(57)【要約】      （修正有）【解決手段】荷電粒子のビームを荷電粒子のビームが望ましいエネルギーに到達するまで外へ向かうらせん経路上で加速するサイクロトロンであって、サイクロトロンは、第１のエネルギーにおいて荷電粒子をストリッピングするための第１のストリッピング位置Ｐｉに位置するストリッパを有する第１のストリッパアセンブリと、第２の抽出経路Ｓｊに沿って、開口部を通って、管状チャネルに沿って、ターゲットホルダに向かって、第２のエネルギーにおいて荷電粒子をストリッピングするための第２のストリッピング位置Ｐｊに位置するストリッパを有する第２のストリッパアセンブリと、インサートチャネルを有することを特徴とするサイクロトロン。【効果】複数のエネルギー（第１のエネルギーをＥｉ、第２のエネルギーをＥｊとするとＥｉ≠Ｅｊ）の荷電粒子を取り出すことができる【選択図】図４
2019114539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子のビームを荷電粒子の前記ビームが望ましいエネルギーに到達するまで外へ向かうらせん経路上で加速し、前記ビームを抽出してターゲット（２０ｔ）を叩くためのサイクロトロンであって、前記サイクロトロンは、
（ａ）
○  中心軸Ｚを中心として前記中心軸Ｚに垂直な正中面Ｐに関して互いに反対側に対称的に配置された第１および第２の磁極（２）を分離するギャップ（７）によって、ならびに
○  前記ギャップを封止し前記ギャップ内で真空の吸引を可能にする周壁（８）であって、前記周壁は開口部（８ｏ）を含む、周壁（８）によって、
画定される真空チャンバと、
（ｂ）  前記真空チャンバの外側の、前記開口部（８ｏ）の下流端に封止結合されたターゲット支持要素（２０）であって、前記ターゲット支持要素は、前記開口部と流体連通し、ターゲット（２０ｔ）を保持するためのターゲットホルダで終了する、管状チャネル（２０ｃ）を含む、ターゲット支持要素（２０）と、
（ｃ）  前記ギャップ内の第１のストリッパアセンブリ（１０ｉ）の位置を受け取り制御するためのストリッピング機構であって、前記第１のストリッパアセンブリは、
○  回転軸から第１の距離ｒｉにおいて外縁を有するストリッパ（１３）を、
○  それぞれ保持するための１つまたは複数の第１のブラケット（１２ｉ）が、
○  設けられた回転軸（１１）を
前記回転軸が前記中心軸Ｚと平行であるように、および前記ストリッパ（１３）が第１のストリッピング位置Ｐｉまで前記回転軸の周りを回転することができるように含み、第１のエネルギーＥｉにおいて荷電粒子の前記ビームを遮り、前記ストリッパを横断する前記粒子の電荷を修正し、第１の抽出経路Ｓｉに沿って、前記ギャップ周壁内の前記開口部を通して、前記管状チャネルに沿って、前記ターゲットホルダに向かって、前記このように修正された荷電粒子を誘導する、ストリッピング機構と、
を含む、サイクロトロンにおいて、
前記サイクロトロンは、第２の抽出経路Ｓｊに沿って、前記周壁内の前記開口部を通して、前記管状チャネルに沿って、前記ターゲットホルダに向かって、ｊ≠ｉである、第２のエネルギーＥｊの修正された荷電粒子を打ち込むためのＥｊ固有の抽出キットを含み、前記エネルギー固有の抽出キットは、
（ｄ）
○  回転軸から第２の距離ｒｊにおいて外縁を有するストリッパ（１３）を、
○  それぞれ保持するための１つまたは複数の第２のブラケット（１２ｊ）が、
○  設けられた回転軸（１１）を
前記ストリッパ（１３）が第２のストリッピング位置Ｐｊまで前記回転軸の周りを回転することができるように含み、前記第２のエネルギーＥｊにおいて荷電粒子の前記ビームを遮り、前記ストリッパを横断する前記粒子の前記電荷を修正し、第２の修正された経路Ｓｊに沿って、前記周壁内の前記開口部を通して、前記このように修正された荷電粒子を打ち込む、第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）と、
（ｅ）  第２のエネルギーＥｊの前記修正された荷電粒子が前記ターゲットホルダを遮るように、前記管状チャネルの方向を前記第２の抽出経路Ｓｊに合致するように修正するために、インサートチャネル（２１ｃ）が開口部（８ｏ）および管状チャネル（２０ｃ）の両方と流体連通して、前記開口部（８ｏ）の前記下流端と前記ターゲット支持要素（２０）との間にはさまれる、インサート（２１ｊ）と、
を含むことを特徴とする、サイクロトロン。
【請求項２】
請求項１に記載のサイクロトロンにおいて、前記第１および第２のエネルギーＥｉ、Ｅｊは、５〜３０ＭｅＶの間、好ましくは１０〜２４ＭｅＶの間、より好ましくは１１〜２０ＭｅＶの間に含まれることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のサイクロトロンにおいて、前記第１および第２のエネルギーＥｉ、Ｅｊは、少なくとも２ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧２ＭｅＶ）、好ましくは少なくとも４ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧４ＭｅＶ）だけ、互いに異なることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、前記修正された荷電粒子は、Ｈ−、Ｄ−、ＨＨ＋の間で選択されることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、前記ターゲット材料は、放射性同位体の生成のために、６８Ｚｎ、１２４Ｔｅ、１２３Ｔｅ、８９Ｙの間で選択されることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、前記１つまたは複数の第１および第２のブラケット（１２ｉ、１２ｊ）は、前記ストリッパ（１３）を留めるための枠状構造と、前記このように留められたストリッパを前記回転軸（１１）から正確な距離ｒｉ、ｒｊに保つためのアームまたはプレートとを含むことを特徴とするサイクロトロン。
【請求項７】
請求項６に記載のサイクロトロンにおいて、前記第１および／または第２のストリッパアセンブリ（１０ｉ、１０ｊ）は、前記回転軸（１１）の周りに方位角によって分配される１つより多い枠を含むことを特徴とするサイクロトロン。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、前記インサートは、前記開口部（８ｏ）の前記下流端に結合するための第１の結合面と、前記ターゲット支持要素（２０）に結合するための第２の結合面とを含むことと、前記第１および第２の結合面は、互いに平行ではなく、１°から４５°の間、好ましくは３°から３５°の間、より好ましくは５°から２０°の間に含まれる角αを形成することとを特徴とするサイクロトロン。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、前記第１のストリッピングアセンブリ（１０ｉ）とともに使用され、前記開口部（８ｏ）の前記下流端に結合するための第１の結合面と、前記ターゲット支持要素（２０）に結合するための第２の結合面とを含む、第１のインサート（１０ｉ）を含み、前記第１および第２の結合面は、互いに平行であることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、Ｅｊ固有の抽出キットの前記第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）および前記インサート（２１ｊ）は、対をなすものとしてカラーコードまたは英数字コードによって識別されることを特徴とするサイクロトロン。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のサイクロトロンにおいて、
・  前記第１および第２の磁極（２）のそれぞれは、上面縁によって画定される上面（３Ｕ）を有する少なくともＮ＝３個の山セクタ（３）と、底面（４Ｂ）を含む同じ数の谷セクタ（４）とを含み、前記山セクタおよび谷セクタは、前記第１および第２の磁極を分離する前記ギャップが、２つの対向する山セクタの前記上面間に画定され、前記中心軸Ｚに沿って測定された平均ギャップ高さＧｈを有する山ギャップ部分と、２つの対向する谷セクタの前記底面間に画定され、Ｇｖ＞Ｇｈである、前記中心軸Ｚに沿って測定された平均谷ギャップ高さＧｖを有する谷ギャップ部分を含むように、前記中心軸Ｚの周りに二者択一的に分布し、
・前記回転軸（１１）は、前記らせん経路に対して下流に位置する上面縁に隣接した、山ギャップ部分に配置される
ことを特徴とするサイクロトロン。
【請求項１２】
第２のエネルギーＥｊの粒子ビームでターゲット（２０ｔ）を叩くための方法であって、次のステップ、すなわち
・  第１のエネルギーＥｉの粒子ビームを抽出し、前記粒子ビームを前記ターゲット（２０ｔ）に向かって誘導するために設計された、請求項１（ａ）〜（ｃ）に記載のサイクロトロンを提供するステップと、
・  請求項１（ｅ）および（ｄ）に記載のＥｊ固有の抽出キットを提供するステップと、
・  前記第１のストリッパアセンブリ（１０ｉ）を除去し、前記ターゲット支持要素（２０）を除去するステップと、
・  前記第２のブラケットアセンブリ（１０ｊ）を取り付け、前記ストリッパを前記第２のストリッピング位置Ｐｊに配置するステップと、
・  前記開口部（８ｏ）の前記下流端と前記ターゲット支持要素（２０）との間に前記インサート（２１ｊ）をはさんで前記ターゲット支持要素（２０）を取り付けるステップと、
・  前記ターゲットホルダにターゲット（２０ｔ）を配置するステップと、
・  前記第２のエネルギーＥｊにおいて前記第２のストリッピング位置Ｐｊと交差するらせん経路（５）に沿って粒子ビームを加速し、前記第２の抽出経路Ｓｊに沿って、前記開口部（８ｏ）を通して、前記ターゲット（２０ｔ）上に前記粒子ビームを抽出するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記回転軸（１１）の微小な回転によって前記ストリッパ（１３）の前記位置を微調整して、前記粒子ビームによる前記ターゲット上の打点を最適化することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速荷電粒子のらせん運動ビームを異なるエネルギーにおいてらせん経路から抽出し、例えば、特定の放射性同位体を生成するために、それをターゲットに向かって誘導することが可能なサイクロトロンに関する。より詳細には、それは、特定のエネルギーＥｉにおいて、または異なるエネルギーＥｊにおいてストリッピングすることにより、粒子を抽出することができ、粒子がターゲットに到達することができるように、サイクロトロンの抽出設定を変更するためのエネルギー固有の抽出キットを備えたサイクロトロンに関する。エネルギー固有の抽出キットは、特定のエネルギーＥｊにおいて荷電粒子を抽出するためのストリッパアセンブリと、ストリッパを横切った後で粒子ビームが従う抽出経路Ｓｊと交差するようにターゲットを方向づけるためのインサートとを含む。エネルギー固有の抽出キットにより、異なるエネルギーの粒子でターゲットを叩くためのサイクロトロンの抽出設定の容易な変更が可能になる。エネルギー固有の抽出キットは、費用効果が高く、関節式の部品またはその他の繊細な部品を含まない。
【背景技術】
【０００２】
サイクロトロンは、負荷電または正荷電粒子が数ＭｅＶのエネルギーまでらせん経路に沿ってサイクロトロンの中心から外へ向かって加速する、円形の粒子加速器の一種である。さまざまな種類のサイクロトロンが存在する。アイソクロナスサイクロトロンでは、粒子ビームは、同じ時間でらせん経路の各連続サイクルまたはサイクル断片を走る。サイクロトロンは、さまざまな分野で使用され、例えば核物理学で、陽子治療などの医学的処置で、または核医学で、例えば特定の放射性同位体を生成するために、使用される。
【０００３】
サイクロトロンは、注入システム、荷電粒子を加速するための無線周波数（ＲＦ）加速システム、加速粒子を精密な経路に沿って案内するための磁気システム、このように加速された粒子を収集するための抽出システム、およびサイクロトロン内の真空を作って維持するための真空システムを含めた、いくつかの要素を含む。
【０００４】
注入システムは、サイクロトロンの中心またはその近くにおいて加速ギャップ（７）に比較的低い初速度で粒子ビームを導入する。ＲＦ加速システムは、磁気システムによって発生する磁界によって加速ギャップ内のらせん経路（５）に沿って外へ向かって案内される、この粒子ビームを連続的かつ反復的に加速する。
【０００５】
磁気システムは、荷電粒子のビームをその目標エネルギーＥｉに到達するまでらせん経路（５）に沿って案内し集中させる磁界を発生させる。磁界は、図１（ａ）に例示されるように、これらの磁極の周りに巻かれた１つまたは複数のソレノイド主コイル（９）によって、例えば、２つの磁極（２）の間に画定される、加速ギャップ（７）内に発生する。
【０００６】
主コイル（９）は、サイクロトロン内の磁界を制限する磁束帰還内に封入される。真空は、加速ギャップ（７）および加速ギャップ（７）を封止する周壁（８）によって画定される真空チャンバから抽出される。周壁には、ギャップからのビームの抽出を可能にするために少なくとも１つの開口部（８ｏ）が設けられている。
【０００７】
粒子ビームがその目標エネルギーＥｉに到達するとき、抽出システムは、抽出点でサイクロトロンからそれを抽出し、周壁内の開口部（８ｏ）を通して抽出チャネルに向かってそれを案内する。いくつかの抽出システムが存在し、当業者に知られている。
【０００８】
本発明では、抽出システムは、ストリッパに衝撃を与える粒子から電荷を抽出し、したがって粒子の電荷を変更し、粒子の経路を変更してサイクロトロンから開口部を通して抽出チャネルに沿って粒子を導くことが可能な、例えば黒鉛できた、薄板からなるストリッパ（１３）を含む。ストリッパは、一般に、回転軸（１１）から特定の距離ｒｉにおいてストリッパを保持するためのブラケット（１２ｉ）を含むストリッパアセンブリ（１０ｉ）の一部である。回転軸は、加速ギャップ（７）内に回転自在に取り付けられ、例えば、（特許文献１）に説明されるように、エネルギーＥｉの加速粒子のビームとの衝突位置Ｐｉの内外にストリッパをもたらすように回転することができる。（特許文献２）に説明されるように、定位置のストリッパが損傷した場合に衝突位置に新しいストリッパをもたらすために、１つより多いストリッパを単一回転軸上に取り付けてもよい。
【０００９】
１つまたは複数の電荷のストリッピングの後、粒子ビームは、開口部（８ｏ）を通して、ターゲット支持要素（２０）の管状チャネル（２０ｃ）に沿って、管状チャネルの内部または終端で保持されたターゲット（２０ｔ）上にそれを導く、らせん運動経路と反対に湾曲した抽出経路Ｓｉに沿って真空チャンバ内の磁界によって誘導される。放射性同位体の生成のために、ターゲット（２０ｔ）は、固体、液体または気体とすることができる。当業者は、それが固体、液体または気体であるかどうかに応じて照射位置でどのようにターゲットを保持し得るか知っている。
【００１０】
加速粒子のビームで所与のターゲット材料を照射することによる、画像化および他の診断方法のための、または生物医学研究のための特定の放射性同位体の生成は、粒子ビームのエネルギーに強く依存する。図３に例示されるように、衝撃を与える粒子ビームのエネルギーに応じて、同じターゲット材料が異なる放射性同位体ｎＸ、ｍＸを生み出すことができる。図３に例示された実施例で、ターゲット材料は、放射性同位体ｍＸを生み出すために第１のエネルギーＥｉの粒子ビームで照射するべきであり、放射性同位体ｎＸを生み出すために第２のエネルギーＥｊの粒子ビームで照射するべきである。生成される放射性同位体の種類の粒子ビームエネルギーに対する依存関係は、例えば、（特許文献３）に説明される。
【００１１】
たいていのサイクロトロンは、単一値のエネルギーにおいて粒子ビームを抽出するために設計されている。第１のストリッピング位置Ｐｉに位置するストリッパは、第１のエネルギーＥｉの粒子によって横切られ、らせん経路内の異なる半径の軌道を進んでいる、第２のエネルギーＥｊ≠Ｅｉの粒子を遮らない。第２のエネルギーＥｊの粒子を遮るために、ストリッパを第２のストリッピング位置Ｐｊ≠Ｐｉに移動させなければならない。移動要素上、例えば、レールまたは伸縮アーム上にストリッパを取り付けて、第１の半径のストリッピング位置Ｐｉから、任意の第２の半径のストリッピング位置までストリッパを移動させることができる。ストリッパが第２のストリッピング位置Ｐｊに移動するとき、第２のエネルギーＥｊのストリッピングされた粒子の抽出経路は、それらのターゲットに到達するために、第１のエネルギーＥｉのビームの抽出経路の交差点において偏向磁石で偏向されなければならない。このようなシステムは、市場で入手可能であり、使用可能であるが、それらは、サイクロトロンの複雑さとコストを増加させる。
【００１２】
ターゲット（２０ｔ）の位置は、粒子ビームの抽出経路Ｓｉ、Ｓｊを遮らなければならない。上に論じたように、粒子ビームの抽出経路は、偏向磁石で偏向させることができるが、それらはシステムをより複雑にする。生物医学研究および診断医学、通常は画像化のための放射性同位体の生成のために、開口部（８ｏ）の近くにターゲット（２０ｔ）を置き、ターゲットに向かってビームを偏向させるための追加の誘導手段を何も必要とせずに粒子ビームとの交差位置にターゲットを配置することが好ましい。
【００１３】
可変エネルギーサイクロトロンは、市場で入手可能であり、関節式マルチホルダターゲット支持体を装備している。所与のホルダに向かって粒子ビームを誘導するために偏向磁石が必要とされると信じられている。このような関節式マルチホルダターゲット支持体は、非常にかさばり、操作するのに複雑である。ターゲットに高エネルギー粒子ビームを遮らせるようにターゲットの位置を操作することは、装置を損傷し、場合によってはオペレータを負傷させる、高いリスクを伴い、煩雑なだけでなく大いに危険であり得る。
【００１４】
したがって、放射性同位体の生成のために、２つ以上の異なる値のエネルギーＥｉ、Ｅｊにおいて粒子ビームを抽出するために動作可能であり、単一エネルギーサイクロトロンと比較して単純で経済的な設計であり、極めて簡単で、追加の偏向磁石を必要としない、サイクロトロンの必要性が残っている。本発明は、異なるエネルギーの粒子でターゲットを叩くためのサイクロトロンの抽出設定の容易な変更を可能にするエネルギー固有の抽出キットを備えたサイクロトロンを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第８６５３７６２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２１２９１９３Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７００４０１１５号明細書
【発明の概要】
【００１６】
添付の独立請求項は、本発明を定める。従属請求項は、好ましい実施形態を定める。具体的には、本発明は、荷電粒子、具体的にはＨ−、Ｄ−、ＨＨ＋を荷電粒子のビームが望ましいエネルギーに到達するまで外へ向かうらせん経路上で加速し、前記ビームを抽出してターゲットを叩くためのサイクロトロンであって、前記サイクロトロンは、
（ａ）
○中心軸Ｚを中心として中心軸Ｚに垂直な正中面Ｐに関して互いに反対側に対称的に配置された第１および第２の磁極を分離するギャップによって、ならびに
○ギャップを封止しギャップ内で真空の吸引を可能にする周壁（８）であって、前記周壁は開口部（８ｏ）を含む、周壁（８）によって、
画定される真空チャンバと、
（ｂ）真空チャンバの外側の、開口部（８ｏ）の下流端に封止結合されたターゲット支持要素であって、ターゲット支持要素は、開口部と流体連通し、ターゲットを保持するためのターゲットホルダで終了する、管状チャネルを含む、ターゲット支持要素と、
（ｃ）ギャップ内の第１のストリッパアセンブリの位置を受け取り制御するためのストリッピング機構であって、前記第１のストリッパアセンブリは、
○回転軸から第１の距離ｒｉにおいて外縁を有するストリッパを、
○それぞれ保持するための１つまたは複数の第１のブラケットが、
○設けられた回転軸を
回転軸が中心軸Ｚと平行であるように、およびストリッパが第１のストリッピング位置Ｐｉまで回転軸の周りを回転することができるように含み、第１のエネルギーＥｉにおいて荷電粒子のビームを遮り、ストリッパを横断する粒子の電荷を修正し、第１の抽出経路Ｓｉに沿って、ギャップ周壁内の開口部を通して、管状チャネルに沿って、ターゲットホルダに向かって、このように修正された荷電粒子を誘導する、ストリッピング機構と、を含み、
サイクロトロンは、第２の抽出経路Ｓｊに沿って、周壁内の開口部を通して、管状チャネルに沿って、ターゲットホルダに向かって、ｊ≠ｉである、第２のエネルギーＥｊの修正された荷電粒子を打ち込むためのＥｉ固有の抽出キットを含み、エネルギー固有の抽出キットは、
（ｄ）
○回転軸から第２の距離ｒｊにおいて外縁を有するストリッパを、
○それぞれ保持するための１つまたは複数の第２のブラケットが、
○設けられた回転軸を
ストリッパが第２のストリッピング位置Ｐｊまで回転軸の周りを回転することができるように含み、第２のエネルギーＥｊにおいて荷電粒子のビームを遮り、ストリッパを横断する粒子の電荷を修正し、第２の修正された経路Ｓｊに沿って、周壁内の開口部を通して、このように修正された荷電粒子を打ち込む、第２のストリッパアセンブリと、
（ｅ）第２のエネルギーＥｊの修正された荷電粒子がターゲットホルダを遮るように、管状チャネルの方向を第２の抽出経路Ｓｊに合致するように修正するために、インサートチャネルが開口部および管状チャネルの両方と流体連通して、開口部（８ｏ）の下流端とターゲット支持要素との間にはさまれる、インサートと、
を含む、サイクロトロンに関する。
【００１７】
第１および第２のエネルギーＥｉ、Ｅｊは、５〜３０ＭｅＶの間、好ましくは１０〜２４ＭｅＶの間、より好ましくは１１〜２０ＭｅＶの間に含まれ得、それらは、例えば、少なくとも２ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧２ＭｅＶ）、好ましくは少なくとも４ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧４ＭｅＶ）だけ、互いに異なることができる。このようなサイクロトロンは、６８Ｚｎ、１２４Ｔｅ、１２３Ｔｅ、８９Ｙなどの間で選択されるターゲット材料の加速粒子ビームでの照射による放射性同位体の生成のために使用することができる。
【００１８】
本発明によるＥｊ固有の抽出キットは、ストリッパアセンブリおよびインサートを含む。第１および第２のストリッパアセンブリの１つまたは複数の第１および第２のブラケットは、好ましくは、ストリッパを留めるための枠状構造と、このように留められたストリッパを回転軸から正確な距離ｒｉ、ｒｊに保つためのアームまたはプレートとを含む。第１および／または第２のストリッパアセンブリは、それぞれストリッパ箔を保持する、回転軸の周りに方位角によって分配される１つより多い枠を含み得る。
【００１９】
インサートは、好ましくは、開口部の下流端に結合するための第１の結合面と、ターゲット支持要素に結合するための第２の結合面とを含む。第１および第２の結合面は、互いに平行ではなく、１°から４５°の間、好ましくは３°から３５°の間、より好ましくは５°から２０°の間に好ましくは含まれる角αを形成する。
【００２０】
サイクロトロンは、任意選択で、開口部の下流端に結合するための第１の結合面と、ターゲット支持要素に結合するための第２の結合面とを含む、第１のストリッピングアセンブリとともに使用される第１のインサートを含むことができ、前記第１および第２の結合面は、互いに平行である。このような第１のインサートは、任意選択であり、第１の抽出経路Ｓｉに沿って中心軸Ｚからより離れた位置にターゲットを移動させるためだけに役立つ。
【００２１】
それらは必ず組み合わせて使用しなければならないので、Ｅｊ固有の抽出キットの第２のストリッパアセンブリおよびインサートは、対をなすものとしてカラーコードまたは英数字コードによって識別されることが好ましい。これは、第１のストリッパアセンブリを第２のエネルギーＥｊのために設計されたインサートと誤って混ぜることを回避するはずである。
【００２２】
本発明は、シンクロサイクロトロンに実施してもよいが、サイクロトロンは、好ましくはアイソクロナスサイクロトロンである。具体的には、サイクロトロンの第１および第２の磁極のそれぞれは、好ましくは、上面縁によって画定される上面を有する少なくともＮ＝３個の山セクタと、底面を含む同じ数の谷セクタとを含む。山セクタおよび谷セクタは、中心軸Ｚの周りに二者択一的に分布する。第１および第２の磁極を分離するギャップは、したがって、山ギャップ部分および谷ギャップ部分を含む。山ギャップ部分は、２つの対向する山セクタの上面間に画定され、中心軸Ｚに沿って測定された平均ギャップ高さＧｈを有する。谷ギャップ部分は、２つの対向する谷セクタの底面間に画定され、Ｇｖ＞Ｇｈである、中心軸Ｚに沿って測定された平均谷ギャップ高さＧｖを有する。このようなサイクロトロンで、ストリッパアセンブリの回転軸は、好ましくは、らせん経路に対して下流に位置する上面縁に隣接した、山ギャップ部分に配置される。用語「下流」は、粒子の流れ方向に対して定義される。
【００２３】
本発明は、同様に、第２のエネルギーＥｊの粒子ビームでターゲットを叩くための方法であって、次のステップ、すなわち
・第１のエネルギーＥｉの粒子ビームを抽出し、粒子ビームをターゲットに向かって誘導するために設計された、上に定めたようなサイクロトロンを提供するステップと、
・上に論じたようなＥｊ固有の抽出キットを提供するステップと、
・第１のストリッパアセンブリを除去し、ターゲット支持要素を除去するステップと、
・第２のブラケットアセンブリを取り付け、ストリッパを第２のストリッピング位置Ｐｊに配置するステップと、
・開口部の下流端とターゲット支持要素との間にインサートをはさんでターゲット支持要素を取り付けるステップと、
・ターゲットホルダにターゲットを配置するステップと、
・第２のエネルギーＥｊにおいて第２のストリッピング位置Ｐｊと交差するらせん経路に沿って粒子ビームを加速し、第２の抽出経路Ｓｊに沿って、開口部を通して、ターゲット上に粒子ビームを抽出するステップと、
を含む方法に関する。
【００２４】
回転軸の微小な回転によってストリッパの位置を微調整して、粒子ビームによるターゲット上の打点を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明の本質のより十分な理解のために、添付の図面と併せてとられた以下の詳細な説明を参照する。
【００２６】
【図１】図１は、（ａ）サイクロトロンの断面、および（ｂ）正中面Ｐに関するサイクロトロンの半分の斜視図を示す。
【図２】図２は、サイクロトロン内の粒子ビームの軌跡およびストリッパを横切った後の抽出経路を示す。
【図３】図３は、ターゲットを叩く粒子ビームのエネルギーＥの関数としての２つの放射性同位体ｎＸ、ｍＸの収量の実施例、および一方または他方の放射性同位体を生成するための対応する最適エネルギーＥｉ、Ｅｊを示す。
【図４】図４は、本発明によるエネルギー固有の抽出キットを装備したサイクロトロンの平面図を示し、粒子ビームの軌跡が（ａ）第１のエネルギーＥｉおよび（ｂ）第２のエネルギーＥｊにおいて太い実線で示され、破線は、比較の目的で他方のエネルギーにおける軌跡を示す。
【図５】図５は、（ｉ−ａ）〜（ｉ−ｃ）第１のエネルギーＥｉにおいて、および（ｊ−ａ）〜（ｊ−ｃ）第２のエネルギーＥｊにおいて、粒子ビームを抽出するためのストリッパアセンブリの側面図および平面図を示す。
【図６】図６は、第１のエネルギーＥｉにおいて（（ｉ−ａ）〜（ｉ−ｃ））、および第２のエネルギーＥｊにおいて（（ｊ−ａ）〜（ｊ−ｃ））、粒子ビームを抽出するためのエネルギー固有の抽出キットを示し、破線は、比較の目的で他方のエネルギーにおける軌跡を示す。
【図７】図７は、中心軸Ｚに対するストリッパの配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、第１のエネルギーＥｉにおいて、Ｈ−、Ｄ−、ＨＨ＋などの荷電粒子のビームをサイクロトロンの加速ギャップから抽出し、放射性同位体の生成のために、抽出ビームをターゲット（２０ｔ）に向かって誘導するための加速粒子ビーム抽出システムに関する。抽出された粒子ビームのエネルギーＥｉは、５〜３０ＭｅＶの間、好ましくは１０〜２４ＭｅＶの間、より好ましくは１１〜２０ＭｅＶの間に含まれ得る。サイクロトロンは、アイソクロナスサイクロトロンまたはシンクロサイクロトロンとすることができる。ターゲット（２０ｔ）は、固体、液体または気体とすることができる。
【００２８】
図１に例示されるように、本発明によるサイクロトロンは、
・中心軸Ｚを中心として中心軸Ｚに垂直な正中面Ｐに関して互いに反対側に対称的に配置された第１および第２の磁極（２）を分離するギャップ（７）によって、ならびに
・ギャップを封止し加速ギャップ内で真空の吸引を可能にする周壁（８）であって、前記周壁は開口部（８ｏ）を含む、周壁（８）によって、
画定される真空チャンバを含む。
【００２９】
サイクロトロンは、加速ギャップ内に主磁界を発生させ、らせん経路（５）（図２参照）に沿って加速荷電粒子を外へ向かって案内するための、第１および第２の磁極の周りに巻き付けられた１つまたは複数の主コイルを含む。注入ユニット（図示されない）は、第１および第２の磁極の中央部分において荷電粒子の加速ギャップ（７）への挿入を可能にする。ディーのセット（図示されない）は、加速ギャップ内に無線周波数（ＲＦ）交流電圧の印加によって荷電粒子を加速するために設けられる。
【００３０】
図４および図６に示されるように、ターゲット（２０ｔ）は、真空チャンバの外側の、開口部（８ｏ）の下流端に封止結合されたターゲット支持要素（２０）内の照射位置に保持される。ターゲット支持要素は、開口部と流体連通し、ターゲット（２０ｔ）を保持するためのターゲットホルダで終了する、管状チャネル（２０ｃ）を含む。
【００３１】
粒子ビームが加速ギャップ（７）で従うらせん運動経路（５）から粒子ビームを抽出し、それをターゲット（２９ｔ）に向かって誘導するために、望ましいビームの第１のエネルギーＥｉに対応して、中心軸Ｚから第１の半径方向距離Ｒｉにおいて粒子ビームと交差する、第１のストリッピング位置Ｐｉにストリッパ（１３）が配置される。ストリッパは、一般に、それを横切るエネルギーＥｉの荷電粒子から１つまたは複数の電子を抽出することが可能な炭素ストリッピング箔からなる。例えば、負イオン１Ｈ−は、第１のエネルギーＥｉに加速することができる。ストリッパを横切る際に、１対の電子が除去され（ストリッピングされ）、粒子を正イオン１Ｈ＋にする。ストリッピングされた粒子は、らせん運動経路（５）から逸脱し、抽出経路Ｓｉに沿って誘導され、開口部（８ｏ）を通って出て行き、ターゲット（２０ｔ）に到達する。抽出経路Ｓｉは、磁界Ｂの局所値と、（一定の速度ｖｉ、および質量ｍを想定している）ストリッピングされた粒子の電荷ｑとに依存する。
【００３２】
ストリッパは、当業者に知られている手段によってブラケット（１２ｉ）上に取り付けることができる。ストリッパは、回転軸から最も離れたストリッパの外縁が回転軸（１１）から距離ｒｉにおいて保持されるように、ブラケット（１２ｉ）によって保持される。距離ｒｉは、ストリッパの露出面の外縁から回転軸（１１）までの距離である。回転軸（１１）は、ストリッパ（１３）が第１のストリッピング位置Ｐｉの内外に回転軸の周りを回転して、第１のエネルギーＥｉにおいて荷電粒子のビームを遮ることができるように、中心軸Ｚと平行に、磁極の周縁部の近くで、ギャップ内に取り付けられる。
【００３３】
図７（ａ）に破線で例示されるように、粒子ビーム（５）は、断面直径ｄを有する。ストリッパ（１３）は、回転軸（１１）の周りのその回転によって粒子ビーム（５）を遮るように配置され、回転軸（１１）は、中心軸Ｚから半径方向距離Ｒ１１に配置されている。回転軸（１１）の回転は、一般に、図１（ａ）に例示されるようにモータ（１５）によって駆動され、モータ（１５）は、コントローラによって非常に正確に制御することができる。ストリッパ（１３）およびブラケット（１２ｉ）は、ストリッパ外縁が断面直径ｄの粒子ビームを遮る限り（ビーム（５）を表す図７（ａ）の破線を回転軸（１１）の周りのストリッパ外縁の回転を表す点線と比較されたい）、回転軸（１１）を通り過ぎるサイクロトロン半径と整列する必要はなく、これと角βをなすことができる。図７（ｂ）に例示されるように、単純な幾何学的考察に基づいて、ストリッパ外縁の中心軸に対する距離Ｒｉは、Ｒｉ＝（Ｒ１１２＋ｒｉ２−２ｒｉ×Ｒ１１ｃｏｓβ）１／２で表現することができる。回転軸（１１）のストリッパ外縁に対する距離ｒｉは、その中心軸Ｚに対する距離Ｒ１１よりも十分に小さくすることができる。例えば、ｒｉ／Ｒ１１＜１０％、好ましくは、ｒｉ／Ｒ１１＜５％である。ｒｉ／Ｒ１１＜１０％で、ストリッパ外縁の中心軸Ｚに対する距離Ｒｉは、±２３°以内に含まれる角βの値に対して、Ｒｉ≒Ｒ１１−ｒｉによって、１％の許容誤差内で近似することができる。回転軸は、ビームがストリッパに到達する前に粒子ビームを遮ってはならないから、Ｒ１１がＲｉよりも大きくなければならない（Ｒ１１＞Ｒｉ）ことに留意されたい。
【００３４】
ストリッパ（１３）の位置、出口（８ｏ）の位置およびターゲット（２０ｔ）の位置を含む抽出設定は、ストリッピング後の粒子ビームが従う抽出経路Ｓｉを、開口部（８ｏ）を通して、ターゲット支持要素（２０）の管状チャネル（２０ｃ）に沿って、ターゲットホルダに保持されたターゲット（２０ｔ）上に誘導するように選択されなければならない。当業者は、第１のエネルギーＥｉの粒子ビームをターゲットに向かって誘導するための抽出設定を計算することができる。ターゲット（２０ｔ）に対する抽出経路Ｓｉの相対位置を微調整して最適化するために、ストリッピング点Ｐｉは、図７に関して上に論じたように、回転軸の周りのストリッパ（１３）の微小な回転によってわずかに変位させることができる。ターゲット支持要素（２０）は、ターゲットの位置を微調整するための手段を同様に含み得るが、これはただ好ましい実施形態に過ぎず、ストリッパの回転だけで、通常、ターゲットに対する抽出経路Ｓｉの相対位置を最適化するのに十分である。
【００３５】
第２のエネルギーＥｊにおいて粒子ビームを抽出するために抽出設定を変更することは、かなり複雑であるから、サイクロトロンが一般に単一の第１のエネルギーＥｉにおいて荷電粒子を抽出するために設計されることは、前述の説明から明らかである。異なるエネルギーにおける粒子ビームの抽出を可能にするサイクロトロンは、市場で入手可能であるが、それらは、一方では、ストリッパの位置を変更するための特定のデバイス、および、他方では、偏向磁石でストリッピング後の抽出経路を曲げてそれをターゲットに向かって誘導するため、または関節式ターゲット支持要素でターゲットを移動させるための追加のデバイスを伴って、非常に複雑である。これらのサイクロトロンの欠点は、それらが複雑で高価で繊細であることである。さらに、曲がった抽出経路とターゲットの位置のどちらとも、ストリッパの位置の自動的な結合がない。サイクロトロンの最適な使用のためにターゲットと抽出経路の交点の微調整が可能であり、さらに必須であるとき、１０〜３０ＭｅＶの粒子ビームの結果として生じる抽出経路についての正確な知識もなく、新しい抽出経路で暴走することは、装置にとって、およびオペレータにとって危険である。このようなサイクロトロンは、したがって、極めて簡単であることからほど遠く、抽出設定を変更している間の操作誤りが恐ろしい結果をもたらすことがある。
【００３６】
本発明の要点は、第１のエネルギーＥｉにおいて粒子ビームを抽出するために設計された同じサイクロトロンから第２のまたは追加のエネルギーＥｊにおいて粒子ビームを抽出するための、１つまたは複数のエネルギー固有の抽出キットを提供することである。第１のエネルギーＥｉと異なる第２のエネルギーＥｊ（Ｅｊ≠Ｅｉ）において粒子ビームを抽出するための本発明によるＥｊ固有の抽出キットは、第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）およびインサート（２１ｊ）を含む。
【００３７】
ストリッパアセンブリ
第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）は、
・回転軸から第２の距離ｒｊに中心があるストリッパ（１３）を、
・それぞれ保持するための１つまたは複数の第２のブラケット（１２ｊ）が、
・設けられた回転軸（１１）
を含む。
【００３８】
第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）は、ストリッパ（１３）が第２のストリッピング位置Ｐｊまで回転軸（１１）の周りを回転して、第２のエネルギーＥｊにおいて荷電粒子のビームを遮ることができるようになっている。ストリッパを横切る第２のエネルギーＥｊの粒子ビームは、いくつかの電子を奪われ、周壁内の開口部（８ｏ）を通る第２の修正された経路Ｓｊに沿ってギャップ内の磁界によって誘導される。
【００３９】
図５は、ストリッパアセンブリ（１０ｉ、１０ｊ）の実施例を例示する。左側の図（ｉ−ａ）〜図（ｉ−ｃ）は、第１のエネルギーＥｉにおいて粒子ビームを抽出するための第１のストリッパアセンブリ（１０ｉ）であり、右側の図（ｊ−ａ）〜図（ｊ−ｃ）は、第２のエネルギーＥｊにおいて粒子ビームを抽出するための第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）である。ストリッパ（１３）の露出したエリアの外縁は、ブラケット（１２ｉ、１２ｊ）によって回転軸（１１）から距離ｒｉ、ｒｊにおいて保持される。ブラケットは、ストリッパを留めるための、このように留められたストリッパを回転軸（１１）から正確な距離ｒｉ、ｒｊに保つためのアームまたはプレートに固定される、枠状構造を含む。図５（ｉ−ｃ）および（ｊ−ｃ）上部に示されるように、ストリッパアセンブリは、単一ストリッパ（１３）を支持するための単一アームブラケットを含み得る。図５（ｉ−ｃ）および（ｊ−ｃ）下部に示されるように、ストリッパアセンブリは、それぞれストリッパを保持する、２つの対向するアームブラケットを含んでもよい。この実施形態は、サイクロトロンの使用中にストリッパが損傷した場合に興味深い。回転軸（１１）の１８０°回転は、第１のストリッピング位置Ｐｉに新しいストリッパをもたらし、抽出を続けるのに十分である。同様に、ストリッパアセンブリは、図５（ｉ−ｂ）および（ｊ−ｂ）に示されるように、プレートまたは星状のブラケットが６つのストリッパを保持して、回転軸（１１）の周りに方位角によって分配される２つよりも多くのブランケット＋ストリッパを含み得る。
【００４０】
図７に示されるように、ブラケットと回転軸を通り過ぎるサイクロトロン半径との間の角βのわずかな変更によって、ストリッパのストリッピング位置Ｐｉ、Ｐｊを変更することができる。所与のストリッパが同じストリッピング位置に繰り返し配置されることが必須である。図５に示されるように、回転軸（１１）は、回転しない断面を有する部分を含むことができ、ストリッパアセンブリ（１０ｉ、１０ｊ）が常に同じ角度位置でサイクロトロン上に取り付けられることを確実にすることができる。回転軸は、２つの理由のためにのみ、すなわち、第１に、ストリッパを対応するストリッピング位置に出し入れするため、および、第２に、ストリッピング位置を微調整して、ターゲット（２０ｔ）と交差するように抽出経路を最適化するために、回転する。したがって、ストリッピングアセンブリの取付け位置は、制御されなければならない。図５では、上部が半円筒状の円筒軸が例示される。軸は、回転しない、好ましくは単一角度の取付け位置を有する任意の幾何学的形状を有し得る。
【００４１】
第１のストリッパアセンブリ（１２ｉ）（図５、左側の図（ｉ−ａ）〜図（ｉ−ｃ）参照）は、単に、ストリッパ外縁を回転軸（１１）から分離する距離ｒｉ、ｒｊについて、第２のストリッパアセンブリ（図５、右側の図（ｊ−ａ）〜図（ｊ−ｃ）参照）と異なる。所与の加速度設定に対して、粒子ビームのエネルギーは、らせん経路（５）内の粒子ビームの中心軸Ｚからの半径方向距離Ｒｉ、Ｒｊに依存する。第１および第２のストリッパアセンブリの回転軸（１１）は、中心軸Ｚから固定距離Ｒ１１にすべて配置される。図４（ｂ）に例示されるように、第２の距離ｒｊ＞ｒｉを特徴とする第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）を取り付けることは、第１のストリッピング位置Ｐｉを中心軸Ｚから分離する距離Ｒｉよりも小さい、中心軸Ｚからの距離Ｒｊにおける第２のストリッピング位置Ｐｊをもたらし、その結果、第１のエネルギーＥｉよりも小さい第２のエネルギーＥｊの粒子ビームの抽出をもたらす（すなわち、ｒｉ＜ｒｊならば、⇒Ｒｉ＞ＲｊかつＥｉ＞Ｅｊである）。逆に、ｒｊ＜ｒｉならば、⇒Ｒｊ＞ＲｉかつＥｊ＞Ｅｉである。第１のエネルギーＥｉが、サイクロトロンが特にそのために設計された抽出エネルギーである場合、前記第１のエネルギーＥｉは、大きな半径Ｒｉの非常に外部の軌道に対応する可能性が高いから、第２のエネルギーＥｊは、好ましくは第１のエネルギーＥｉよりも小さい。
【００４２】
上に論じたｒｉ−ｒｊ、Ｒｉ−Ｒｊ、およびＥｉ−Ｅｊ間の関係は、図４（ａ）を図４（ｂ）と比較し、図６（ｉ−ａ）を図６（ｊ−ａ）と比較することによって明らかである。図４で、ストリッパと交差する粒子ビーム軌道（５）は、太い実線で表される。図４（ａ）および図６（ｉ−ａ）で、第１のエネルギーＥｉの粒子ビームは、第１の距離ｒｉの第１のストリッパアセンブリで抽出される。図４（ｂ）および図６（ｊ−ａ）で、第２のエネルギーＥｊ＜Ｅｉの粒子ビームは、第２の距離ｒｊ＞ｒｉの第２のストリッパアセンブリで抽出される。図４および図６に細い破線で表される軌道は、比較のために、他方のストリッパアセンブリで抽出されるエネルギーのビームの軌道を表す。
【００４３】
第１および第２のエネルギーＥｉ、Ｅｊは、５〜３０ＭｅＶの間、好ましくは１０〜２４ＭｅＶの間、より好ましくは１１〜２０ＭｅＶの間に含まれ得る。それらは、少なくとも２ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧２ＭｅＶ）、好ましくは少なくとも４ＭｅＶ（｜Ｅｉ−Ｅｊ｜≧４ＭｅＶ）だけ、互いに異なることができる。例えば、Ｅｉ＝１８ＭｅＶの場合、第２のエネルギーＥｊは、Ｅｊ＝１２〜１６ＭｅＶとすることができる。第２のエネルギーＥｊは、同様に、例えば、２０〜２５ＭｅＶの間に含まれ得るが、第１のストリッピング位置Ｐｉが一般に磁極のかなり周辺部にあるという、上に解説した理由のために、第２のエネルギーＥｊは、一般に第１のエネルギーＥｉよりも小さい。
【００４４】
ストリッピング後の電荷ｑｊの粒子のビームは、次式、ρｊ＝ｍ×ｖｊ／（ｑｊ×Ｂ（ｒ，θ））のとおり、曲率半径ρｊの曲線に沿って、磁界Ｂ（ｒ）によって、速度ｖｊにおいて偏向され、式中ｒおよびθは、正中面Ｐ上の粒子の位置の円筒座標である。磁極の周辺部において（ｒ＞Ｒｊにおいて）、磁界Ｂ（ｒ）は、大きく変化し、半径方向距離ｒの値が増加するとともに低下する。したがって、粒子ビームが開口部（８ｏ）に向かって移動するにつれて、抽出経路は、曲率半径ρｊのより大きな値とともにまっすぐになる。それが開口部（８ｏ）を横切るような、抽出位置Ｐｊからの抽出経路Ｓｊの計算は、簡単ではないが、当業者によって実行され得る。周壁を越えると、磁界Ｂ（ｒ）はかなり低く、抽出経路は、少なくとも５ｍ、好ましくは少なくとも１０ｍおよびそれ以上の、かなり大きい曲率半径ρｊを有し得る。
【００４５】
第２のストッリッピング位置Ｐｊは、第２の抽出経路Ｓｊが開口部を横切ることを確実にするように、注意深く配置しなければならない。図４および図６に示されるように、第２の抽出経路Ｓｊが開口部（８ｏ）を横切るために、それは、開口部（８ｏ）の中または近傍に位置する交差点において第１の抽出点を越えなければならない。
【００４６】
インサート（２１ｊ）
図６（ａ）に示されるように、太い実線で表される第１の抽出経路Ｓｉは、開口部（８ｏ）の中または近傍で、細い破線で表される第２の抽出経路Ｓｊを交差点において横切り、角αで第２の抽出経路Ｓｊから逸脱する。角αは、ターゲット打点における第１および第２の抽出経路ＳｉおよびＳｊの接線によって形成される角である。図６（ａ）の第２の抽出経路Ｓｊの破線によれば、開口部（８ｏ）を通って真空チャンバを出ても、ターゲットが最初にその初期位置から移動しない場合、第２のエネルギーＥｊの粒子ビーム（＝破線）は、ターゲット（２０ｔ）を逃すことになることがわかる。
【００４７】
サイクロトロンが第１のエネルギーＥｉの粒子ビームを抽出するために設計されたと想定すると、第１のインサート（２１ｉ）は必要でなく、図４（ａ）および図６（ｉ−ａ）に表されない。何らかの理由で、（例えば、ターゲットを中心軸Ｚからさらに遠ざけるために）第１のインサートが望ましい場合、第１のインサート（２１ｉ）は、図６（ｉ−ｂ）に例示されるように、角α＝０によって定義される、平行な第１および第２の結合面を有することになる。
【００４８】
第２のエネルギーＥｊの粒子ビームがターゲット（２０ｔ）を遮ることを確実にするために従来技術のサイクロトロンで提案された解決策は、第２の抽出経路Ｓｊを曲げて、それにターゲット（２０ｔ）を遮らせるための偏向磁石の使用、または、第２の抽出経路Ｓｊを遮るようにターゲットを変位させるための移動手段の使用のどちらかを含んだ。両方の選択肢は、第２の抽出経路に合致するように偏向磁石またはターゲットホルダの位置を調整することを必要としており、それは、以前に論じたように、繊細で危険な動作であり得る。
【００４９】
本発明は、第３の、非常に単純な解決策、すなわち、第２のエネルギーＥｊの修正された荷電粒子がターゲットホルダに保持されたターゲットを遮るように、管状チャネルの方向を第２の抽出経路Ｓｊに合致するように修正するために開口部（８ｏ）の下流端とターゲット支持要素（２０）との間にはさまれるインサート（２１ｊ）の使用を提案する。インサート（２１ｊ）は、第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）と対をなし、両方を組み合わせて使用しなければならない。
【００５０】
インサートがサイクロトロンに取り付けられるとき、インサートチャネルは、開口部（８ｏ）およびターゲット支持要素（２０）の管状チャネル（２０ｃ）の両方と流体連通している。図６（ｊ−ａ）および（ｊ−ｂ）でわかるように、インサート（２１ｊ）は、開口部（８ｏ）の下流端に結合するための第１の結合面と、ターゲット支持要素（２０）に結合するための第２の結合面とを含む。第１および第２の結合面は、互いに平行ではなく、ターゲット打点の下流の第１および第２の抽出経路の接線の間で上に論じた角αを形成する。角αは、好ましくは１°から４５°の間、より好ましくは５°から２０°の間に含まれる。インサートチャネルは、好ましくはインサートの第２の結合面に垂直である。所定の位置にあるとき、インサート（２１ｊ）は、したがって、図６（ｉ−ａ）に示されるように、インサートなしで同軸である、開口部（８ｏ）と管状チャネル（２０ｃ）との間に、角αの屈曲部を形成する。管状チャネル（２０ｃ）は、したがって、開口部（８ｏ）の下流の第２の抽出経路Ｓｊの部分と同軸であり、粒子ビームは、第２のエネルギーＥｊでターゲット（２０ｔ）を叩く。例えば、ＩＢＡによって商品化されたＫＩＵＢＥ（登録商標）サイクロトロンは、第１のエネルギーＥｉ＝１８ＭｅＶにおいて粒子を加速するために最初に設計された。前記ＫＩＵＢＥ（登録商標）サイクロトロンから第２のエネルギーＥｊ＝１３ＭｅＶにおいて粒子を抽出するためのＥｊ固有の抽出キットは、角α＝１８°を特徴とするインサート（２１ｊ）を含む。１３ＭｅＶから１８ＭｅＶの間に含まれる第３のエネルギーＥｋにおいて粒子を抽出するためのＥｋ固有の抽出キットは、角０＜α＜１８°を特徴とするインサートを含む。
【００５１】
エネルギー固有の抽出キット
本発明のエネルギー固有の抽出キットは、単純に２つの要素、ストリッパアセンブリ（１０ｊ）およびインサート（２１ｊ）を含む。２つの要素は、組み合わせて使用されなければならず、第１のエネルギーＥｉの粒子ビームを抽出するために最初に設計されたサイクロトロンを使用して、第２のエネルギーＥｊの粒子ビームが抽出されてターゲット（２０ｔ）を打つことを可能にする、ユニークなすぐに使える部品のキットを定めなければならない。抽出経路の最適化のための微調整の他に、エネルギー固有の抽出キットの設置は、第２のエネルギーＥｊのビームの抽出のために必要とされる抽出設定の長々しく繊細な決定を必要としない。
【００５２】
エネルギー固有の抽出キットの設置は、図５を参照して以前に論じたように、回転しない部分を回転軸（１１）に設けることによってストリッパアセンブリの角度方向を再現性よく制御することができるという点で、極めて簡単である。インサートを取り付ける方法が１つしかないので、誤りが起こることがない。
【００５３】
同じサイクロトロンに対して１つより多いエネルギー固有の抽出キットを使用してもよいことは、明らかである。例えば、第１のエネルギーＥｉは、所与のサイクロトロンで抽出可能な最高のビームエネルギーとすることができ、第２のエネルギーＥｊは、前記サイクロトロンで抽出される最低ビームエネルギーとすることができる。Ｅｊ＜Ｅｋ＜Ｅｌ＜Ｅｍ＜Ｅｉである、第３、第４などのエネルギーＥｋ、Ｅｌ、Ｅｍにおいて粒子ビームを抽出して粒子ビームでターゲットを叩くために、いくつものＥｋ、Ｅｌ、Ｅｍ固有の抽出キットを設けることができる。
【００５４】
第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）は、粒子ビーム（５）が第２のエネルギーＥｊにおいてストリッピングされることと、第２の抽出経路Ｓｊが開口部（８ｏ）を通って出て行くこととを確実にする。インサート（２１ｊ）は、管状チャネル（２０ｃ）が開口部（８ｏ）の下流の第２の抽出経路Ｓｊの部分と同軸になることと、第２の抽出経路がターゲットホルダに保持されたターゲットを遮ることとを確実にする。第１のストリッパ（１０ｉ）をインサート（２１ｊ）とともに使用することは、したがって、回避しなければならない。Ｅｊ固有の抽出キットの２つの要素は、したがって、好ましくは、分離することができない対に属するものとして識別可能である。例えば、カラーコードまたは英数字コードをＥｊ固有の抽出キットの２つの要素のために使用することができる。
【００５５】
サイクロトロン
本発明では、６８Ｚｎ、１２４Ｔｅ、１２３Ｔｅ、８９Ｙなどの固体、液体、または気体ターゲット（２０ｔ）にさまざまなエネルギーＥｉ、Ｅｊの粒子ビームを単一のサイクロトロンで照射することができ、図３に例示されるように同じターゲットでの異なる放射性同位体ｎＸ、ｍＸの生成を可能にし、同様に、異なるターゲット材料からの放射性同位体の生成のための最適なエネルギーの選択を可能にする。
【００５６】
サイクロトロンは、アイソクロナスサイクロトロンまたはシンクロサイクロトロンとすることができる。図１および図２に例示されるように、アイソクロナスサイクロトロンで、第１および第２の磁極（２）のそれぞれは、好ましくは、上面縁によって画定される上面（３Ｕ）を有する少なくともＮ＝３個の山セクタ（３）と、底面（４Ｂ）を含む同じ数の谷セクタ（４）とを含む。当技術分野で周知のように、山セクタおよび谷セクタは、第１および第２の磁極を分離するギャップが、２つの対向する山セクタの上面間に画定され、中心軸Ｚに沿って測定された平均ギャップ高さＧｈを有する山ギャップ部分と、２つの対向する谷セクタの底面間に画定され、Ｇｖ＞Ｇｈである、中心軸Ｚに沿って測定された平均谷ギャップ高さＧｖを有する谷ギャップ部分とを含むように、中心軸Ｚの周りに二者択一的に分布する。
【００５７】
図２および図４に示されるように、回転軸（１１）は、好ましくは、らせん経路に対して下流に位置する上面縁に隣接した、すなわち、次の谷セクタ（４）に近い、山ギャップ部分に配置される。磁界Ｂは、谷ギャップ部分において山ギャップ部分におけるよりも十分に低く、したがって粒子ビームをより高い曲率半径の抽出経路に沿って誘導するから、これは好ましい。用語「下流」は、本明細書では粒子の動きに対して定義される。
【００５８】
異なるエネルギー、Ｅｉ、Ｅｊの粒子ビームでターゲットを叩くこと
本発明は、好ましくはただ第１のエネルギーＥｉにおいてのみ粒子ビームを抽出するために元来設計された、単一のサイクロトロンを使用して、第１のエネルギーＥｉ、および第２のエネルギーＥｊ（およびＥｉからＥｊの間に含まれる任意の他のエネルギー）の粒子ビームでターゲット（２０ｔ）を叩くことを可能にする。これは、次のステップ、すなわち
・第１のエネルギーＥｉにおいて粒子ビームを抽出し、粒子ビームをターゲット（２０ｔ）に向かって誘導するために設計された、上に論じたようなサイクロトロンを提供するステップと、
・上に論じたようなＥｉ固有の抽出キットを提供するステップと、
・第１のストリッパアセンブリ（１０ｉ）を除去し、ターゲット支持要素（２０）を除去するステップと、
・第２のブラケットアセンブリ（１０ｊ）を取り付け、ストリッパ（１３）を第２のストリッピング位置Ｐｊに配置するステップと、
・開口部（８ｏ）の下流端とターゲット支持要素（２０）との間にインサート（２１ｊ）をはさんでターゲット支持要素（２０）を取り付けるステップと、
・ターゲットホルダにターゲット（２０ｔ）を配置するステップと、
・第２のエネルギーＥｊにおいて第２のストリッピング位置Ｐｊと交差するらせん経路（５）に沿って粒子ビームを加速し、第２の抽出経路Ｓｊに沿って、開口部（８ｏ）を通して、ターゲット（２０ｔ）上に粒子ビームを抽出するステップと、
を含む方法で達成することができる。
【００５９】
第２のストリッパアセンブリ（１０ｊ）およびインサート（２１ｊ）を取り付ける方法が１つだけあり、抽出設定のさらなる変更を何も必要とせず、計算された第２の抽出経路Ｓｊは、必ずターゲット位置と交差する。回転軸（１１）の微小な回転によってストリッパ（１３）の位置を微調整して、粒子ビームによるターゲット上の打点を最適化することができる。この微調整は、計算された抽出経路とわずかに異なる場合がある、ストリッピングされた粒子ビームの実際の第２の抽出経路の関数として抽出経路を最適化することを本当に意図されている。本発明は、第２の抽出経路を曲げるための偏向磁石も、ターゲット（２０ｔ）を移動させて第２の抽出経路Ｓｊとターゲットとを交差させるための関節式ターゲット支持体もどちらも必要としない。
【００６０】
その単純さ、費用効果および長期信頼性によって、本発明は、サイクロトロンを使用可能な複数の用途において新たな視野を開く。
【符号の説明】
【００６１】
２  磁極
３  山セクタ
３Ｕ  山上面
４  谷セクタ
４Ｂ  谷底面
５  ストリッピング前のらせん運動ビーム経路
７  加速ギャップ
８  周壁
８ｏ  開口部
９  主コイル
１０ｉ、１０ｊ  エネルギーＥｉ、Ｅｊにおける抽出のための第１および第２のストリッパアセンブリ
１１  回転軸
１２ｉ、１２ｊ  第１および第２のストリッパアセンブリ１０ｉ、１０ｊの第１および第２のブラケット
１３  ストリッパ
１５  ストリッピング・アセンブリ・モータ
２０  ターゲット支持要素
２０ｃ  管状チャネル
２０ｔ  ターゲット
２１ｃ  インサートチャネル
２１ｊ  エネルギーＥｊにおける抽出のためのインサート
ｄ  ビーム断面直径
Ｅｉ、Ｅｊ  第１および第２のエネルギー
Ｐ  正中面
Ｐｉ、Ｐｊ  エネルギーＥｉ、Ｅｊにおける第１および第２のストリッピング位置
ｒ  半径方向の軸
ｒｉ、ｒｊ  エネルギーＥｉ、Ｅｊにおける抽出のための回転軸とストリッパの縁との間の第１および第２の距離
Ｒｉ、Ｒｊ  エネルギーＥｉ、Ｅｊにおける抽出のための中心軸とストリッパの縁との間の第１および第２の距離
Ｒ１１  回転軸１１を通り過ぎるサイクロトロン半径
Ｓｉ、Ｓｊ  エネルギーＥｉ、Ｅｊにおける粒子ビームの第１および第２の抽出経路
Ｚ  中心軸
α  開口部の下流で第１および第２の抽出経路の接線によって形成される角
β  ブラケット（１２ｉ、１２ｊ）と半径Ｒ１１との間に形成される角
ρ、（ρｊ）  （第２のエネルギーＥｊにおける）抽出経路の曲率半径
【図１】
2019114539.tif 000003
【図２】
2019114539.tif 000004
【図３】
2019114539.tif 000005
【図４】
2019114539.tif 000006
【図５】
2019114539.tif 000007
【図６】
2019114539.tif 000008
【図７】
2019114539.tif 000009
【外国語明細書】
2019114539000001.pdf