(57)【要約】  ターゲットアセンブリは、生成チャンバと、生成チャンバに隣接するビームキャビティとを有するターゲット本体を含む。生成チャンバは、ターゲット液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へと開口し、生成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。さらに、ターゲットアセンブリは、ターゲット本体に固定された振動装置を含む。振動装置は、生成チャンバ内で経験される振動を引き起こすように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同位体生成システム（１００）のためのターゲットアセンブリ（２００、４００）であって、
生成チャンバ（２１８、４０４）と、前記生成チャンバ（２１８、４０４）に隣接するビームキャビティ（４０６）と、を有するターゲット本体（２０１、４０２）であって、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は、ターゲット液体を保持するように構成され、前記ビームキャビティ（４０６）は、該ターゲット本体（２０１、４０２）の外部へと開いており、前記生成チャンバ（２１８、４０４）に入射する粒子ビームを受け入れるように構成されている、ターゲット本体（２０１、４０２）と、
前記ターゲット本体（２０１、４０２）に固定され、前記生成チャンバ（２１８、４０４）内で経験される振動を引き起こすように構成された振動装置（２２５、４２２）と
を備えるターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項２】
前記ターゲット本体（２０１、４０２）は、お互いに対して固定されてお互いに対して所定の位置を有する第１および第２の本体部分（２０４、２０６）を含み、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方によって画定され、前記振動装置（２２５、４２２）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方に固定される、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項３】
前記振動装置（２２５、４２２）は、前記ターゲット本体（２０１、４０２）の指定された表面（４２４）に固定され、前記ターゲット本体（２０１、４０２）は、中実な材料を備え、前記指定された表面（４２４）と前記生成チャンバ（２１８、４０４）を画定する表面との間に前記中実な材料の連続的な経路（４３０）が存在する、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項４】
冷却チャネル（４３２）が、前記振動装置（２２５、４２２）が発生させる熱エネルギを吸収するために、前記ターゲット本体（２０１、４０２）の前記中実な材料を貫いて前記指定された表面（４２４）の近くを延びている、請求項３に記載のターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項５】
前記振動装置（２２５）は、前記ターゲット本体（２０１）の外面（２０７）に固定される、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（２００）。
【請求項６】
前記ターゲット本体（４０２）は、装置キャビティ（４２０）を含み、前記振動装置（４２２）は、前記装置キャビティ（４２０）内に配置される、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（４００）。
【請求項７】
前記振動装置（２２５、４２２）は、（ａ）圧電アクチュエータ、または（ｂ）電気モータの少なくとも一方を含み、前記振動装置（２２５、４２２）は、質量を繰り返し移動させて振動を生じさせる、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項８】
前記振動装置（２２５、４２２）は、或る動作周波数の範囲内で選択的に動作するように構成される、請求項１に記載のターゲットアセンブリ（２００、４００）。
【請求項９】
粒子ビームを生成するように構成された粒子加速器（１０２）と、
生成チャンバ（２１８、４０４）と、前記生成チャンバ（２１８、４０４）に隣接するビームキャビティ（４０６）と、を有するターゲット本体（２０１、４０２）を含んでおり、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は、ターゲット液体を保持するように構成され、前記ビームキャビティ（４０６）は、前記粒子ビームが前記生成チャンバ（２１８、４０４）に入射するように前記粒子加速器（１０２）からの前記粒子ビームを受け入れるように配置されているターゲットアセンブリ（２００、４００）であって、前記ターゲット本体（２０１、４０２）に固定された振動装置（２２５、４２２）を含んでいるターゲットアセンブリ（２００、４００）と、
前記粒子加速器（１０２）および前記ターゲットアセンブリ（２００、４００）に動作可能に結合させられ、前記粒子ビームの作動時に前記振動装置（２２５、４２２）を作動させるように構成された制御システム（１１８）と
を備えており、
前記振動装置（２２５、４２２）は、前記生成チャンバ（２１８、４０４）内で経験される振動を引き起こすように構成されている、同位体生成システム（１００）。
【請求項１０】
前記制御システム（１１８）は、前記粒子ビームがしきい値ビーム電流を達成しているとの判定に応答して前記振動装置（２２５、４２２）を作動させるように構成されている、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１１】
前記制御システム（１１８）は、前記ターゲット液体が所定の値未満の密度を有するとの判定に応答して前記振動装置（２２５、４２２）を作動させるように構成されている、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１２】
前記振動装置（２２５、４２２）は、或る動作周波数の範囲内で動作するように構成され、前記制御システム（１１８）は、前記粒子ビームのビーム電流に基づいて前記振動装置（２２５、４２２）の動作周波数を選択するように構成される、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１３】
前記ターゲット本体（２０１、４０２）は、お互いに対してお互いに対する所定の位置に固定された第１および第２の本体部分（２０４、２０６）を含み、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方によって画定され、前記振動装置（２２５、４２２）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方に固定される、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１４】
前記振動装置（２２５、４２２）は、前記ターゲット本体（２０１、４０２）の指定された表面（４２４）に固定され、前記ターゲット本体（２０１、４０２）は、中実な材料を備え、前記指定された表面（４２４）と前記生成チャンバ（２１８、４０４）を画定する表面との間に前記中実な材料の連続的な経路（４３０）が存在する、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１５】
前記振動装置（２２５、４２２）は、（ａ）圧電アクチュエータ、または（ｂ）電気モータの少なくとも一方を含む、請求項９に記載の同位体生成システム（１００）。
【請求項１６】
放射性同位体を生成する方法（４５０）であって、
粒子ビームをターゲット本体（２０１、４０２）の生成チャンバ（２１８、４０４）内のターゲット液体に入射するように導くステップ（４５２）であって、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は液体領域（４４０）および気体領域（４４２）を含んでおり、前記粒子ビームは前記生成チャンバ（２１８、４０４）の前記液体領域（４４０）における気泡の形成を引き起こすステップ（４５２）と、
前記ターゲット本体（２０１、４０２）を振動させ、前記気泡を前記液体領域（４４０）から前記気体領域（４４２）へと移動させるステップ（４５４）と
を含む方法（４５０）。
【請求項１７】
前記粒子ビームのビーム電流を検出するステップ（４５６）
をさらに含み、
前記ターゲット本体（２０１、４０２）を振動させるステップは、前記粒子ビームがしきい値ビーム電流を達成しているとの判定に応答して前記ターゲット本体（２０１、４０２）を振動させるステップを含む、請求項１６に記載の方法（４５０）。
【請求項１８】
前記ターゲット本体（２０１、４０２）を振動させるステップは、前記ターゲット本体（２０１、４０２）に固定された振動装置（２２５、４２２）を作動させるステップを含む、請求項１６に記載の方法（４５０）。
【請求項１９】
前記ターゲット本体（２０１、４０２）は、お互いに対してお互いに対する所定の位置に固定された第１および第２の本体部分（２０４、２０６）を含み、前記生成チャンバ（２１８、４０４）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方によって画定され、前記振動装置（２２５、４２２）は、前記第１の本体部分または前記第２の本体部分（２０４、２０６）の少なくとも一方に固定される、請求項１８に記載の方法（４５０）。
【請求項２０】
前記振動装置（２２５、４２２）は、（ａ）圧電アクチュエータ、または（ｂ）電気モータの少なくとも一方を含む、請求項１８に記載の方法（４５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、広くには、同位体生成システムに関し、より詳細には、粒子ビームで照射される液体ターゲットを有する同位体生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性同位体（放射性核種とも呼ばれる）は、医学的な治療、撮像、および研究におけるいくつかの用途、ならびに医学に関連しない他の用途を有する。放射性同位体を生成するシステムは、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ビームをターゲット材料へと導く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、加速チャンバの中央領域に粒子を提供する粒子源を含む。サイクロトロンは、電場および磁場を使用して加速チャンバ内の所定の軌道に沿って粒子を加速し誘導する。磁場は、電磁石と、加速チャンバを囲む磁石ヨークとによって提供される。電場は、加速チャンバ内に配置された一対の無線周波数（ＲＦ）電極（またはディー）によって生成される。ＲＦ電極は、電場をもたらすようにＲＦ電極を動作させるＲＦ電力発生器に電気的に接続される。電場および磁場により、粒子は、半径が増加する螺旋状の軌道をとる。粒子が軌道の外側部分に到達すると、粒子は、同位体の生成のためにターゲット材料へと向けられる粒子ビームを形成することができる。
【０００３】
ターゲット材料（出発材料とも呼ばれる）は、典型的には、粒子ビームの経路内に配置されたターゲットアセンブリのチャンバ内に収容される。いくつかのシステムにおいて、ターゲット材料は、液体（以下では、ターゲット液体と呼ぶ）である。チャンバを、ターゲット本体内の凹部と、凹部を覆うホイルとによって画定することができる。粒子ビームは、ホイルおよびチャンバ内のターゲット液体に入射する。粒子ビームは、比較的少量のターゲット液体（例えば、１〜３ｍｌ）内に比較的大量の電力（例えば、１〜２ｋＷ）をもたらす。チャンバ内で発生した熱エネルギが、ターゲット液体を沸騰状態にする。結果として、気泡が、ターゲット液体においてホイルの表面に沿って生じ、あるいはターゲット液体の体積内から生じる。
【０００４】
気泡は、いくつかの望ましくない影響を引き起こす可能性がある。例えば、生成チャンバは、典型的には、液体領域と、液体領域の上方に位置する気体または蒸気領域とに分けられる。液体領域において発生した気泡は、最終的に、気体領域へと上昇する。液体領域内に存在する気泡の割合が高くなると、気泡ゆえに、粒子ビームがターゲット液体の同位体への所望の変化を引き起こすことなく液体領域を完全に通り抜けてしまう可能性がある。このように、気泡は、放射性同位体の生成の効率を低下させる可能性がある。さらに、液体領域内の気泡の割合が高いほど、ホイルから熱エネルギを吸収するターゲット液体の能力が、低下する可能性がある。ターゲットアセンブリをより頻繁に交換または修理することが必要になるかもしれない。
【０００５】
気泡の形成を減少させる従来からの方法は、生成チャンバに近接するチャネルを通って液体または気体を流すことによって生成チャンバを冷却することを含む。また、気泡の形成を、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスで生成チャンバを加圧することによって低減することもできる。しかしながら、そのような方法は、限定された効果しか有さないかもしれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００３０３９号パンフレット
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態においては、同位体生成システムのため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、生成チャンバと、生成チャンバに隣接するビームキャビティとを有するターゲット本体を含む。生成チャンバは、ターゲット液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へと開口し、生成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。さらに、ターゲットアセンブリは、ターゲット本体に固定された振動装置を含む。振動装置は、生成チャンバ内で経験される振動を引き起こすように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、振動装置は、例えば、（ａ）圧電アクチュエータ、または（ｂ）電気モータの少なくとも一方を含むことができる。随意により、ターゲット本体は、お互いに対してお互いに対する所定の位置に固定された第１および第２の本体部分を含む。生成チャンバは、第１の本体部分または第２の本体部分の少なくとも一方によって画定される。振動装置は、第１の本体部分または第２の本体部分の少なくとも一方に固定される。
【０００９】
一実施形態においては、同位体生成システムが提供される。同位体生成システムは、粒子ビームを生成するように構成された粒子加速器と、ターゲットアセンブリとを含み、ターゲットアセンブリは、生成チャンバと、生成チャンバに隣接するビームキャビティとを有するターゲット本体を含む。生成チャンバは、ターゲット液体を保持するように構成される。ビームキャビティは、粒子ビームが生成チャンバに入射するように、粒子加速器からの粒子ビームを受け入れるように配置される。ターゲットアセンブリは、ターゲット本体に固定された振動装置を含む。さらに、同位体生成システムは、粒子加速器およびターゲットアセンブリに動作可能に結合させられた制御システムを含む。制御システムは、粒子ビームの作動時に振動装置を作動させるように構成される。振動装置は、生成チャンバ内で経験される振動を引き起こすように構成される。
【００１０】
随意により、制御システムは、粒子ビームがしきい値ビーム電流を達成しているとの判定に応答して振動装置を作動させるように構成される。随意により、振動装置は、或る動作周波数の範囲内で動作するように構成される。制御システムを、粒子ビームのビーム電流に基づいて振動装置の動作周波数を選択するように構成することができる。
【００１１】
一実施形態においては、放射性同位体を生成する方法が提供される。この方法は、ターゲット本体の生成チャンバ内のターゲット液体に入射するように粒子ビームを導くことを含む。生成チャンバは、液体領域および気体領域を含む。粒子ビームは、生成チャンバの液体領域における気泡の形成を生じさせる。この方法は、ターゲット本体を振動させて気泡を液体領域から気体領域へと移動させることを含む。
【００１２】
随意により、この方法は、粒子ビームのビーム電流を検出することを含むことができ、ターゲット本体を振動させることは、粒子ビームがしきい値ビーム電流を達成しているとの判定に応答してターゲット本体を振動させることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による同位体生成システムのブロック図である。
【図２】一実施形態によるターゲットアセンブリの斜視図である。
【図３】図２のターゲットアセンブリの別の斜視図である。
【図４】図２のターゲットアセンブリの分解図である。
【図５】図２のターゲットアセンブリの別の分解図である。
【図６】一実施形態による振動装置の側面断面図であり、第１の動作状態および第２の動作状態にある振動装置を示している。
【図７】圧電アクチュエータを含む一実施形態による振動装置の側面断面図である。
【図８】圧電アクチュエータを含む一実施形態による振動装置の側面断面図である。
【図９】電気モータを含む一実施形態による振動装置の上面図である。
【図１０】一実施形態によるターゲットアセンブリの側面断面図である。
【図１１】図１０のターゲットアセンブリの正面断面図である。
【図１２】図１０のターゲットアセンブリの生成チャンバの拡大図である。
【図１３】放射性同位体を生成する一実施形態による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以上の概要、ならびに特定の実施形態についての以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて検討されるとき、よりよく理解されるであろう。図面が種々の実施形態についてブロックの図を示している限りにおいて、それらのブロックは、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、１つ以上のブロックを、単一のハードウェアまたは複数のハードウェアにて実現することができる。種々の実施形態が、図面に示される配置および手段に限定されないことを、理解すべきである。
【００１５】
本明細書において使用されるとき、単数形にて単語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」に続けて言及される要素またはステップは、とくに明示的に述べられない限り、それらの要素またはステップが複数である可能性を排除していないと理解されるべきである。さらに、「一実施形態」への言及を、そこで述べられている特徴をやはり備える他の実施形態の存在を排除するものと解釈してはならない。さらに、とくに明示的に述べられない限り、特定の性質を有する或る要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その性質を有していない追加のそのような要素を含むことができる。
【００１６】
図１は、一実施形態に従って形成された同位体生成システム１００のブロック図である。同位体生成システム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。同位体生成システム１００の使用時に、ターゲット材料１１６（例えば、ターゲット液体）が、ターゲットシステム１１４の指定された生成チャンバ１２０に供給される。ターゲット材料１１６を、流体制御システム１２５によって生成チャンバ１２０へと供給することができる。流体制御システム１２５は、生成チャンバ１２０へと１つ以上のポンプおよびバルブ（図示せず）を通過するターゲット材料１１６の流れを制御することができる。さらに、流体制御システム１２５は、生成チャンバ１２０へと不活性ガスを供給することによって生成チャンバ１２０において体験される圧力を制御することもできる。粒子加速器１０２の動作時に、荷電粒子が、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、あるいは粒子加速器１０２へと注入される。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の生成において互いに協働するそれぞれの場を生成する。
【００１７】
さらに図１に示されるように、同位体生成システム１００は、抽出システム１１５を有する。ターゲットシステム１１４を、粒子加速器１０２に隣接させて配置することができる。同位体を生成するために、粒子ビーム１１２は、粒子ビーム１１２が指定の生成チャンバ１２０に位置するターゲット材料１１６へと入射するように、粒子加速器１０２によって、抽出システム１１５を通り、ビーム輸送経路またはビーム通路１１７に沿って、ターゲットシステム１１４へと導かれる。いくつかの実施形態において、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ている（例えば、或る距離によって隔てられている）のではなく、さらには／あるいは個別の部品ではないことに、注意すべきである。したがって、これらの実施形態において、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４は、構成要素間または部品間のビーム通路１１７が用意されないように、単一の構成要素または部品を形成してもよい。
【００１８】
同位体生成システム１００は、医学的な撮像、研究、および治療だけでなく、科学的な研究または分析などの医学に関連しない他の用途にも使用することができる放射性同位体（放射性核種とも呼ばれる）を生成するように構成されている。核医学（ＮＭ）の撮像または陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）の撮像などの医療目的で使用される場合、放射性同位体は、トレーサと呼ばれることもある。同位体生成システム１００は、同位体を、医学における撮像または治療において使用するための個別の用量など、所定の量またはバッチにて生成することができる。一例として、同位体生成システム１００は、液体の形態の１８Ｆ−同位体を作り出すために陽子を生成することができる。これらの同位体を作り出すために使用されるターゲット材料は、高濃度の１８Ｏ水または１６Ｏ−水であってよい。いくつかの実施形態において、同位体生成システム１００は、１５Ｏ標識水を生成するために陽子または重陽子を生成することもできる。様々なレベルの活性を有する同位体を提供することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、同位体生成システム１００は、１Ｈ−技術を使用し、荷電粒子を約１０〜３０μＡのビーム電流で低エネルギ（例えば、約８ＭｅＶ）にする。そのような実施形態において、負の水素イオンは、粒子加速器１０２を通って加速され、抽出システム１１５へと誘導される。次いで、負の水素イオンを、抽出システム１１５のストリッピングホイル（図１には示されていない）に衝突させることで、電子対を除去し、粒子を正イオン、すなわち１Ｈ＋にすることができる。しかしながら、別の実施形態において、荷電粒子は、１Ｈ＋、２Ｈ＋、および３Ｈｅ＋などの正イオンであってよい。このような別の実施形態において、抽出システム１１５は、粒子ビームをターゲット材料１１６へと誘導する電場を生成する静電デフレクタを含むことができる。種々の実施形態が、低エネルギシステムにおける使用に限定されず、例えば２５ＭｅＶに至る高エネルギシステムおよび大ビーム電流においても使用可能であることに、注意すべきである。
【００２０】
同位体生成システム１００は、種々のシステムの種々の構成要素へと冷却流体（例えば、水またはヘリウムなどの気体）を運んでそれぞれの構成要素が発生させた熱を吸収する冷却システム１２２を含むことができる。例えば、１つ以上の冷却チャネルを生成チャンバ１２０の近くに延ばし、生成チャンバ１２０から熱エネルギを吸収することができる。さらに、同位体生成システム１００は、種々の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、同位体生成システム１００を自動的に制御し、さらには／あるいは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つ以上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の近くに位置し、あるいは粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４から離れて位置する１つ以上のユーザインターフェースを含むことができる。図１には示されていないが、同位体生成システム１００は、粒子加速器１０２およびターゲットシステム１１４のための１つ以上の放射線および／または磁気シールドを含むこともできる。
【００２１】
同位体生成システム１００を、荷電粒子を所定のエネルギレベルまで加速するように構成することができる。例えば、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、荷電粒子を約１８ＭｅＶ以下のエネルギに加速する。他の実施形態において、同位体生成システム１００は、荷電粒子を約１６．５ＭｅＶ以下のエネルギに加速する。特定の実施形態において、同位体生成システム１００は、荷電粒子を約９．６ＭｅＶ以下のエネルギに加速する。さらに特定の実施形態において、同位体生成システム１００は、荷電粒子を約７．８ＭｅＶ以下のエネルギに加速する。しかしながら、本明細書に記載の実施形態は、１８ＭｅＶを超えるエネルギを有することもできる。例えば、いくつかの実施形態は、１００ＭｅＶ超、５００ＭｅＶ超、またはそれ以上のエネルギを有することができる。同様に、いくつかの実施形態は、種々のビーム電流値を利用することができる。一例として、ビーム電流は、約１０〜３０μＡの間であってよい。他の実施形態において、ビーム電流は、３０μＡ超、５０μＡ超、または７０μＡ超であってよい。さらに他の実施形態において、ビーム電流は、１００μＡ超、１５０μＡ超、または２００μＡ超であってよい。
【００２２】
同位体生成システム１００は、個別のターゲット材料１１６Ａ〜１１６Ｃが配置される複数の生成チャンバ１２０Ａ〜１２０Ｃを有することができる。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、シフト装置またはシステム（図示せず）を使用して、生成チャンバ１２０Ａ〜１２０Ｃを粒子ビーム１１２に対してシフトさせることができる。シフトのプロセスの最中も、真空を維持することができる。あるいは、粒子加速器１０２および抽出システム１１５は、粒子ビーム１１２をただ１つの経路に沿って導くのではなく、粒子ビーム１１２を各々の異なる生成チャンバ１２０Ａ〜１２０Ｃのための固有の経路に沿って導いてもよい。さらに、ビーム通路１１７は、粒子加速器１０２から生成チャンバ１２０まで実質的に直線状であってよく、あるいはビーム通路１１７は、自身の経路に沿った１つ以上の地点において湾曲していても、方向を変えていてもよい。例えば、ビーム通路１１７の傍らに配置された磁石を、粒子ビーム１１２の方向を異なる経路へと変えるように構成することができる。
【００２３】
本明細書において説明されるとおり、いくつかの実施形態は、生成チャンバ１２０を画定する本体に直接結合させられる振動装置１２６（１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃとして参照される）を含むことができる。振動装置１２６は、振動器またはシェーカとも呼ばれ、生成チャンバにおいて体験される本体の機械的運動（例えば、振動）を生成するように構成される。本明細書において説明されるとおり、気泡が、生成チャンバにおいて生成チャンバを画定する表面に沿って生成される可能性があり、あるいは生成チャンバ内の液体領域内に生成される可能性がある。振動は、表面からの気泡の分離ならびに液体領域の上方に形成された蒸気領域への気泡の浮上を、容易化または促進することができる。そのような実施形態において、振動は、気泡が液体内に位置する時間を短縮でき、結果として、液体領域の密度に及ぼす気泡の望ましくない影響を軽減することができる。いくつかの実施形態において、振動装置１２６は、制御システム１１８によって制御される。例えば、制御システム１１８は、１つ以上の基準が検出された後に振動装置１２６を作動させることができる。より具体的には、制御システム１１８を、同位体生成システム１００のビーム電流などの指定された動作パラメータを検出する１つ以上のセンサ１２７に通信可能に接続することができる。他の実施形態において、振動装置１２６は、粒子加速器１０２が作動させられるときに作動させられてもよい。
【００２４】
本明細書に記載される１つ以上のサブシステムを有する同位体生成システムおよび／またはサイクロトロンの例を、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１１／０２５５６４６号に見つけることができる。さらに、本明細書に記載される実施形態において使用することができる同位体生成システムおよび／またはサイクロトロンは、いずれもここでの言及によってその全体が本明細書に援用される米国特許出願第１２／４９２，２００号、第１２／４３５，９０３号、第１２／４３５，９４９号、第１２／４３５，９３１号、および第１４／７５４，８７８号（代理人整理番号は２８１９６９（５５３−１９４８））にも記載されている。本明細書に記載の振動装置（あるいは、振動器またはシェーカ）は、ここでの言及によってその全体が本明細書に援用される米国特許第８，６５３，７６２号に記載の電気機械モータと同様であってよい。
【００２５】
図２および図３が、それぞれ一実施形態に従って形成されたターゲットアセンブリ２００の後方および前方からの斜視図である。図４および図５が、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、ターゲット本体２０１と、ターゲット本体２０１に取り付けられるように構成された振動装置２２５（図２、図４、および図５に示されている）とを含む。ターゲット本体２０１は、図２および図３において完全に組み立てられている。ターゲット本体２０１は、３つの本体部分２０２、２０４、２０６と、ターゲットインサート２２０（図４および図５）とから形成されている。本体部分２０２、２０４、２０６は、ターゲット本体２０１の外側構造を画定する。とくには、ターゲット本体２０１の外側構造は、本体部分２０２（前部本体部分またはフランジともいう）、本体部分２０４（中間本体部分ともいう）、および本体部分２０６（後部本体部分ともいう）から形成される。本体部分２０２、２０４、および２０６は、種々の特徴を形成するためのチャネルおよび凹部を有する導体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つ以上の構成要素を保持することができる。本体部分２０２、２０４、および２０６を、対応するワッシャ２１０をそれぞれ有する複数のボルト２０８（図２、図４、および図５）として図示されている適切な固定具によって互いに固定することができる。互いに固定されたとき、本体部分２０２、２０４、および２０６は、密封されたターゲット本体２０１を形成する。
【００２６】
やはり図示のとおり、ターゲットアセンブリ２００は、後面２１３に沿って配置された複数のフィッティング２１２を含む。フィッティング２１２は、ターゲット本体２０１への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。フィッティング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接続されるように構成される。フィッティング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。フィッティング２１２によって形成されるポートに加えて、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の生成チャンバ２１８（図４）に連通している。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接続される。典型的な実施形態において、第２の材料ポート２１５は、ターゲット材料を生成チャンバ２１８へともたらすことができ、第１の材料ポート２１４は、生成チャンバ２１８内のターゲット液体が体験する圧力を制御するための作動ガス（例えば、不活性ガス）をもたらすことができる。しかしながら、他の実施形態においては、第１の材料ポート２１４がターゲット材料をもたらすことができ、第２の材料ポート２１５が作動ガスをもたらすことができる。
【００２７】
ターゲット本体２０１は、粒子ビーム（例えば、陽子ビーム）が生成チャンバ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またはキャビティ２２２を形成する。粒子ビーム（図４に矢印Ｐによって示されている）は、通路開口２１９（図３および図４）を通ってターゲット本体２０１に進入することができる。粒子ビームは、通路開口２１９から生成チャンバ２１８（図４）へとターゲットアセンブリ２００を通って移動する。動作時、生成チャンバ２１８は、例えば指定された同位体（例えば、Ｈ２１８Ｏ）を含む約２．５ミリリットル（ｍｌ）の水などのターゲット液体で満たされる。生成チャンバ２１８は、ターゲットインサート２２０内に画定され、ターゲットインサート２２０は、例えばターゲットインサート２２０の片側において開口するキャビティ２２２（図４）を有しているニオブ材料を備えることができる。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、例えばフィッティングまたはノズルを受け入れるように構成されている。
【００２８】
図４および図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との間に整列させられる。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との間に配置されたシールリング２２６を含むことができる。さらに、ターゲットアセンブリ２００は、ホイル部材２２８およびシール縁２３６（例えば、Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘ（登録商標）ボーダ）を含む。ホイル部材２２８は、例えばＨａｖａｒ（登録商標）などの熱処理可能なコバルト系合金を含む金属合金ディスクを備えることができる。ホイル部材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を覆うことによって生成チャンバ２１８を囲む。さらに、本体部分２０６は、シールリング２２６およびターゲットインサート２２０の一部分を受け入れるような形状およびサイズのキャビティ２３０（図４）を含む。さらに、本体部分２０６は、ホイル部材２２８の一部分を受け入れるようなサイズおよび形状のキャビティ２３２（図４）を含む。さらに、ホイル部材２２８は、本体部分２０４を通る通路への開口２３８（図５）に整列させられる。
【００２９】
随意により、ホイル部材２４０を、本体部分２０４と本体部分２０２との間に設けてもよい。ホイル部材２４０は、ホイル部材２２８と同様の合金ディスクであってよい。ホイル部材２４０は、周囲に環状リム２４２（図４）を有している本体部分２０４の開口２３８に整列する。図４に示されるように、シール２４４、シールリング２４６、およびシールリング２５０は、本体部分２０２の開口２４８に同心に整列し、本体部分２０２のリム２５２へと結合する。シール２４４、シールリング２４６、およびシールリング２５０は、ホイル部材２４０と本体部分２０２との間に設けられる。より多数またはより少数のホイル部材を設けることができることに、留意すべきである。例えば、いくつかの実施形態においては、ホイル部材２２８のみが含まれる。したがって、単一のホイル部材または複数のホイル部材の配置が、種々の実施形態によって企図される。
【００３０】
ホイル部材２２８および２４０が、ディスクまたは円形に限定されず、様々な形状、構成、および配置にて設けられてよいことに、留意すべきである。例えば、１つ以上のホイル部材２２８および２４０、あるいは追加のホイル部材が、とりわけ正方形、長方形、または長円形であってよい。また、ホイル部材２２８および２４０が、特定の材料からの形成に限定されず、種々の実施形態において、本明細書においてさらに詳しく説明されるように内部に放射能が引き起こされ得る中または高活性化材料などの活性化材料から形成されることに、留意すべきである。いくつかの実施形態において、ホイル部材２２８および２４０は、金属製であり、１つ以上の金属から形成される。
【００３１】
図４および図５に示されるように、複数のピン２５４が、本体部分２０２、２０４、および２０６の各々の開口２５６に受け入れられ、ターゲットアセンブリ２００の組み立て時にこれらの構成要素を整列させる。さらに、複数のシールリング２５８が、本体部分２０２のボア２６２（例えば、ねじ穴）内に固定されるボルト２０８を受け入れるための本体部分２０４の開口２６０に整列する。
【００３２】
動作時、粒子ビームが本体部分２０２から生成チャンバ２１８へとターゲットアセンブリ２００を通過するとき、ホイル部材２２８および２４０は、強く活性化させられ得る（例えば、内部に放射能が引き起こされ得る）。例えば薄い（例えば、５〜５０マイクロメートルまたはミクロン（μｍ）の）ホイル合金ディスクであってよいホイル部材２２８および２４０は、加速器の内部の真空、とくには加速器チャンバを絶縁し、キャビティ２２２内のターゲット液体から絶縁する。また、ホイル部材２２８および２４０は、冷却ヘリウムがホイル部材２２８および２４０を通過し、さらには／あるいはホイル部材２２８および２４０の間を通過することを可能にする。ホイル部材２２８および２４０が、粒子ビームの通過を可能にする厚さを有するように構成されていることに、留意されたい。結果として、ホイル部材２２８および２４０は、高度に放射され、活性化され得る。
【００３３】
いくつかの実施形態は、活性化されたホイル部材２２８および２４０からの放射線を遮蔽し、かつ／またはターゲットアセンブリ２００から出ることがないようにするために、ターゲットアセンブリ２００を能動的に遮蔽するターゲットアセンブリ２００の自己遮蔽を提供する。したがって、ホイル部材２２８および２４０は、能動放射線シールドによって包まれる。具体的には、本体部分２０２、２０４、および２０６のうちの少なくとも１つ（いくつかの実施形態においては、すべて）が、ターゲットアセンブリ２００における放射線、とくにはホイル部材２２８および２４０からの放射線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が、同じ材料、異なる材料、あるいは同じまたは異なる材料の種々の量または組み合わせから形成されてよいことに、留意すべきである。例えば、本体部分２０２および２０４を、アルミニウムなどの同じ材料から形成でき、本体部分２０６を、アルミニウムおよびタングステンの組み合わせから形成することができる。
【００３４】
本体部分２０２、本体部分２０４、および／または本体部分２０６は、各々の厚さ（とくには、ホイル部材２２８および２４０とターゲットアセンブリ２００の外側との間の厚さ）によってそこから放出される放射線を低減するための遮蔽がもたらされ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が、アルミニウムの密度値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、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、異なる材料または材料の組み合わせから形成されてよい。
【００３５】
振動装置２２５は、本体部分の少なくとも１つに固定されるように構成される。本明細書において使用されるとおり、振動装置が或る構成要素に「固定される」場合、振動装置は、その構成要素に振動を伝達するのに充分なやり方で、その構成要素に取り付けられる。振動装置を、１つ以上の要素によって固定することができる。例えば、振動装置は、ハードウェア（例えば、ねじまたはボルト）を介してターゲット本体に固定されるハウジングを含むことができる。ハードウェアに代え、あるいはハードウェアに加えて、振動装置を、他の種類の固定具（例えば、ラッチ、クラスプ、ベルト、など）および／または接着剤を介して、ターゲット本体に固定してもよい。一例として、ターゲット本体２０１などのターゲット本体が、互いに固定され、互いに対して所定の位置を有する第１および第２の本体部分を含むことができる。生成チャンバを、第１の本体部分または第２の本体部分の少なくとも一方によって画定することができる。振動装置を、第１の本体部分または第２の本体部分の少なくとも一方に固定することができる。
【００３６】
振動装置を使用しないシステムと比較して、振動装置は、生成チャンバ２１８において形成された気泡を生成チャンバを画定する表面からより迅速に分離させる振動を発生させることができる。いくつかの場合には、振動装置を使用しないシステムと比較して、振動装置２２５は、ターゲット液体における生成チャンバ内のギャップ領域への気泡の上昇の程度または速度を増大させることができる。
【００３７】
図２、図４、および図５に示されるとおり、振動装置２２５は、本体部分２０６に固定されている。しかしながら、他の実施形態において、振動装置２２５は、本体部分２０４、本体部分２０２、またはターゲットインサート２２０に固定されてもよい。他の実施形態において、振動装置２２５は、２つ以上の本体部分に同時に固定されてもよい。例えば、２つの本体部分の外面が同一平面にあり、あるいは平坦である場合、振動装置２２５は、２つの本体部分の間の界面を横切って広がることができる。
【００３８】
図示の実施形態において、振動装置２２５は、本体部分２０６の外側表面または外面２０７に固定されている。他の実施形態において、振動装置２２５は、ターゲットアセンブリ２００の凹部、キャビティ、またはチャンバ内に配置されてもよい。図示の実施形態において、振動装置２２５は、制御システムによる振動装置２２５の動作の制御および／または振動装置２２５への電力の供給が可能であるように、制御システム１１８（図１）などの制御システム（図示せず）へと１つ以上のワイヤ２２７を介して電気的に接続される。しかしながら、振動装置２２５は、無線で制御されてもよく、さらには／あるいは無線転送電力によって電力を受け取ってもよいと考えられる。
【００３９】
図６〜図９が、振動装置１２６（図１）または振動装置２２５（図２）と類似または同一であってよい振動装置を示している。振動装置を、気泡の除去を促進し、あるいはより具体的には、気泡を生成チャンバを画定する表面からより迅速に分離させ、かつ／または気泡を生成チャンバにおいて液体領域から気体領域へとより迅速に移動させる指定された周波数および振幅で駆動することができる。
【００４０】
図６が、第１および第２の状態３１６，３１８にある振動装置３００の側面断面図を示している。振動装置３００は、質量またはおもり３０４に動作可能に結合した一連の圧電素子３０２を有する圧電アクチュエータ３０１を含む。振動装置３００の圧電素子３０２は、電離放射線に対して比較的鈍感であり得る。図示の実施形態において、圧電素子３０２および質量３０４は、共通のハウジング３０５内に収められている。共通のハウジング３０５は、円筒の形状または直方体の形状など、種々の形状を有することができる。
【００４１】
圧電素子３０２は、例えば、圧電素子３０２に電圧または電場を印加することによって電気的に駆動されるように構成される。例えば、各々の圧電素子３０２は、圧電効果（または、逆圧電効果）を示すための適切な材料（例えば、セラミック材料）を含むことができ、コンデンサに似た２つの導電性プレート（図示せず）の間に配置されてよい。電圧が印加されると、圧電素子３０２は、所定の様相で収縮することによって、圧電アクチュエータ３０１のサイズまたは形状を変化させることができる。このように、圧電素子３０２は、質量３０４を第１の状態３１６の第１の位置から第２の状態３１８の第２の位置に移動させる際に集合的に動作することができる。
【００４２】
図示の実施形態において、圧電アクチュエータ３０１は、線形アクチュエータであり、したがって質量３０４は軸に沿って移動する。軸に沿った移動の総距離が、参照番号３１５として示されている。図６において双方向の矢印によって示されているように、圧電素子３０２は、質量３０４を繰り返し移動させて振動を引き起こすように構成されている。質量３０４を、指定された周波数で移動させることができる。一例として、質量３０４を、１００Ｈｚから１００ｋＨｚまでの間の指定された周波数で移動させることができる。特定の実施形態において、指定された周波数は、５００Ｈｚから１．０ｋＨｚまでの間であり得る。
【００４３】
いくつかの実施形態において、圧電アクチュエータ３０１は、１００Ｈｚから１．０ｋＨｚまでの間などの或る周波数の範囲において動作するように構成される。周波数を、ターゲットアセンブリまたは生成チャンバ内の特定の条件に基づいて選択することができる。さらに、振幅も、ターゲットアセンブリまたは生成チャンバ内の特定の条件に基づいて選択することができる。他の実施形態においては、他の種類のアクチュエータが使用されてもよいことに、留意されたい。例えば、圧電アクチュエータ３０１は、指定された軸を中心にして不釣り合いな質量を移動させる回転アクチュエータであってもよい。
【００４４】
図示のとおり、振動装置３００は、振動装置３００を制御システム１１８（図１）などの制御システムに通信可能に接続する電気ワイヤ３１４を含むことができる。あるいは、振動装置３００は、無線で制御されてもよい。振動装置３００は、例えば振動の様相で質量３０４を繰り返し移動させることにより、生成チャンバが振動を経験するようにターゲット本体へと振動を伝達し、さらには／あるいはターゲット本体を移動させることができる。ターゲット本体は、ターゲット本体２０１（図２）と類似または同一であってよい。また、ターゲット本体は、振動装置３００によって揺すられることを特徴とすることもできる。
【００４５】
図７は、１つ以上の実施形態において使用され得る振動装置３２０の側面断面図である。振動装置３２０は、ターゲット本体２０１（図２）と類似または同一であってよいターゲット本体３２４の指定された表面３２２に固定される。指定された表面３２２は、例えばターゲット本体３２４の外面であってよい。そのような実施形態において、振動装置３２０は、ターゲットアセンブリ（図示せず）にアクセスする技術者またはユーザにとって容易にアクセス可能であり得る。しかしながら、他の実施形態においては、振動装置３２０を装置キャビティ内に配置することができる。装置キャビティは、側面が開いていても、ターゲット本体３２４によって完全に囲まれていてもよい。
【００４６】
振動装置３２０は、圧電素子３２６の積層体と、積層体の端部に結合した質量またはおもり３２８とを有する圧電アクチュエータ３２１を含む。圧電素子３２６は、質量３２８を繰り返し動かして振動を生じさせるように駆動されるように構成される。圧電アクチュエータ３２１は、線形アクチュエータであり、したがって質量３２８は、ターゲット本体３２４の指定された表面３２２に向かう移動およびターゲット本体３２４の指定された表面３２２から遠ざかる移動を繰り返す。
【００４７】
図８は、１つ以上の実施形態において使用され得る振動装置３４０の側面断面図である。振動装置３４０は、ベース３４２と、圧電基板３４４と、圧電基板３４４に取り付けられた質量またはおもり３４６とを含む片持ち梁形式の圧電アクチュエータ３４１を含む。圧電基板３４４は、圧電層を含む複数の層を含むことができる。圧電基板３４４の層は、異なる状態の間で撓むことによって質量３４６を（湾曲した双方向の矢印によって示されるとおりに）移動させるように集合的に動作することができる。圧電アクチュエータ３４１は、質量３４６を繰り返し移動させて、ターゲット本体に伝達される振動を生成することができる。
【００４８】
図９は、１つ以上の実施形態において使用され得る振動装置３６０の上面図である。振動装置３６０は、電気モータ３６２と、回転可能なシャフト３６４と、支持ディスク３６６とを含む。回転可能なシャフト３６４は、回転可能なシャフト３６４を対応する軸を中心にして回転させるように構成された電気モータ３６２に動作可能に結合させられる。回転可能なシャフト３６４は、支持ディスク３６６の中心に固定される。さらに、振動装置３６０は、支持ディスク３６６の非中心位置に結合させられた質量またはおもり３６８を含む。電気モータ３６２がシャフト３６４を回転させるとき、質量３６８は、振動を引き起こす揺動の様相で繰り返し移動または変位させられる。
【００４９】
図１０は、ターゲットアセンブリ４００の側面断面図であり、図１１は、図１０の線１１−１１に沿って得たターゲットアセンブリ４００の段階的または階段状の断面図である。ターゲットアセンブリ４００は、ターゲットアセンブリ２００（図２）と同様であってよく、同位体生成システム１００（図１）において使用され得る。図示のように、ターゲットアセンブリ４００は、生成チャンバ４０４と、生成チャンバ４０４に隣接するビームキャビティ４０６（図１０）とを有するターゲット本体４０２を含む。生成チャンバ４０４は、ターゲット液体４０８を保持するように構成されている。図１０に示されるように、ビームキャビティ４０６は、生成チャンバ４０４に入射する粒子ビーム４１０を受け入れるようにターゲット本体４０２の外部へと開口している。
【００５０】
生成チャンバ４０４は、ホイル部材４１２（図１０）と、内面４１４とによって画定される。生成チャンバ４０４は、２つ以上の内面４１４によって画定されてもよいと理解される。動作時、生成チャンバ４０４内で発生した圧力は、ビームキャビティ４０６へと向けられる。圧力は、例えば１．００〜１５．００ＭＰａであってよく、あるいはより具体的には、２．００〜１１．００ＭＰａであってよい。ホイル部材４１２がビームキャビティ４０６から押し出されることがないように、ホイル部材４１２は、ビームキャビティ４０６を横切って延びるマトリックス壁４１６（図１０）によって支持される。マトリックス壁４１６は、孔を形成する複数の相互接続された壁を含む。壁は、例えば、六角形のパターンを形成することができる。孔は、粒子ビーム４１０がマトリックス壁４１６を突き抜けてターゲット液体４０８に入射することを可能にする。しかしながら、マトリックス壁４１６が任意であり、他の実施形態はマトリックス壁４１６を含まなくてもよいことを、理解されたい。
【００５１】
ターゲット本体４０２は、ターゲットアセンブリ４００の振動装置４２２を受け入れるようなサイズおよび形状の装置キャビティ４２０を画定する。振動装置４２２は、本明細書に記載の１つ以上の振動装置４２２を含み得る。例えば、振動装置４２２は、圧電アクチュエータ４２３を含む。あるいは、振動装置４２２は、電気モータを含んでもよい。図示の実施形態において、振動装置４２２は、全体が装置キャビティ４２０内に配置される。しかしながら、他の実施形態において、振動装置４２２は、装置キャビティ４２０内に部分的にのみ配置されてもよい。
【００５２】
振動装置４２２は、装置キャビティ４２０の一部分を画定するターゲット本体４０２の指定された表面４２４（図１０）に固定される。一例として、振動装置４２２は、固定具および／または接着剤を使用して固定されてよい。いくつかの場合、振動装置４２２は、振動装置４２２とターゲット本体４０２との間の締まりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｔ）によって少なくとも部分的に保持されてよい。いくつかの実施形態においては、キャップまたはカバーを装置キャビティ４２０を覆って配置し、振動装置４２２を指定された表面４２４に対して保持することができる。
【００５３】
図１０および図１１において、ターゲット本体４０２は、中実な材料を含む単一の本体部分のみによって表されている。他の実施形態において、ターゲット本体４０２は、本体部分２０２，２０４，２０６（図２）などの複数の本体部分を含むことができる。特定の実施形態においては、中実な材料を通る連続的な経路４３０が、指定された表面４２４と生成チャンバ４０４を画定する内面４１４との間に存在し得る。いくつかの実施形態において、指定された表面４２４と内面４１４との間の連続的な経路４３０に沿った距離は、１０センチメートル（ｃｍ）未満である。特定の実施形態において、距離は、５ｃｍ未満であってよい。より特定の実施形態において、距離は、３ｃｍ未満であってよい。
【００５４】
図１１に示されるように、ターゲット本体４０２は、ターゲット本体４０２の中実な材料を通って指定された表面４２４または装置キャビティ４２０の近くを延びる１つ以上の冷却チャネル４３２を含むことができる。例えば、冷却チャネル４３２の少なくとも１つは、指定された表面４２４または装置キャビティ４２０からの隔たりが５ｃｍ未満または３ｃｍ未満であってよい。特定の実施形態において、冷却チャネル４３２の少なくとも１つは、指定された表面４２４または装置キャビティ４２０からの隔たりが２ｃｍ未満または１ｃｍ未満であってよい。
【００５５】
冷却チャネル（複数可）４３２は、振動装置４２２が発生させる熱エネルギを吸収する液体または気体の流れを通すように構成される。特定の実施形態において、冷却チャネル４３２は、ターゲット本体４０２を通って延びて生成チャンバ４０４を能動的に冷却する流体回路の一部である。例えば、冷却チャネル４３２は、生成チャンバ４０４の近くを延びる１つ以上の冷却チャネル（図示せず）に連通することができる。
【００５６】
また、図１１に示されるように、ターゲット本体４０２は、生成チャンバ４０４に連通する第１のチャネル４６０および第２のチャネル４６２を形成することができる。第１のチャネル４６０を、ターゲット液体４０８をもたらすように構成することができる。第２のチャネル４６２を、生成チャンバ４０４内のターゲット液体４０８を加圧するためのヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスをもたらすように構成することができる。追加のチャネルを生成チャンバ４０４に連通させることができることを、理解されたい。
【００５７】
さらに、図１１は、ターゲット本体４０２のキャビティ４６６内に配置された圧力センサ４６４を示している。圧力センサ４６４は、生成チャンバ４０４の圧力を検出するように構成される。例えば、粒子ビームがターゲット液体４０８に入射すると、圧力が増加し得る。図１０は、第１および第２の温度センサ４６８，４７０を示している。第１の温度センサ４６８は、ターゲット液体４０８の温度を検出するように配置され得る。第２の温度センサ４７０は、ホイル４１２および／またはマトリックス壁４１６の温度を検出するように配置され得る。第２の温度センサ４７０からのデータを用いて、ホイルが破断しようとしているかどうかを判定することができる。他の実施形態において、第１または第２の温度センサ４６８，４７０のうちの少なくとも１つは、ビーム電流に相関する信号を伝える電気接点であってよい。随意により、ターゲットアセンブリ４００は、生成チャンバ４０４内の液体と気体との間の界面の位置に隣接して配置され得る液体レベル検出器４７２を含み得る。液体レベル検出器４７２によって得られるデータを、生成チャンバ内の気体と液体との間の界面のレベルを明らかにするように構成することができる。いくつかの実施形態においては、液体レベル検出器４７２からのデータを使用して、液体の密度を明らかにすることができる。
【００５８】
図１２は、放射性同位体の生成の最中の生成チャンバ４０４の拡大断面図である。生成チャンバ４０４は、液体領域４４０と気体または蒸気領域４４２とを含む全空間または総体積を有する。生成チャンバ４０４の全空間は、例えば０．５ミリリットル（ｍｌ）と５．０ｍｌとの間であってよく、あるいはより具体的には、１．０ｍｌと３．０ｍｌとの間であってよい。液体領域４４０は、ターゲット液体４０８および生成チャンバ４０４内で生じた気泡４４６を含み、気体領域４４２は、不活性ガス、蒸気、および気泡４４６によって生じた気体を含み得る。液体および気体領域４４０，４４２は、一般的には液体および気体領域４４０，４４２の間の区分を表す界面４４４を有することができる。しかしながら、界面４４４を識別することは困難かもしれず、界面４４４は動作中に上昇または下降し得ることを、理解すべきである。ターゲット液体４０８が生成チャンバ４０４に装填されるとき、ターゲット液体４０８は、例えば生成チャンバ４０４の総体積の５０％よりも大きい液体体積を有することができる。いくつかの実施形態において、ターゲット液体４０８の液体体積は、総体積の６０％超または７０％超である。さらに特定の実施形態において、ターゲット液体４０８の液体体積は、総体積の７５％超、８０％超、または８５％超である。
【００５９】
同位体生成システムの動作時に、気泡４４６が、液体領域４４０において形成され得る。気泡４４６は、ホイル部材４１２の内面４４８に沿って形成され得、液体領域４４０内に形成され得る。本明細書で説明されるように、振動装置４２２は、生成チャンバ４０４によって経験される振動をもたらすことができる。例えば、振動は、生成チャンバ４０４を画定する内面４１４および４４８を動かすことができ、さらには／あるいはターゲット液体４０８を揺すり、もしくはターゲット液体４０８内に動揺を引き起こすことができる。振動装置を有さない従来からのシステムと比較して、振動は、（ａ）気泡４４６を内面４４８からより迅速に分離させること、（ｂ）気泡４４６を形成する気体をより迅速に気体領域４４２へと上昇させること、または（ｃ）気泡を界面４４４に沿ってより迅速に破裂させること、のうちの少なくとも１つが可能である。
【００６０】
図１３は、一実施形態に従って放射性同位体を生成する方法４５０のフローチャートを示している。方法４５０は、例えば、本明細書で説明した種々の実施形態（例えば、システムおよび／または方法）の構造または態様を用いることができる。種々の実施形態においては、特定のステップを省略または追加することができ、特定のステップを組み合わせることができ、特定のステップを同時に実行することができ、特定のステップを並行して実行することができ、特定のステップを複数のステップに分割することができ、特定のステップを異なる順序で実行することができ、あるいは特定のステップまたは一連のステップを反復的な形式で再実行することができる。ステップは、例えば、システム１００などの同位体生成システムによって実施または実行されてよい。
【００６１】
方法４５０は、４５１において、ターゲット液体をターゲット本体の生成チャンバへと供給することを含む。例えば、流体制御システムが、指定された体積のターゲット液体を生成チャンバへともたらすことができる。指定された体積は、例えば、約１ｍｌ〜約３ｍｌであり得る。いくつかの実施形態において、方法４５０は、生成チャンバ内のターゲット液体のレベルを検出することを含むことができる。例えば、液体レベルセンサ４７２などの液体レベルセンサが、光源（例えば、電球または発光ダイオード（ＬＥＤ））および光検出器を含むことができる。光源を、光検出器に隣接または対向させて配置することができる。光検出器を、光源の作動時に光の量を検出するように構成することができる。液体レベルセンサ４７２によって検出される光の量は、生成チャンバ内の液体の体積、レベル、または密度に基づいて変化し得る。いくつかの実施形態において、液体レベルセンサ４７２は、密度検出器であってもよい。例えば、気泡は、液体レベルセンサ４７２によって検出することができる液体の泡状の性質を引き起こす可能性がある。したがって、液体レベルセンサ４７２によって得られるデータを、液体の密度に相関させることができ、さらには／あるいは液体の密度を推定するために使用することができる。
【００６２】
いくつかの実施形態において、方法４５０は、ターゲット液体に圧力を加えることを含むことができる。圧力を、ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスを生成チャンバへと供給することによって高めることができる。圧力を、圧力センサ４６４などの圧力センサによって検出することができる。
【００６３】
さらに、方法４５０は、４５２において、ターゲット本体の生成チャンバ内のターゲット液体に入射するように粒子ビームを案内することを含む。本明細書に記載のとおり、生成チャンバは、液体領域および気体領域を含むことができる。気体領域は、典型的には、液体領域の上方（重力に対して）に存在する。粒子ビームは、ターゲット液体の比較的小さな体積内に比較的大きな量の出力をもたらすことで、生成チャンバの液体領域内に気泡の形成を生じさせる。例えば、気泡は、生成チャンバを画定する内面に沿って形成され得る。内面は、例えば、粒子ビームを遮るホイルの内面および／またはターゲット本体の内面を含むことができる。さらに、気泡は、内面から離れた液体領域内からも形成され得る。
【００６４】
４５４において、ターゲット本体を、気泡を液体領域から気体領域へと移動させるために振動させる（または、揺れ動かす）ことができる。例えば、振動装置を、指定された位置においてターゲット本体に固定し、本明細書に記載のように生成チャンバにおいて経験される振動を生じさせるように動作させることができる。振動装置は、ターゲット本体の表面に固定される別個の構成要素であってよい。表面は、外面、側面が開いているキャビティを画定する表面、または閉じたキャビティを画定する表面であってよい。
【００６５】
振動装置を、指定された時点に作動させることができる。例えば、粒子加速器が粒子ビームを発生するとき、粒子ビームがターゲット材料に入射するとき、または粒子ビームがターゲット材料に入射した後の所定の時間の期間、振動装置を作動させることができる。随意により、この方法は、４５６において、ターゲット液体のベースライン密度に関連する動作パラメータを検出することを含むことができる。例えば、制御システム１１８（図１）などの制御システムを、同位体生成システムの動作時にデータを検出する１つ以上のセンサに動作可能に結合させることができる。
【００６６】
データは、１つ以上の動作パラメータまたはシステムパラメータに対応し得る。動作パラメータは、システムの動作の最中に変化するパラメータであり、システムの動作の最中に監視され得る。例えば、動作パラメータは、ビーム電流、ターゲット本体の温度、ホイルの温度、生成チャンバ内の圧力、気体と液体との間の界面のレベル、液体の密度、または粒子ビームがターゲット液体に入射している時間であり得る。動作パラメータに対応するデータは、１つ以上のセンサを介して直接取得されてもよく、あるいは他のデータに基づいて外挿されてもよい。システムパラメータは、既知の変数であってよい。例えば、システムパラメータは、ターゲット液体の種類、生成チャンバの総体積、ターゲット液体の総体積であってよい。
【００６７】
制御システムを、本明細書に記載のものなどの種々のセンサ、トランスデューサ、検出器、および／またはモニタに通信可能に結合させることができる。動作パラメータおよびシステムパラメータに対応するデータは、生成チャンバ内のターゲット液体の密度を決定または計算するために使用されてもよい。密度がベースライン値を下回ると判断された場合に、振動装置を作動させることができる。例えば、液体レベルセンサ（または、密度検出器）は、過剰量の気泡が生成チャンバ内に存在する状態を示すデータ信号を伝えることができる。生成チャンバの密度がベースライン値よりも低いと判断された場合、振動装置を作動させることができる。別の例として、制御システム１１８は、粒子ビームのビーム電流を検出してもよい。ビーム電流は、ターゲット本体に係合する電気接点を介して検出することができる。ビーム電流が指定されたしきい値を超えると、制御システムは、密度が低すぎると判断し、振動装置を作動させることができる。指定されたしきい値およびベースラインは、制御システムによって記憶される既知の値であってよく、あるいは同位体生成システムの動作の最中に制御システムによって計算される値であってよい。指定されたしきい値ビーム電流は、システムに応じて様々な値であってよい。一例として、しきい値ビーム電流は、少なくとも１０μＡ、少なくとも２０μＡ、少なくとも３０μＡ、少なくとも４０μＡ、少なくとも５０μＡ、少なくとも６０μＡ、またはそれ以上であってよい。他の実施形態において、しきい値ビーム電流は、少なくとも７０μＡ、少なくとも８０μＡ、少なくとも９０μＡ、少なくとも１００μＡ、少なくとも１１０μＡ、少なくとも１２０μＡ、またはそれ以上であってよい。さらに他の実施形態において、しきい値ビーム電流は、少なくとも１５０μＡ、少なくとも１７５μＡ、少なくとも２００μＡ、少なくとも２２５μＡ、少なくとも２５０μＡ、またはそれ以上であってよい。
【００６８】
いくつかの実施形態において、振動装置は、長期間にわたって連続的に作動させられることがない。代わりに、制御システムは、振動装置を周期的（または、非周期的）なやり方で作動させることができる。作動は、ターゲット液体の密度を高めるように構成でき、動作パラメータおよびシステムパラメータに関するデータに基づくことができる。したがって、振動装置を、生成チャンバ内の状態に関するフィードバックに基づいて作動させることができる。
【００６９】
この目的のために、制御システムは、ハードウェア回路または電気回路を含み、あるいは演じる構成要素を含むことができる。ハードウェア回路または電気回路は、１つ以上のコンピュータマイクロプロセッサまたは他のロジックベースの回路などの１つ以上のプロセッサを含むことができ、さらには／あるいは１つ以上のコンピュータマイクロプロセッサまたは他のロジックベースの回路などの１つ以上のプロセッサに接続されてもよい。本明細書に記載の方法および制御システムの動作は、動作を商業的に妥当な時間内に平均的な人間または当業者によって知的に実行することができないように充分に複雑であり得る。制御システムのハードウェア回路および／またはプロセッサを使用して、振動装置をいつ作動させるかの決定または振動装置の作動スケジュールの決定に必要な時間を、大幅に短縮することができる。
【００７０】
制御システムは、同位体生成システムと一緒に配置されても、あるいは同位体生成システムに対して遠隔に位置する１つ以上の構成要素を有してもよい。制御システムは、振動装置をいつ作動させるかを決定するために使用されるユーザ入力および他のデータを取得する入力デバイスを含むことができる。
【００７１】
典型的な実施形態において、制御システムは、動作パラメータおよびシステムパラメータに対応するデータの取得および分析の少なくとも一方のために、１つ以上の記憶素子、メモリ、またはモジュールに格納された１組の命令を実行する。記憶素子は、制御システム内の情報源または物理的なメモリ素子の形態であってよい。いくつかの実施形態は、本明細書に記載の１つ以上のプロセスを実施または実行するための１組の命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体は、一時的な伝搬信号それ自体を除くすべてのコンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、例えば、磁気および／または光ディスク、ＲＯＭ、およびＰＲＯＭなどの永続メモリ、ならびにＲＡＭなどの揮発性メモリを含むあらゆる有形のコンピュータ可読媒体を広く含むことができる。コンピュータ可読媒体は、１つ以上のプロセッサによる実行のための命令を格納することができる。
【００７２】
１組の命令は、本明細書に記載の種々の実施形態の方法およびプロセスなどの特定の動作を実行するように制御システムに指示する種々のコマンドを含むことができる。１組の命令は、ソフトウェアプログラムの形態であってよい。本明細書において使用されるとき、用語「ソフトウェア」および「ファームウェア」は、互いに置き換え可能であり、コンピュータによる実行のためにＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）などのメモリに格納された任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリの種類は、あくまでも例示にすぎず、したがってコンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリの種類を限定するものではない。
【００７３】
制御システムの構成要素は、１つ以上のコンピュータマイクロプロセッサなどの１つ以上のプロセッサを含むハードウェア回路または電気回路ならびに／あるいはそのようなプロセッサに接続されたハードウェア回路または電気回路を含み、さらには／あるいは表すことができる。本明細書に記載の方法および制御システムの動作は、動作を商業的に妥当な時間内に平均的な人間または当業者によって知的に実行することができないように充分に複雑であり得る。
【００７４】
ソフトウェアは、システムソフトウェアまたはアプリケーションソフトウェアなど、様々な形態であってよい。さらに、ソフトウェアは、個別のプログラムの集合、あるいはより大きなプログラム内のプログラムモジュールまたはプログラムモジュールの一部分の形態であってもよい。さらに、ソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形態のモジュラプログラミングを含むことができる。データを取得した後に、データを、制御システムによって自動的に処理することができ、ユーザ入力に応答して処理することができ、あるいは別の処理機械によって行われる要求（例えば、通信リンクを介した遠隔要求）に応答して処理することができる。
【００７５】
本明細書に記載の実施形態は、医療の用途における放射性同位体の生成に限定されず、他の同位体を生成することも、他のターゲット材料を使用することも可能である。さらに、種々の実施形態は、異なる方向（例えば、縦向きまたは横向き）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に代わる線形加速器またはレーザ誘導加速器などの異なる加速器に関連して実施することもできる。さらに、本明細書に記載の実施形態は、上述の同位体生成システム、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。
【００７６】
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すべきである。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、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、単に典型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、添付した特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲と共に、添付した特許請求の範囲によって決定されなければならない。添付した特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれ「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語の平易な英語に相当するものとして用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」等の用語は、単にラベルとして用いており、それらの対象物に対して数の要件を課す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。
【００７７】
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、任意のデバイス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、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、実施例が請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【００７８】
本発明の主題の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。図面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）のうちの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。
【符号の説明】
【００７９】
１００  同位体生成システム
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、１１６Ａ〜Ｃ  ターゲット材料
１１７  ビーム通路
１１８  制御システム
１２０、１２０Ａ〜Ｃ  生成チャンバ
１２２  冷却システム
１２５  流体供給システム
１２６  振動装置
１２７  １つ以上のセンサ
２００  ターゲットアセンブリ
２０１  ターゲット本体
２０２、２０４、２０６  本体部分
２０７  外側表面または外面
２０８  ボルト
２１０  ワッシャ
２１２  フィッティング
２１３  後面
２１４  第１の材料ポート
２１５  第２の材料ポート
２１８  生成チャンバ
２１９  通路開口
２２０  ターゲットインサート
２２１  ビーム通路またはキャビティ
２２２  キャビティ
２２５  振動装置
２２６  シールリング
２２７  ワイヤ
２２８  ホイル部材
２３０  キャビティ
２３２  キャビティ
２３６  シール縁
２３８  開口
２４０  ホイル部材
２４２  環状リム
２４４  シール
２４６  シールリング
２４８  開口
２５０  シールリング
２５２  リム
２５４  ピン
２５６  開口
２５８  シールリング
２６０  開口
２６２  ボア
３００  振動装置
３０１  圧電アクチュエータ
３０２  圧電素子
３０４  質量またはおもり
３０５  共通ハウジング
３１４  電気ワイヤ
３１６  第１の状態
３１８  第２の状態
３２０  振動装置
３２１  圧電アクチュエータ
３２２  指定された表面
３２４  ターゲット本体
３２６  圧電素子
３２８  質量
３４０  振動装置
３４１  圧電アクチュエータ
３４２  ベース
３４４  圧電基板
３４６  質量
３６０  振動装置
３６２  電気モータ
３６４  回転可能なシャフト
３６６  支持ディスク
３６８  質量
４００  ターゲットアセンブリ
４０２  ターゲット本体
４０４  生成チャンバ
４０６  ビームキャビティ
４０８  ターゲット液体
４１０  粒子ビーム
４１２  ホイル部材
４１４  内面
４１６  マトリックス壁
４２０  装置キャビティ
４２２  振動装置
４２３  圧電アクチュエータ
４２４  指定された表面
４３０  連続的な経路
４３２  冷却チャネル
４４０  液体領域
４４２  気体または蒸気領域
４４４  界面
４４６  気泡
４４８  内面
４６０  第１のチャネル
４６２  第２のチャネル
４６４  圧力センサ
４６６  キャビティ
４６８  第１の温度センサ
４７０  第２の温度センサ
４７２  液体レベル検出器、液体レベルセンサ
【図１】
2018519517.tif 000003
【図２】
2018519517.tif 000004
【図３】
2018519517.tif 000005
【図４】
2018519517.tif 000006
【図５】
2018519517.tif 000007
【図６】
2018519517.tif 000008
【図７】
2018519517.tif 000009
【図８】
2018519517.tif 000010
【図９】
2018519517.tif 000011
【図１０】
2018519517.tif 000012
【図１１】
2018519517.tif 000013
【図１２】
2018519517.tif 000014
【図１３】
2018519517.tif 000015
【国際調査報告】
2018519517.tif 000016
2018519517.tif 000017
2018519517.tif 000018