形態は、低エネルギーシステムでの使用に限定されず、例えば、最大２５ＭｅＶの高エネルギーシステムで使用されてもよいことに留意されたい。
【００３６】
同位体製造システム１００は、それぞれの構成要素によって生成された熱を吸収するために、異なるシステムの様々な構成要素に冷却流体（例えば、水またはヘリウムなどのガス）を輸送する冷却システム１２２を含むことができる。例えば、１つまたは複数の冷却チャネルは、製造チャンバ１２０に近接して延び、そこから熱エネルギーを吸収することができる。同位体製造システム１００はまた、様々なシステムおよび構成要素の動作を制御するために使用することができる制御システム１１８を含むことができる。制御システム１１８は、同位体製造システム１００を自動的に制御し、および／またはある特定の機能の手動制御を可能にするために必要な回路を含むことができる。例えば、制御システム１１８は、１つまたは複数のプロセッサまたは他の論理ベースの回路を含むことができる。制御システム１１８は、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４に近接してまたは遠隔に位置する１つまたは複数のユーザインターフェースを含むことができる。図１には示していないが、同位体製造システム１００はまた、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４の１つまたは複数の放射および／または磁気シールドを含むことができる。
【００３７】
同位体製造システム１００は、所定のエネルギーレベルに荷電粒子を加速するように構成されてもよい。例えば、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、最大７５ＭｅＶ、最大５０ＭｅＶ、または最大２５ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。特定の実施形態では、同位体製造システム１００は、約最大１８ＭｅＶまたは最大１６．５ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。特定の実施形態では、同位体製造システム１００は、約最大９．６ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。より特定の実施形態では、同位体製造システム１００は、最大７．８ＭｅＶのエネルギーに荷電粒子を加速する。しかし、本明細書に記載の実施形態はまた、より高いビームエネルギーを有することができる。例えば、実施形態は、１００ＭｅＶ、５００ＭｅＶ、またはそれ以上のビームエネルギーを有してもよい。
【００３８】
１つまたは複数の実施形態は、より高いビーム電流を使用することを可能にすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大１５００μＡまたは最大１０００μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大５００μＡまたは最大２５０μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大１２５μＡまたは最大１００μＡであってもよい。いくつかの実施形態では、ビーム電流は、最大７５μＡまたは最大５０μＡであってもよい。実施形態はまた、より低いビーム電流を使用してもよい。一例として、ビーム電流は、約１０〜３０μＡであってもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ビーム電流は、８〜３０ＭｅＶである粒子ビームのエネルギーで少なくとも１００μＡであってもよい。ある特定の実施形態では、ビーム電流は、１２〜３０ＭｅＶである粒子ビームのエネルギーで少なくとも１２５μＡであってもよい。ある特定の実施形態では、ビーム電流は、１４〜２０ＭｅＶである粒子ビームのエネルギーで少なくとも１５０μＡであってもよい。
【００４０】
同位体製造システム１００は、個別のターゲット材料１１６Ａ〜Ｃが位置する複数の製造チャンバ１２０を有することができる。シフト装置またはシステム（図示せず）を使用して粒子ビーム１１２に対して製造チャンバ１２０をシフトさせ、粒子ビーム１１２が異なるターゲット材料１１６に入射するようにすることができる。あるいは、粒子加速器１０２および抽出システム１１５は、ただ１つの経路に沿って粒子ビーム１１２を誘導しなくてもよく、各々異なる製造チャンバ１２０の固有の経路に沿って粒子ビーム１１２を誘導してもよい。さらに、ビーム経路１１７は、粒子加速器１０２から製造チャンバ１２０まで実質的に直線であってもよく、あるいは、ビーム経路１１７は、それに沿って１つまたは複数の点で湾曲または折り返してもよい。例えば、ビーム経路１１７に沿って配置された磁石は、異なる経路に沿って粒子ビーム１１２を方向転換するように構成することができる。
【００４１】
ターゲットシステム１１４は複数のターゲットアセンブリ１３０を含むが、ターゲットシステム１１４は、他の実施形態では、１つのターゲットアセンブリ１３０のみを含んでもよい。ターゲットアセンブリ１３０は、複数の本体部分１３４、１３５、１３６を有するターゲット本体１３２を含む。ターゲットアセンブリ１３０はまた、ターゲット材料と衝突する前に粒子ビームが通過する１つまたは複数のフォイルに構成される。例えば、ターゲットアセンブリ１３０は、フロント（または真空）フォイル１３８と、ターゲットフォイル１４０とを含む。フロントフォイル１３８およびターゲットフォイル１４０は各々、ターゲットアセンブリ１３０のグリッド部分（図１には図示せず）と係合することができる。
【００４２】
あるいは、ターゲットアセンブリは、グリッド部分を含まない。そのような実施形態は、米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号および米国特許出願公開第２０１０／０２８３３７１号に記載されている。
【００４３】
特定の実施形態は、フロントおよびターゲットフォイルの直接冷却システムがなくてもよい。従来のターゲットシステムは、フロントおよびターゲットフォイルの間に存在する空間を介して冷却媒体（例えば、ヘリウム）を誘導する。冷却媒体は、フロントおよびターゲットフォイルと接触し、フロントおよびターゲットから直接熱エネルギーを吸収し、フロントおよびターゲットフォイルから熱エネルギーを移動させる。本明細書に記載の実施形態は、このような冷却システムがなくてもよく、したがって、ターゲットフォイルの上流にあるフロントフォイルがあってもなくてもよい。例えば、この空間を取り囲む放射状表面は、チャネルに流体的に結合されたポートがなくてもよい。しかし、冷却システム１２２は、ターゲットシステム１１４の他の対象を冷却することができることを理解されたい。例えば、冷却システム１２２は、本体部分１３６を介して冷却水を誘導し、製造チャンバ１２０からの熱エネルギーを吸収することができる。しかし、実施形態は、放射状表面に沿ったポートを含むことができることを理解されたい。そのようなポートは、フロントおよびターゲットフォイル１３８、１４０を冷却するための、またはフロントおよびターゲットフォイル１３８、１４０の間の空間を排気するための冷却媒体を供給するために使用されてもよい。
【００４４】
本明細書に記載のサブシステムの１つまたは複数を有する同位体製造システムおよび／またはサイクロトロンの例は、米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号に見出すことができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。さらに、本明細書に記載の実施形態と共に使用することができる同位体製造システムおよび／またはサイクロトロンはまた、米国特許出願第１２／４９２，２００号、第１２／４３５，９０３号、第１２／４３５，９４９号、米国特許出願第２０１０／０２８３３７１Ａ１号および米国特許出願第１４／７５４，８７８号に記載されており、上記の各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００４５】
図２は、抽出システム１５０およびターゲットシステム１５２の側面図である。図示の実施形態では、抽出システム１５０は、各々フォイルホルダ１５８および１つまたは複数の抽出フォイル１６０（ストリッパフォイルとも呼ばれる）を含む第１および第２の抽出ユニット１５６、１５８を含む。抽出プロセスは、ストリッピングフォイルの原理に基づくことができる。より具体的には、荷電粒子（例えば、加速された負イオン）が抽出フォイル１６０を通過する際に、荷電粒子の電子が除去される。粒子の電荷は負電荷から正電荷に変化し、それにより磁界中の粒子の軌跡が変化する。抽出フォイル１６０は、正に帯電した粒子を含む外部粒子ビーム１６２の軌跡を制御するように配置することができ、指定のターゲット位置１６４に向けて外部粒子ビーム１６２を導くために使用することができる。
【００４６】
図示の実施形態では、フォイルホルダ１５８は、１つまたは複数の抽出フォイル１６０を保持することができる回転可能なカルーセルである。しかし、フォイルホルダ１５８は、回転可能である必要はない。フォイルホルダ１５８は、トラックまたはレール１６６に沿って選択的に配置されてもよい。抽出システム１５０は、１つまたは複数の抽出モードを有することができる。例えば、抽出システム１５０は、１つの外部粒子ビーム１６２のみが出口ポート１６８に導かれる単一ビーム抽出用に構成されてもよい。図２では、６つの出口ポート１６８があり、それらは１〜６として列挙されている。
【００４７】
抽出システム１５０はまた、２つの外部ビーム１６２が２つの出口ポート１６８に同時に導かれるデュアルビーム抽出用に構成されてもよい。デュアルビームモードでは、抽出システム１５０は、各抽出ユニットが粒子ビームの一部（例えば、上半分および下半分）を遮断するように抽出ユニット１５６、１５８を選択的に配置することができる。抽出ユニット１５６、１５８は、異なる位置の間でトラック１６６に沿って移動するように構成される。例えば、駆動モータを使用して、抽出ユニット１５６、１５８をトラック１６６に沿って選択的に配置することができる。各抽出ユニット１５６、１５８は、出口ポート１６８の１つまたは複数をカバーする動作範囲を有する。例えば、抽出ユニット１５６を出口ポート４、５、および６に割り当てることができ、抽出ユニット１５８を出口ポート１、２、および３に割り当てることができる。各抽出ユニットを使用して、割り当てられた出口ポートに粒子ビームを誘導することができる。
【００４８】
フォイルホルダ１５８は、除去された電子の電流測定を可能にするように絶縁されてもよい。抽出フォイル１６０は、ビームが最終エネルギーに到達したビーム経路の半径に位置する。図示の実施形態では、フォイルホルダ１５８の各々は、複数の抽出フォイル１６０（例えば、６つのフォイル）を保持し、ビーム経路内に異なる抽出フォイル１６０を配置することを可能にするように軸１７０の周りに回転可能である。
【００４９】
ターゲットシステム１５２は、複数のターゲットアセンブリ１７２を含む。全部で６つのターゲットアセンブリ１７２が示され、各々はそれぞれの出口ポート１６８に対応する。粒子ビーム１６２が選択された抽出フォイル１６０を通過すると、粒子ビーム１６２は、それぞれの出口ポート１６８を介して対応するターゲットアセンブリ１７２に入る。粒子ビームは、対応するターゲット本体１７４のターゲットチャンバ（図示せず）に入る。ターゲットチャンバはターゲット材料（例えば、液体、ガス、または固体材料）を保持し、粒子ビームはターゲットチャンバ内のターゲット材料に入射する。粒子ビームは、以下でより詳細に説明するように、最初にターゲット本体１７４内の１つまたは複数のターゲットフォイルに入射することができる。ターゲットアセンブリ１７２は電気的に絶縁されており、ターゲット材料、ターゲット本体１７４、および／またはターゲット本体１７４内のターゲットフォイルもしくは他のフォイルに入射するときに粒子ビームの電流を検出することができる。
【００５０】
本明細書に記載のサブシステムの１つまたは複数を有する同位体製造システムおよび／またはサイクロトロンの例は、米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号に見出すことができ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。さらに、本明細書に記載の実施形態と共に使用することができる同位体製造システムおよび／またはサイクロトロンはまた、米国特許出願第１２／４９２，２００号、第１２／４３５，９０３号、第１２／４３５，９４９号、第１２／４３５，９３１号および米国特許出願第１４／７５４，８７８号に記載されており、上記の各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００５１】
図３および図４は、一実施形態により形成されたターゲットアセンブリ２００のそれぞれ背面および正面の斜視図である。図４は、ターゲットアセンブリ２００の分解図である。ターゲットアセンブリ２００は、同位体製造システム１００（図１）のような同位体製造システムでの使用のために構成される。例えば、ターゲットアセンブリ２００は、同位体製造システム１００のターゲットアセンブリ１３０（図１）またはターゲットアセンブリ１７２（図２）と同様または同一であってもよい。ターゲットアセンブリ２００は、図３および図４に完全に組み立てられたターゲット本体２０１を含む。
【００５２】
ターゲット本体２０１は、３つの本体部分２０２、２０４、２０６、ターゲットインサート２２０（図５）、およびグリッド部分２２５（図５）から形成される。本体部分２０２、２０４、２０６は、ターゲット本体２０１の外側構造または外部を画定する。具体的には、ターゲット本体２０１の外側構造は、本体部分２０２（前方本体部分またはフランジとも呼ばれ得る）、本体部分２０４（中間本体部分とも呼ばれ得る）、および本体部分２０６（後方本体部分とも呼ばれ得る）から形成される。本体部分２０２、２０４および２０６は、様々な特徴を形成するためのチャネルおよび凹部を有する剛性材料のブロックを含む。チャネルおよび凹部は、ターゲットアセンブリ２００の１つまたは複数の構成要素を保持することができる。
【００５３】
ターゲットインサート２２０およびグリッド部分２２５（図５）はまた、様々な特徴を形成するためのチャネルおよび凹部を有する剛性材料のブロックを含む。本体部分２０２、２０４、２０６、ターゲットインサート２２０、およびグリッド部分２２５は、各々対応するワッシャ（図示せず）を有する複数のボルト２０８（図４および図５）として示される、適切な締結具によって互いに固定されてもよい。互いに固定されると、本体部分２０２、２０４、２０６、ターゲットインサート２２０、およびグリッド部分２２５は、封止されたターゲット本体２０１を形成する。封止されたターゲット本体２０１は、ターゲット本体２０１からの流体またはガスの漏れを防止または厳重に制限するように十分に構成される。
【００５４】
また図３に示すように、ターゲットアセンブリ２００は、後方表面２１３に沿って配置される複数の継手２１２を含む。継手２１２は、ターゲット本体２０１内に流体アクセスを提供するポートとして動作することができる。継手２１２は、流体制御システム１２５（図１）などの流体制御システムに動作可能に結合されるように構成される。継手２１２は、ヘリウムおよび／または冷却水のための流体アクセスを提供することができる。継手２１２によって形成されたポートに加えて、ターゲットアセンブリ２００は、第１の材料ポート２１４および第２の材料ポート２１５（図７に示す）を含むことができる。第１および第２の材料ポート２１４、２１５は、ターゲットアセンブリ２００の製造チャンバ２１８（図５）と流れ連通する。第１および第２の材料ポート２１４、２１５は、流体制御システムに動作可能に結合される。例示的な実施形態では、第２の材料ポート２１５は、製造チャンバ２１８にターゲット材料を提供することができ、第１の材料ポート２１４は、製造チャンバ２１８内のターゲット流体が受ける圧力を制御するための作動ガス（例えば、不活性ガス）を供給する。しかし、他の実施形態では、第１の材料ポート２１４がターゲット材料を提供してもよく、第２の材料ポート２１５が作動ガスを供給してもよい。
【００５５】
ターゲット本体２０１は、粒子ビーム（例えば、陽子ビーム）が製造チャンバ２１８内のターゲット材料に入射することを可能にするビーム通路２２１を形成する。粒子ビーム（図４の矢印Ｐで示す）は、通路開口部２１９（図４および図５）を介してターゲット本体２０１に入ることができる。粒子ビームは、ターゲットアセンブリ２００を通って、通路開口部２１９から製造チャンバ２１８（図５）に移動する。動作中、製造チャンバ２１８は、ターゲット液体またはターゲットガスで満たされる。例えば、ターゲット液体は、指定の同位体（例えば、Ｈ２１８Ｏ）を含む約２．５ミリリットル（ｍｌ）の水であり得る。製造チャンバ２１８は、例えば、ターゲットインサート２２０の一方の側に開口するキャビティ２２２（図５）を有するニオブ材料を含むことができるターゲットインサート２２０内に画定される。ターゲットインサート２２０は、第１および第２の材料ポート２１４、２１５を含む。第１および第２の材料ポート２１４、２１５は、例えば、継手またはノズルを受け入れるように構成される。
【００５６】
図５に関して、ターゲットインサート２２０は、本体部分２０６と本体部分２０４との間に位置合わせされる。ターゲットアセンブリ２００は、本体部分２０６とターゲットインサート２２０との間に配置される封止リング２２６を含むことができる。ターゲットアセンブリ２００はまた、ターゲットフォイル２２８と、封止境界２３６（例えば、Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘ（登録商標）境界）とを含む。ターゲットフォイル２２８は、本体部分２０４とターゲットインサート２２０との間に配置され、キャビティ２２２を覆い、それにより製造チャンバ２１８を囲む。本体部分２０６はまた、封止リング２２６およびターゲットインサート２２０の一部を内部に受け入れるような大きさおよび形状のキャビティ２３０（図５）を含む。
【００５７】
ターゲットアセンブリ２００のフロントフォイル２４０は、本体部分２０４と本体部分２０２との間に配置されてもよい。フロントフォイル２４０は、ターゲットフォイル２２８と同様の合金ディスクであってもよい。フロントフォイル２４０は、本体部分２０４のグリッド部分２３８と位置合わせされる。フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８は、ターゲットアセンブリ２００において異なる機能を有することができる。いくつかの実施形態では、フロントフォイル２４０は、粒子ビームＰのエネルギーを減少させるデグレーダフォイルと呼ぶことができる。例えば、フロントフォイル２４０は、少なくとも１０％粒子ビームのエネルギーを減少させることができる。ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、７ＭｅＶ〜２４ＭｅＶであり得る。より特定の実施形態では、ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、１３ＭｅＶ〜１５ＭｅＶであってもよい。
【００５８】
ターゲットフォイル２２８は、単一の材料層または複数の材料層を備える。いくつかの実施形態では、ターゲットフォイル２２８は、単一の材料層のみからなるか、または本質的に単一の材料層のみからなる。本明細書で使用する場合、「材料層」は、全体にわたって本質的に均一な組成物を有する。例えば、ターゲットフォイル２２８は、層が図６に示す組成物と同様または同一の組成物を有するニッケル基超合金層を有することができる。
【００５９】
材料層は、所定の品質を有するように設計または選択することができる。ターゲットフォイルを選択するために使用され得るパラメータには、熱伝導率、引張強度、指定の高温での降伏強度、化学反応性（不活性）、エネルギー分解特性、放射活性、および融点が含まれる。一例として、ターゲットフォイルの密度は、７．０〜１０．０ｇ／ｃｍ３であってもよく、融点は、１２００℃以上であってもよく、熱伝導率は、少なくとも１０．０Ｗ／ｍ＊Ｋであってもよく、引張強度は、少なくとも２５００００ｐｓｉまたは１７２５ＭＰａである。ターゲット材料が１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガスである実施形態では、動作中の引張強度は、少なくとも８００ＭＰａである。そのような実施形態では、ターゲットフォイルは、低炭素含有量と実質的にゼロである炭素含有量との間とすることができる。
【００６０】
特定の実施形態では、ターゲットフォイル２２８の厚さは、少なくとも１０マイクロメートルまたは少なくとも２０マイクロメートルであり得る。より特定の実施形態では、ターゲットフォイル２２８の厚さは、少なくとも２５マイクロメートルまたは少なくとも３０マイクロメートルまたは少なくとも４０マイクロメートルであってもよい。より特定の実施形態では、ターゲットフォイル２２８の厚さは、少なくとも５０マイクロメートルまたは少なくとも６０マイクロメートルであってもよい。特定の実施形態では、ターゲットフォイル２２８の厚さは、最大１００マイクロメートル、または最大７５マイクロメートル、または最大５０マイクロメートルであってもよい。１つまたは複数の実施形態は、１０マイクロメートル〜５０マイクロメートルのターゲットフォイルの厚さを有することができる。しかし、様々な実施形態では、他の寸法（例えば、厚さ）を使用することができることを理解されたい。例えば、本明細書に記載したもの以外のより厚い厚さまたはより薄い厚さを使用することができる。
【００６１】
ターゲットフォイル２２８は、ターゲットフォイル２２８が同位体製造中にターゲット材料と接触するように、製造チャンバ２１８に曝される側面２９３を有する。場合により、ターゲットフォイル２２８は、ニッケル基合金層（例えば、二次フォイル、またはコーティング）ではない層を含むことができる。例えば、内側層をニッケル基合金層に対して積層またはコーティングしてもよい。図８は、１つのそのようなターゲットフォイル構成２２８を示す。図示のように、ターゲットフォイル２２８は、互いに積層された二次材料層２９２および主材料層（またはニッケル基合金層）２９４を含む。二次材料層２９２は、ターゲット材料と接触するターゲットフォイル２２８の側面２９３を含む。本明細書で使用する場合、二次材料層（または二次層）およびニッケル基合金層は、「互いに積層され」、二次層およびニッケル基合金層のそれぞれの側面が互いに面する場合、側面は、（ａ）互いに本質的に固定され、例えば、表面が互いに結合されるか、もしくは一方の層が他方の層に堆積される（例えば、スパッタリング、メッキ、またはコーティングされる）か、（ｂ）別個であるが、互いに直接係合する（例えば、共にプレスされる）、または（ｃ）それらの間に配置された１つまたは複数の他の層を有し、１つまたは複数の他の層に本質的に固定されるか、または１つまたは複数の他の層に直接係合する。例えば、側面の各々は、共通の層の反対側の側面に直接係合または結合されてもよい。複数の層が存在する場合、複数の層は、共にサンドイッチされてもよい。ニッケル基合金層および二次層は、サンドイッチ構造の反対側の側面に係合または結合される。いくつかの実施形態では、ニッケル基合金層は、ニッケル基合金層のいずれかの側面の他の層と係合することができる。
【００６２】
特定の実施形態では、二次層は、製造チャンバ内のターゲット材料に曝されるように構成される。二次層は、粒子ビームによって活性化されてターゲット材料に曝されたとき、長寿命同位体の生成を減少させるように構成されてもよい。二次層は、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成されてもよい。二次層は、不活性金属材料であってもよい。例えば、二次層は、耐火性または白金族の金属または合金を含むことができる。二次層は、例えば、金、ニオブ、タンタル、チタン、または上記の１つまたは複数を含む合金を含むことができる。特定の実施形態では、二次層は、本質的に金、ニオブ、タンタル、またはチタンからなることができる。
【００６３】
ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、ディスクまたは円形に限定されず、異なる形状、構成および配置で設けられもよいことに留意されたい。例えば、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０の一方または両方、または追加のフォイルは、とりわけ正方形、長方形、または楕円形であってもよい。また、ターゲットフォイル２２８は、ニッケル基超合金から形成されることに限定されないことに留意されたい。いくつかの実施形態では、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、１つまたは複数の金属層を含むことができる。層は、例えば、Ｈａｖａｒを含むことができる。Ｈａｖａｒは、コバルト（４２．０ｗｔ％）、クロム（１９．５ｗｔ％）、ニッケル（１２．７ｗｔ％）、タングステン（２．７ｗｔ％）、モリブデン（２．２ｗｔ％）、マンガン（１．６ｗｔ％）、炭素（０．２ｗｔ％）、および鉄（残部）の公称組成物を有する。
【００６４】
動作中、粒子ビームがターゲットアセンブリ２００を通過して本体部分２０２から製造チャンバ２１８に入ると、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、大きく活性化され得る（例えば、そこで放射活性が誘起される）。ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、キャビティ２２２のターゲット材料から加速器チャンバ内の真空を隔離する。グリッド部分２３８は、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０の間に配置され、各々と係合することができる。場合により、ターゲットアセンブリ２００は、冷却媒体がターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０の間を通過することを可能にするように構成されない。ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、粒子ビームがそこを通過することができる厚さを有するように構成されることに留意されたい。その結果、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、高度に放射されて活性化され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態は、ターゲットアセンブリ２００を能動的にシールドして、活性化されたターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０からの放射がターゲットアセンブリ２００から出るのをシールドおよび／または防止するターゲットアセンブリ２００の自己シールドを提供する。したがって、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０は、活性放射シールドによってカプセル化される。具体的には、本体部分２０２、２０４および２０６の少なくとも１つ、およびいくつかの実施形態では、それらのすべてが、ターゲットアセンブリ２００内の、特に、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０からの放射を減衰させる材料から形成される。本体部分２０２、２０４および２０６は、同一の材料、異なる材料、あるいは同じまたは異なる材料の異なる量または組合せから形成されてもよいことに留意されたい。例えば、本体部分２０２および２０４は、アルミニウムなどの同じ材料から形成されてもよく、本体部分２０６は、アルミニウムとタングステンの組合せから形成されてもよい。
【００６６】
本体部分２０２、本体部分２０４および／または本体部分２０６は、特にターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０とターゲットアセンブリ２００の外側との間の各々の厚さが、そこから放出される放射を減少させるシールドを提供するように形成される。本体部分２０２、本体部分２０４および／または本体部分２０６は、アルミニウムよりも大きい密度値を有する任意の材料から形成されてもよいことに留意されたい。また、本体部分２０２、本体部分２０４および／または本体部分２０６の各々は、本明細書でより詳細に説明するように、異なる材料または材料の組合せから形成されてもよい。
【００６７】
図６は、ターゲットフォイルの材料層を形成するために１つまたは複数の実施形態で使用され得るニッケル基合金の例を列挙した表を含む。材料層の合金中の元素の重量パーセントを示す。図示のように、組成物について列挙された値は、１００％に合わないことがある。値は、近似値であり、適切な合金を得るために調整することができることを理解されたい。図６に列挙されていない他の合金がいくつかの実施形態に使用することができることも理解されるべきである。例えば、図６の合金は、いくつかの実施形態では異なる金属および他の合金剤が有し得る可能な値の範囲を示す。
【００６８】
特定の実施形態では、材料層の組成物は、図６の合金１、合金３、または合金４の組成物である。ニッケル基合金の最大構成成分は、ニッケルである。例えば、ニッケルは、材料層の少なくとも４０ｗｔ％（重量パーセント）であってもよい。いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の少なくとも４５ｗｔ％または少なくとも５０ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の少なくとも５５ｗｔ％または少なくとも６０ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の少なくとも６５ｗｔ％または少なくとも７０ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の少なくとも７５ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の最大７５ｗｔ％である。
【００６９】
いくつかの実施形態では、ニッケルは、材料層の４５ｗｔ％〜７５ｗｔ％であってもよい。特定の実施形態では、ニッケルは、材料層の５０ｗｔ％〜７５ｗｔ％であってもよい。より特定の実施形態では、ニッケルは、材料層の５５ｗｔ％〜７５ｗｔ％であってもよい。
【００７０】
ターゲットフォイルの他の主な構成成分は、コバルト、鉄、クロム、またはモリブデンを含み得る。例えば、コバルトの重量パーセントは、０ｗｔ％〜２０ｗｔ％、またはより具体的には、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％であってもよい。鉄の重量パーセントは、０ｗｔ％〜３０ｗｔ％、より具体的には、０ｗｔ％〜１０ｗｔ％、またはより具体的には、０ｗｔ％〜５ｗｔ％であってもよい。比較的低い鉄含有量（例えば、１０％未満または５％未満）を有するターゲットフォイルは、ターゲットフォイルの放射負荷を減少させることができる。ターゲットフォイルは、技術者に曝される放射を少なくし、および／またはターゲットフォイルの必要な交換頻度を少なくすることができる。クロムの重量パーセントは、８ｗｔ％〜２０ｗｔ％、またはより具体的には、１５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であってもよい。モリブデンの重量パーセントは、０ｗｔ％〜２５ｗｔ％、より具体的には、０ｗｔ％〜１０ｗｔ％、またはより具体的には、０ｗｔ％〜３ｗｔ％であってもよい。
【００７１】
いくつかの実施形態では、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計は、１０ｗｔ％未満である。例えば、合金１は、アルミニウム（４．５ｗｔ％）およびチタン（０．５ｗｔ％）を有し、その合計は、５．０ｗｔ％に等しい。合金４は、アルミニウム（１．５ｗｔ％）およびチタン（３ｗｔ％）を有し、その合計は、４．５ｗｔ％に等しい。特定の実施形態では、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計は、１．５ｗｔ％〜８ｗｔ％である。特定の実施形態では、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計は、２．５ｗｔ％〜６ｗｔ％である。
【００７２】
いくつかの実施形態では、材料層は、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む。
【００７３】
いくつかの実施形態では、材料層は、ニッケル（６５ｗｔ％）、コバルト（１ｗｔ％）、鉄（２ｗｔ％）、クロム（８ｗｔ％）、モリブデン（２５ｗｔ％）、マンガン（０．８ｗｔ％）、ケイ素（０．８ｗｔ％）、アルミニウム（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０３ｗｔ％）、ホウ素（０．００６ｗｔ％）、および銅（０．５ｗｔ％）を含む。
【００７４】
いくつかの実施形態では、材料層は、ニッケル（５８ｗｔ％）、コバルト（１３．５ｗｔ％）、鉄（２ｗｔ％）、クロム（１９ｗｔ％）、モリブデン（４．３ｗｔ％）、マンガン（０．１ｗｔ％）、ケイ素（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（１．５ｗｔ％）、チタン（３．０ｗｔ％）、炭素（０．０８ｗｔ％）、ホウ素（０．００６ｗｔ％）、ジルコニウム（０．０５ｗｔ％）、および銅（０．１ｗｔ％）を含む。
【００７５】
図７は、ターゲットアセンブリ２００の断面図である。参考までに、ターゲットアセンブリ２００は、相互に垂直なＸ、Ｙ、およびＺ軸に対して配向される。断面図は、Ｚ軸を横切って本体部分２０４を通って配向される平面２９０によって作製された。図示の実施形態では、本体部分２０４は、グリッド部分２３８および冷却ネットワーク２４２を含むように成形された材料の本質的に均一なブロックである。例えば、本体部分２０４は、本明細書に記載の物理的特徴を含むように成形またはダイキャストされてもよい。他の実施形態では、本体部分２０４は、互いに固定される２つ以上の要素を備えることができる。例えば、グリッド部分２３８は、グリッド部分２２５（図５）と同様の形状であってもよく、本体部分２０４の残りの部分に対して個別かつ別個であってもよい。この代替の実施形態では、グリッド部分２３８は、残りの部分の空隙またはキャビティ内に配置されてもよい。
【００７６】
図示のように、本体部分２０４を通る平面２９０は、グリッド部分２３８および冷却ネットワーク２４２と交差する。冷却ネットワーク２４２は、互いに相互接続して冷却ネットワーク２４２を形成する冷却チャネル２４３〜２４８を含む。冷却ネットワーク２４２はまた、ターゲット本体２０１の他のチャネル（図示せず）と流れ連通するポート２４９、２５０を含む。冷却ネットワーク２４２は、ターゲット本体２０１からの熱エネルギーを吸収し、ターゲット本体２０１から熱エネルギーを移動させる冷却媒体（例えば、冷却水）を受け入れるように構成される。例えば、冷却ネットワーク２４２は、グリッド部分２３８またはターゲットチャンバ２１８（図５）の少なくとも１つから熱エネルギーを吸収するように構成されてもよい。図示のように、冷却チャネル２４４、２４６は、それぞれの熱経路２５２、２５４（全体として点線で示されている）がグリッド部分２３８と冷却チャネル２４４、２４６との間に形成されるように、グリッド部分２３８に近接して延びる。例えば、グリッド部分２３８と冷却チャネル２４４、２４６との間の隙間は、１０ｍｍ未満、８ｍｍ未満、６ｍｍ未満、またはある特定の実施形態では、４ｍｍ未満であり得る。熱経路は、例えば、実験セットアップ中のモデリングソフトウェアまたは熱画像形成を使用して識別することができる。
【００７７】
グリッド部分２３８は、グリッドまたはフレーム構造を形成するために互いに結合された内部壁２５６の配置を含む。内部壁２５６は、（ａ）ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０（図５）に対する十分な支持を提供し、かつ（ｂ）ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０と密接に係合するように構成されてもよく、それにより熱エネルギーは、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０から内部壁２５６およびグリッド部分２３８または本体部分２０４の周辺領域に伝達され得る。
【００７８】
図８および図９は、それぞれＸおよびＹ軸を横断するターゲットアセンブリ２００の断面図である。図示のように、ターゲットアセンブリ２００は、本体部分２０２、２０４、２０６、ターゲットインサート２２０、およびグリッド部分２２５がＺ軸に沿って互いに対して積層され、互いに固定される動作可能な状態にある。図に示すターゲット本体２０１は、ターゲット本体がどのように構成され組み立てられるかの１つの特定の例であることを理解されたい。動作可能な特徴（例えば、グリッド部分）を含む他のターゲット本体設計も考えられる。
【００７９】
ターゲット本体２０１は、粒子ビームＰが通って延びる一連のキャビティまたは空隙を含む。例えば、ターゲット本体２０１は、製造チャンバ２１８と、ビーム通路２２１とを含む。製造チャンバ２１８は、動作中にターゲット材料（図示せず）を保持するように構成される。ターゲット材料は、例えば、第１の材料ポート２１４を介して製造チャンバ２１８内外に流れることができる。製造チャンバ２１８は、ビーム通路２２１を通って誘導される粒子ビームＰを受け入れるように配置される。粒子ビームＰは、例示的な実施形態ではサイクロトロンである、粒子加速器１０２（図１）などの粒子加速器（図示せず）から受け入れられる。
【００８０】
ビーム通路２２１は、通路開口部２１９からフロントフォイル２４０に延びる第１の通路セグメント（または前方通路セグメント）２６０を含む。ビーム通路２２１はまた、フロントフォイル２４０とターゲットフォイル２２８との間に延びる第２の通路セグメント（または後方通路セグメント）２６２を含む。説明のために、フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８は、識別を容易にするために厚くされている。グリッド部分２２５は、第１の通路セグメント２６０の端部に配置される。グリッド部分２３８は、第２の通路セグメント２６２の全体を画定する。図示の実施形態では、グリッド部分２３８は、本体部分２０４の一体部分であり、グリッド部分２２５は、本体部分２０２と本体部分２０４との間にサンドイッチされた個別かつ別個の要素である。
【００８１】
したがって、ターゲット本体２０１のグリッド部分２２５、２３８は、ビーム通路２２１に配置される。図８に示すように、グリッド部分２２５は、前側２７０および後側２７２を有する。グリッド部分２３８はまた、前側２７４および後側２７６を有する。グリッド部分２２５の後側２７２およびグリッド部分２３８の前側２７４は、それらの間のインターフェース２８０を介して互いに当接する。グリッド部分２３８の後側２７６は、製造チャンバ２１８に面する。図示の実施形態では、グリッド部分２３８の後側２７６は、ターゲットフォイル２２８と係合する。フロントフォイル２４０は、インターフェース２８０においてグリッド部分２２５、２３８の間に配置される。
【００８２】
また、図８に示すように、グリッド部分２２５は、ビーム通路２２１を取り囲み、ビーム通路２２１の一部のプロファイルを画定する放射状表面２８１を有する。プロファイルは、ＸおよびＹ軸によって画定された平面に平行に延びる。グリッド部分２３８は、ビーム通路２２１を取り囲み、ビーム通路２２１の一部のプロファイルを画定する放射状表面２８３を有する。プロファイルは、ＸおよびＹ軸によって画定された平面に平行に延びる。図示の実施形態では、放射状表面２８３には、ターゲット本体のチャネルに流体的に結合されたポートがない。より具体的には、第２の通路セグメント２６２は、いくつかの実施形態では、ターゲットおよびフロントフォイル２２８、２４０を冷却するために流体を強制的に圧送しなくてもよい。しかし、代替の実施形態では、冷却媒体が通路を介して圧送されてもよい。さらに他の実施形態では、ポートが第２の通路セグメント２６２を排気するために使用されてもよい。
【００８３】
グリッド部分２２５、２３８は、それぞれの内部壁２８２、２８４を有し、それらを通るグリッドチャネル２８６、２８８を画定する。グリッド部分２２５、２３８のそれぞれの内部壁２８２、２８４は、フロントフォイル２４０の反対側の側面と係合する。グリッド部分２３８の内部壁２８４は、ターゲットフォイル２２８およびフロントフォイル２４０と係合する。グリッド部分２２５の内部壁２８２は、フロントフォイル２４０とのみ係合する。フロントおよびターゲットフォイル２４０、２２８は、粒子ビームＰのビーム経路を横切って配向される。粒子ビームＰは、製造チャンバ２１８に向かってグリッドチャネル２８６、２８８を通過するように構成される。
【００８４】
いくつかの実施形態では、内部壁２８２によって形成されたグリッド構造および内部壁２８４によって形成されたグリッド構造は、グリッドチャネル２８６、２８８が互いに位置合わせされるように同一である。しかし、実施形態は、同一のグリッド構造を有する必要はない。例えば、グリッド部分２２５は、内部壁２８２の１つまたは複数を含まなくてもよく、および／または内部壁２８２の１つまたは複数は、対応する内部壁２８４と位置合わせされなくてもよく、またはその逆であってもよい。さらに、内部壁２８２および内部壁２８４は、他の実施形態では異なる寸法を有してもよいと考えられる。
【００８５】
場合により、フロントフォイル２４０は、粒子ビームＰがフロントフォイル２４０に入射するとき、粒子ビームＰのエネルギーレベルを実質的に減少させるように構成される。より具体的には、粒子ビームＰは、第１の通路セグメント２６０の第１のエネルギーレベルと、第２の通路セグメント２６２の第２のエネルギーレベルとを有することができ、第２のエネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルより実質的に低い。例えば、第２のエネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルより５ｗｔ％未満少なくてもよい（または第１のエネルギーレベルの９５ｗｔ％以下）。ある特定の実施形態では、第２のエネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルより１０ｗｔ％未満少なくてもよい（または第１のエネルギーレベルの９０ｗｔ％以下）。さらに特定の実施形態では、第２のエネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルより１５ｗｔ％未満少なくてもよい（または第１のエネルギーレベルの８５ｗｔ％以下）。さらに特定の実施形態では、第２のエネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルより２０ｗｔ％未満少なくてもよい（または第１のエネルギーレベルの８０ｗｔ％以下）。一例として、第１のエネルギーレベルは、約１８ＭｅＶであってもよく、第２のエネルギーレベルは、約１４ＭｅＶであってもよい。しかし、第１のエネルギーレベルは、他の実施形態では異なる値を有してもよく、第２のエネルギーレベルは、他の実施形態では異なる値を有してもよいことを理解されたい。
【００８６】
フロントフォイル２４０が粒子ビームＰのエネルギーレベルを実質的に減少させるそのような実施形態では、フロントフォイル２４０は、デグレーダフォイルとして特徴付けられ得る。デグレーダフォイル２４０は、粒子ビームＰがフロントフォイル２４０を通過する際に実質的な損失を生成する厚さおよび／または組成物を有することができる。例えば、フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８は、異なる組成物および／または厚さを有することができる。フロントフォイル２４０は、アルミニウムを含んでもよく、ターゲットフォイル２２８は、本明細書に記載のニッケル基超合金を含んでもよい。あるいは、フロントフォイル２４０はまた、ニッケル基超合金を含むことができる。
【００８７】
特定の実施形態では、フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８は、異なる厚さを有する。例えば、フロントフォイル２４０の厚さは、少なくとも０．１０ミリメートル（ｍｍ）（または１００マイクロメートル）であってもよい。特定の実施形態では、フロントフォイル２４０は、０．１５ｍｍ〜０．５０ｍｍの厚さを有する。
【００８８】
いくつかの実施形態では、ターゲットフォイル２２８は、ストリッパフォイル１６０より少なくとも５倍（５Ｘ）厚い、またはストリッパフォイル１６０より少なくとも８倍（８Ｘ）厚い。特定の実施形態では、ターゲットフォイル２２８は、ストリッパフォイル１６０より少なくとも１０倍（１０Ｘ）厚い、ストリッパフォイル１６０より少なくとも１５倍（１５Ｘ）厚い、またはストリッパフォイル１６０より少なくとも２０倍（２０Ｘ）厚い。
【００８９】
フロントフォイル２４０は、いくつかの実施形態ではデグレーダフォイルとして特徴付けることができるが、フロントフォイル２４０は、他の実施形態ではデグレーダフォイルでなくてもよい。例えば、フロントフォイル２４０は、粒子ビームＰのエネルギーレベルを実質的に減少しないか、または公称上減少させるだけであってもよい。そのような場合、フロントフォイル２４０は、ターゲットフォイル２２８の特性と同様の特性（例えば、厚さおよび／または組成物）を有することができる。
【００９０】
フロントフォイル２４０における損失は、フロントフォイル２４０内で生成される熱エネルギーに対応する。フロントフォイル２４０内で生成された熱エネルギーは、グリッド部分２３８を含む本体部分２０４によって吸収され、熱エネルギーがターゲット本体２０１から伝達される冷却ネットワーク２４２に搬送され得る。
【００９１】
製造チャンバ２１８は、ターゲットインサート２２０の内部表面２６６およびターゲットフォイル２２８によって画定される。粒子ビームＰがターゲット材料と衝突すると、熱エネルギーが生成される。この熱エネルギーは、冷却ネットワーク２４２を通って流れる冷却媒体によって吸収されてもよい。
【００９２】
ターゲットアセンブリ２００の動作中、異なるキャビティは、異なる圧力を受ける可能性がある。例えば、粒子ビームＰがターゲット材料に入射すると、第１の通路セグメント２６０は、第１の動作圧力を有してもよく、第２の通路セグメント２６２は、第２の動作圧力を有してもよく、製造チャンバ２１８は、第３の動作圧力を有してもよい。第１の通路セグメント２６０は、排気され得る粒子加速器と流れ連通する。製造チャンバ２１８内で生成された熱エネルギーおよび気泡のために、第３の動作圧力は、著しく大きくなり得る。例えば、圧力は、０．５０〜１５．００メガパスカル（ＭＰａ）、より具体的には、０．５０〜１１．００ＭＰａであってもよい。さらに、圧力は急速に上昇および下降し、ターゲットフォイル２２８がターゲット材料に依存して高圧により破裂することになり得る。
【００９３】
図示の実施形態では、第２の動作圧力は、グリッド部分２３８の動作温度の関数とすることができる。したがって、第１の動作圧力は、第２の動作圧力より低くてもよく、第２の動作圧力は、第３の動作圧力より低くてもよい。
【００９４】
グリッド部分２２５、２３８は、フロントフォイル２４０の反対側の側面と密接に係合するように構成される。さらに、内部壁２８２は、第２の通路セグメント２６２と第１の通路セグメント２６０との間の圧力差が、フロントフォイル２４０を内部壁２８４から離れるように移動させないようにすることができる。内部壁２８４は、製造チャンバ２１８と第２の通路セグメント２６２との間の圧力差が、ターゲットフォイル２２８を第２の通路セグメント２６２に移動させないようにすることができる。製造チャンバ２１８のより大きな圧力は、ターゲットフォイル２２８を内部壁２８４に押し付ける。したがって、内部壁２８４は、フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８と密接に係合し、そこから熱エネルギーを吸収することができる。また、図８および図９に示すように、周囲の本体部分２０４はまた、フロントフォイル２４０およびターゲットフォイル２２８と密接に係合し、そこから熱エネルギーを吸収することができる。
【００９５】
特定の実施形態では、ターゲットアセンブリ２００は、粒子加速器に有害であり得るターゲット流体（例えば、ガスまたは液体）内に配置される同位体を生成するように構成される。例えば、出発ターゲット材料は、酸性溶液を含むことができる。この溶液の流れを妨げるために、フロントフォイル２４０は、第１の通路セグメント２６０と第２の通路セグメント２６２とが流れ連通しないように、ビーム通路２２１を完全に覆うことができる。このようにして、望ましくない酸性材料は、製造チャンバ２１８から第２および第１の通路セグメント２６２、２６０を通って粒子加速器に不注意に流れることはない。この可能性を減少させるために、フロントフォイル２４０は、より破裂しにくくすることができる。例えば、フロントフォイル２４０は、より大きな構造的完全性（例えば、アルミニウム）および破裂の可能性を減少させる厚さを有する材料を含むことができる。
【００９６】
他の実施形態では、ターゲットアセンブリ２００は、ターゲットフォイル２２８がなく、フロントフォイル２４０を含む。そのような実施形態では、グリッド部分２３８は、製造チャンバの一部を形成することができる。例えば、ターゲット材料は、ガスであってもよく、フロントフォイル２４０とキャビティ２２２との間に画定される製造チャンバ内に位置してもよい。グリッド部分２３８は、製造チャンバに配置されてもよい。そのような実施形態では、単一のフォイル（例えば、フロントフォイル２４０）のみが製造中に使用され、単一のフォイルは、２つのグリッド部分２２５、２３８の間に保持されてもよい。
【００９７】
図１０は、放射性核種を生成する方法３００を示す。方法３００は、例えば、本明細書に記載の様々な実施形態の構造または態様（例えば、同位体製造システム、ターゲットシステム、および／または方法）を用いることができる。方法は、３０２において、ターゲット本体２０１またはターゲットアセンブリ２００などのターゲット本体またはターゲットアセンブリの製造チャンバにターゲット材料を提供することを含む。いくつかの実施形態では、ターゲット材料は、酸性溶液である。特定の実施形態では、方法３００は、１８Ｏ（ｐ、ｎ）１８Ｆ核反応を使用して１８Ｆ、１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介して１１Ｃの製造のためのガスを使用して１１Ｃ、または水溶液中での６８Ｚｎ（ｐ、ｎ）６８Ｇａ反応によって６８Ｇａを生成するように構成される。
【００９８】
しかし、実施形態は、６８Ｇａ同位体を生成する必要はないことを理解されたい。様々なターゲット材料を、他の同位体を生成するために使用することができる。例として、放射性核種製造システムは、陽子を生成して、液体形態の１８Ｆ−同位体、ガスターゲットからのＣＯ２またはＣＨ４としての１１Ｃ同位体、および液体ターゲットからのＮＨ３としての１３Ｎ同位体を作製することができる。これらの同位体を作製するために使用されるターゲット材料は、濃縮［１８Ｏ］水、天然Ｎ２ガス（添加されたＯ２またはＨ２を含むことができる）、天然水（希エタノールを含むことができる）であり得る。放射性核種製造システムはまた、１５Ｏガス（酸素、二酸化炭素、および一酸化炭素）および［１５Ｏ］水を製造するために陽子または重水素を生成することができる。
【００９９】
特定の実施形態では、ターゲット材料は、天然Ｎ２ガスであってもよく、ターゲットフォイルは、製造チャンバからニッケル基超合金層を分離する二次層を備えてもよい。例えば、二次層は、金、ニオブ、タンタル、チタン、上記の１つまたは複数を含む合金、または意図される用途のための別の不活性材料を含むことができる。二次層は、ニッケル基超合金層から製造チャンバへの長寿命不純物の流れを妨げることができる。
【０１００】
ターゲット本体は、粒子ビームを受け入れ、粒子ビームがターゲット材料に入射することを可能にするビーム通路を有する。ターゲット本体はまた、ビーム通路に配置されたグリッド部分２３８などのグリッド部分を含む。グリッド部分２３８は、ターゲットフォイルを支持するように構成される。ターゲットフォイルは、ターゲット材料（例えば、液体）に曝される。場合により、グリッド部分２２５のような追加のグリッド部分が、ビーム通路に配置される。フロントフォイル（例えば、デグレーダフォイル）を、２つのグリッド部分の間に配置することができる。第１および第２のグリッド部分の各々は、前側および後側を有する。第１のグリッド部分の後側および第２のグリッド部分の前側は、それらの間のインターフェースを介して互いに当接する。第２のグリッド部分の後側は、製造チャンバに面する。
【０１０１】
代替の実施形態では、ターゲット本体は、ターゲットフォイルを支持するためのグリッド部分を含まない。そのような実施形態では、製造チャンバで生成される圧力は、ターゲットフォイルが同位体製造中の圧力に耐えることができるように、十分に低くてもよい。グリッド部分を利用しない代替の実施形態は、米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号および米国特許出願公開第２０１０／０２８３３７１号に記載されており、上記の各々は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。上記に代えて、または上記に加えて、ニッケル基超合金層は、ターゲットフォイルが同位体製造中の圧力に耐えることができるように、指定の厚さおよび／または引張強度を有することができる。上記に代えて、または上記に加えて、追加の層をニッケル基超合金層を支持するように配置することができる。例えば、Ｈａｖａｒの層を、ターゲットフォイルが同位体製造中に製造チャンバとＨａｖａｒの層との間に配置されるように、ターゲットフォイルの背後に配置してもよい。
【０１０２】
方法はまた、３０４において、ターゲット材料に粒子ビームを誘導することを含む。いくつかの実施形態では、同位体製造システム１００は、１Ｈ−技術を使用し、荷電粒子を約１０〜３０μＡの指定のビーム電流で指定のエネルギーにする。粒子ビームは、任意のフロントフォイル（例えば、デグレーダフォイルまたはフォイル）を通過し、ターゲットフォイルを通って製造チャンバに入る。いくつかの実施形態では、フロントフォイルは、少なくとも１０％粒子ビームのエネルギーを減少させることができる。ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、２４ＭｅＶ未満、１８ＭｅＶ未満、または８ＭｅＶ未満であり得る。ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、７ＭｅＶ〜２４ＭｅＶであり得る。特定の実施形態では、ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、１２ＭｅＶ〜１８ＭｅＶであってもよい。より特定の実施形態では、ターゲット材料に入射する粒子ビームのエネルギーは、約１３ＭｅＶ〜約１５ＭｅＶであってもよい。しかし、粒子ビームのエネルギーは、上記の値より大きくても小さくてもよいことを理解されたい。例えば、粒子ビームのエネルギーは、いくつかの実施形態では、２４ＭｅＶより大きくてもよい。
【０１０３】
場合により、方法はまた、ニッケル基合金組成物を含まない古いターゲットフォイル（またはレガシーフォイル）を、本明細書に記載のターゲットフォイルのような新たなターゲットフォイルと置き換えることを含む。例えば、方法は、レガシーフォイルをニッケル基超合金組成物を有した材料層を有するターゲットフォイルと置き換えることと、サイクロトロンの動作を制御してビーム電流を増加させることとをさらに含んでもよい。本明細書で説明されるように、実施形態は、ビーム電流を増加させるかまたは増加させることを可能にし得る。ビーム電流が増加すると、指定の量の放射性核種を製造するために必要な時間が短縮され、および／または時間内に得ることができる放射性核種の量が増加し得る。
【０１０４】
本明細書に記載の実施形態は、医療用途のための放射性核種の生成に限定することを意図しておらず、他の同位体を生成し、他のターゲット材料を使用することもできる。また様々な実施形態は、異なる方向（例えば、垂直方向または水平方向）を有する異なる種類のサイクロトロン、ならびにスパイラル加速器の代わりに線形加速器またはレーザ誘起加速器などの異なる加速器に関連して実施することができる。さらに、本明細書に記載の実施形態は、上述した同位体製造システム、ターゲットシステム、およびサイクロトロンを製造する方法を含む。
【０１０５】
本明細書に記載の実施形態は、医療用途のための放射性核種の生成に限定することを意図しておらず、他の同位体を生成し、他のターゲット材料を使用することもできる。また様々な実施形態は、異なる方向（例えば、垂直方向または水平方向）を有する異なる種類のサイクロトロン、ならびにスパイラル加速器の代わりに線形加速器またはレーザ誘起加速器などの異なる加速器に関連して実施することができる。さらに、本明細書に記載の実施形態は、上述した同位体製造システム、ターゲットシステム、およびサイクロトロンを製造する方法を含む。
【０１０６】
上記の説明は例示するものであって、限定することを意図したものではないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況または材料を本発明の主題の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。本明細書に記載した様々な構成要素の寸法、材料の種類、方向、ならびに数および位置は、ある特定の実施形態のパラメータを規定するためのものであって、決して限定するものではなく、単に例示的な実施形態にすぎない。特許請求の範囲の趣旨および範囲に含まれる多くの他の実施形態および修正は、上記の説明を精査すれば、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を、このような特許請求の範囲によって権利が与えられる均等物の全範囲と共に参照することによって決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここにおいて（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」というそれぞれの用語の平易な英語（ｐｌａｉｎ−Ｅｎｇｌｉｓｈ）の均等物として用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、および「第３の（ｔｈｉｒｄ）」などの用語は、単に標識として用いられ、その対象に数値的な必要条件を与えることを意図するものではない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明白に用いない限り、そしてそうするまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第１１２条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図するものではない。
【０１０７】
本明細書は、様々な実施形態を開示するために実施例を用いており、また、当業者が様々な実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。様々な実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にある。
【０１０８】
本発明の主題のある特定の実施形態の前述の説明は、添付の図面と併せて読めばより良く理解されるであろう。図が様々な実施形態の機能ブロックの図を示す程度まで、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路間の分割を示しているわけではない。したがって、例えば、機能ブロック（例えば、プロセッサまたはメモリ）の１つまたは複数は、単一のハードウェア（例えば、汎用信号プロセッサ、マイクロコントローラ、ランダムアクセスメモリ、ハードディスクなど）内に実装することができる。同様に、プログラムは、スタンドアロンのプログラムであってもよいし、オペレーティングシステム内のサブルーチンとして組み込まれてもよいし、あるいはインストールされたソフトウェアパッケージの機能などであってもよい。様々な実施形態は、図面に示す配置および手段に限定されない。
［実施態様１］
同位体製造システム（１００）のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）であって、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）は、
製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビームキャビティ（２２１）を有するターゲット本体（１３２、１７４、２０１）であって、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）を保持するように構成され、前記ビームキャビティ（２２１）は、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成されるターゲット本体（１３２、１７４、２０１）と、
前記ビームキャビティ（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）であって、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が同位体製造中に前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むターゲットフォイル（１４０、２２８）と
を備える、ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様２］
前記ニッケル基超合金組成物が、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む、実施態様１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様３］
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計が、最大１０ｗｔ％である、実施態様１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様４］
前記ニッケル基超合金組成物が、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、実施態様３に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様５］
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、ニッケル基超合金層と、前記ニッケル基超合金層に対して積層される二次層（２９２）とを含み、前記二次層（２９２）が、前記ニッケル基超合金層と前記製造チャンバ（１２０、２１８）との間に配置され、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記二次層（２９２）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される、実施態様１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様６］
前記二次層（２９２）が、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される、実施態様５に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様７］
前記二次層（２９２）が、耐火性または白金族の金属または合金を含む、実施態様５に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様８］
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、１０〜５０マイクロメートルの厚さを有する、実施態様１に記載のターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）。
［実施態様９］
粒子ビーム（１１２）を生成するように構成された粒子加速器（１０２）と、
製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビームキャビティ（２２１）を有するターゲット本体（１３２、１７４、２０１）を含むターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）であって、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット流体を保持するように構成され、前記ビームキャビティ（２２１）は、前記ターゲット本体（１３２、１７４、２０１）の外部に開口し、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成され、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）はまた、前記ビームキャビティ（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）を含み、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）と
を備える、同位体製造システム（１００）。
［実施態様１０］
前記ニッケル基超合金組成物が、ニッケル（７５ｗｔ％）、コバルト（２ｗｔ％）、鉄（３ｗｔ％）、クロム（１６ｗｔ％）、モリブデン（０．５ｗｔ％）、タングステン（０．５ｗｔ％）、マンガン（０．５ｗｔ％）、ケイ素（０．２ｗｔ％）、ニオブ（０．１５ｗｔ％）、アルミニウム（４．５ｗｔ％）、チタン（０．５ｗｔ％）、炭素（０．０４ｗｔ％）、ホウ素（０．０１ｗｔ％）、およびジルコニウム（０．１ｗｔ％）を含む、実施態様９に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１１］
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、アルミニウムとチタンの重量パーセントの合計が、最大１０ｗｔ％である、実施態様９に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１２］
前記ニッケル基超合金組成物が、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、実施態様１１に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１３］
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、ニッケル基超合金層と、前記ニッケル基超合金層に対して積層される二次層（２９２）とを含み、前記二次層（２９２）が、前記ニッケル基超合金層と前記製造チャンバ（１２０、２１８）との間に配置され、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記二次層（２９２）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される、実施態様９に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１４］
前記二次層（２９２）が、化学的汚染物質および長寿命放射性核種汚染物質を減少させるように構成される、実施態様１１に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１５］
前記二次層（２９２）が、耐火性または白金族の金属または合金を含む、実施態様１１に記載の同位体製造システム（１００）。
［実施態様１６］
放射性核種を生成する方法（３００）であって、
ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）の製造チャンバ（１２０、２１８）にターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）を供給することであって、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）は、製造チャンバ（１２０、２１８）および前記製造チャンバ（１２０、２１８）に隣接するビームキャビティ（２２１）を有し、前記製造チャンバ（１２０、２１８）は、ターゲット流体を保持するように構成され、前記ビームキャビティ（２２１）は、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に入射する粒子ビーム（１１２）を受け入れるように構成され、前記ターゲットアセンブリ（１３０、１７２、２００）はまた、前記ビームキャビティ（２２１）と前記製造チャンバ（１２０、２１８）とを分離するように配置されたターゲットフォイル（１４０、２２８）を含み、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記製造チャンバ（１２０、２１８）に曝される側面（２９３）を有し、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）は、ニッケル基超合金組成物を有する材料層を含むことと、
前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）に前記粒子ビーム（１１２）を誘導することであって、前記粒子ビーム（１１２）は、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）を通過して前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）に入射することと
を含む、方法（３００）。
［実施態様１７］
前記ターゲット材料（１１６、１１６Ａ，１１６Ｂ、１１６Ｃ）が、１４Ｎ（ｐ、ａ）１１Ｃ反応を介した１１Ｃの製造のためのガス材料であり、前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、前記ガス材料が同位体製造中に前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と接触するように、前記ガス材料に曝され、前記ガス材料と接触する前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）の側面（２９３）が、本質的に炭素を有さない、実施態様１６に記載の方法（３００）。
［実施態様１８］
システム（１００）のビーム電流が、少なくとも１００μＡである、実施態様１６に記載の方法（３００）。
［実施態様１９］
前記ニッケル基超合金組成物が、少なくとも４０ｗｔ％のニッケルを含み、また、アルミニウム、チタンおよびコバルトまたはクロムの少なくとも１つを含み、前記アルミニウムと前記チタンの重量パーセントの合計は、最大１０ｗｔ％であり、前記ニッケル基超合金組成物はまた、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％のパーセント重量を有するコバルトまたは１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の重量パーセントを有するクロムの少なくとも１つを含む、実施態様１６に記載の方法（３００）。
［実施態様２０］
前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）が、レガシーフォイルであり、前記方法（３００）が、前記レガシーフォイルを前記ニッケル基超合金組成物を有した前記材料層を有する前記ターゲットフォイル（１４０、２２８）と置き換えることと、サイクロトロンの動作を制御してビーム電流を増加させることとをさらに含む、実施態様１６に記載の方法（３００）。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  同位体製造システム
１０２  粒子加速器
１０４  イオン源システム
１０６  電場システム
１０８  磁場システム
１１０  真空システム
１１２  粒子ビーム
１１４  ターゲットシステム
１１５  抽出システム
１１６  ターゲット材料
１１６Ａ  ターゲット材料
１１６Ｂ  ターゲット材料
１１６Ｃ  ターゲット材料
１１７  ビーム経路
１１８  制御システム
１２０  製造チャンバ
１２２  冷却システム
１２５  流体制御システム
１３０  ターゲットアセンブリ
１３２  ターゲット本体
１３４  本体部分
１３５  本体部分
１３６  本体部分
１３８  フロントフォイル
１４０  ターゲットフォイル
１５０  抽出システム
１５２  ターゲットシステム
１５６  第１の抽出ユニット
１５８  第２の抽出ユニット、フォイルホルダ
１６０  ストリッパフォイル、抽出フォイル
１６２  外部粒子ビーム
１６４  ターゲット位置
１６６  トラック、レール
１６８  出口ポート
１７０  軸
１７２  ターゲットアセンブリ
１７４  ターゲット本体
２００  ターゲットアセンブリ
２０１  ターゲット本体
２０２  本体部分
２０４  本体部分
２０６  本体部分
２０８  ボルト
２１２  継手
２１３  後方表面
２１４  第１の材料ポート
２１５  第２の材料ポート
２１８  製造チャンバ、ターゲットチャンバ
２１９  通路開口部
２２０  ターゲットインサート
２２１  ビーム通路
２２２  キャビティ
２２５  グリッド部分
２２６  封止リング
２２８  ターゲットフォイル、フロントフォイル、ターゲットフォイル構成
２３０  キャビティ
２３６  封止境界
２３８  グリッド部分
２４０  フロントフォイル、デグレーダフォイル
２４２  冷却ネットワーク
２４３  冷却チャネル
２４４  冷却チャネル
２４５  冷却チャネル
２４６  冷却チャネル
２４７  冷却チャネル
２４８  冷却チャネル
２４９  ポート
２５０  ポート
２５２  熱経路
２５４  熱経路
２５６  内部壁
２６０  第１の通路セグメント
２６２  第２の通路セグメント
２６６  内部表面
２７０  前側
２７２  後側
２７４  前側
２７６  後側
２８０  インターフェース
２８１  放射状表面
２８２  内部壁
２８３  放射状表面
２８４  内部壁
２８６  グリッドチャネル
２８８  グリッドチャネル
２９０  平面
２９２  二次材料層
２９３  側面
２９４  主材料層、ニッケル基合金層
３００  方法
【図１】
2019090783.tif 000003
【図２】
2019090783.tif 000004
【図３】
2019090783.tif 000005
【図４】
2019090783.tif 000006
【図５】
2019090783.tif 000007
【図６】
2019090783.tif 000008
【図７】
2019090783.tif 000009
【図８】
2019090783.tif 000010
【図９】
2019090783.tif 000011
【図１０】
2019090783.tif 000012
【外国語明細書】
2019090783000001.pdf