(57)【要約】  例示的な一実施形態によれば、同位体生成システムのためのターゲットシステムのターゲット本体が開示される。ターゲット本体は、第１の表面積を有する第１のチャンバと、第１の表面積より大きい第２の表面積を有する第２のチャンバと、を有するターゲットチャンバを含む。第１のチャンバは、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体を保持するように構成される。構成要素は、ターゲット本体に結合され、放射能を生成するように構成される。【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（１０）のためのターゲットシステム（２６）のターゲット本体（２８）であって、
第１の表面積（９１、１１３）を有する第１のチャンバ（９０、１１４）と、前記第１の表面積（９１、１１３）より大きな第２の表面積（９３）を有する第２のチャンバ（９２、１１６）と、を備えるターゲットチャンバ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）を含み、前記第１のチャンバ（９０、１１４）は、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体（９４）を保持するように構成される、ターゲット本体（２８）。
【請求項２】
前記第１のチャンバ（９０、１１４）は、第１の容積を有し、前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、前記第１の容積より大きな第２の容積を有する、請求項１に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項３】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、扇形の断面を有する、請求項１に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項４】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、蒸発したターゲット媒体を凝縮させるための複数の凝縮バー（１１８）をさらに含む、請求項１に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項５】
前記複数の凝縮バー（１１８）は、円形の断面を有する、請求項４に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項６】
前記複数の凝縮バー（１１８）および前記ターゲット本体（２８）は、同じ材料で作製される、請求項４に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項７】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、蒸発したターゲット媒体を凝縮させるための複数の微細構造（１２２）を含む、請求項１に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項８】
後壁面に結合された複数の冷却剤マイクロチャネル（１３４）を含むヒートシンク（１３２）をさらに含む、請求項１に記載のターゲット本体（２８）。
【請求項９】
同位体生成システム（１０）であって、
加速器（１２）と、
前記加速器に近接して配置されたターゲットシステム（２６）と、を含み、前記ターゲットシステム（２６）は、
前記加速器に近接して配置されたターゲット本体（２８）であって、
第１の表面積（９１、１１３）を有する第１のチャンバ（９０、１１４）と、前記第１の表面積（９１、１１３）より大きな第２の表面積（９３）を有する第２のチャンバ（９２、１１６）と、を備えるターゲットチャンバ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）を含み、前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体（９４）を保持するように構成される、ターゲット本体（２８）と、
前記ターゲット本体（２８）に結合され、放射能を生成するように構成された構成要素と、を含む、同位体生成システム（１０）。
【請求項１０】
前記第１のチャンバ（９０、１１４）は、第１の容積を有し、前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、前記第１の容積より大きな第２の容積を有する、請求項９に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１１】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、扇形の断面を有する、請求項９に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１２】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、蒸発したターゲット媒体を凝縮させるための複数の凝縮バー（１１８）を含む、請求項９に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１３】
前記複数の凝縮バー（１１８）は、円形の断面を有する、請求項１２に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１４】
前記複数の凝縮バー（１１８）および前記ターゲット本体（２８）は、同じ材料で作製される、請求項１２に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１５】
前記第２のチャンバ（９２、１１６）は、蒸発したターゲット媒体を凝縮させるための複数の微細構造（１２２）を含む、請求項９に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１６】
前記ターゲット本体（２８）は、後壁面に結合された複数の冷却剤マイクロチャネル（１３４）を含むヒートシンク（１３２）をさらに含む、請求項９に記載の同位体生成システム（１０）。
【請求項１７】
同位体生成システム（１０）を動作させるための方法であって、
荷電粒子ビームを加速器からターゲットシステム（２６）のターゲット本体（２８）内に形成されたターゲットチャンバ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）に導くステップと、
前記ターゲット本体（２８）に結合された構成要素を介して放射能を生成するステップと、
前記荷電粒子ビームを前記ターゲットチャンバ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）の第１のチャンバ（９０、１１４）内に保持された液体ターゲット媒体（９４）に集束させるステップと、
前記荷電粒子ビームの集束に応答して前記液体ターゲット媒体（９４）を蒸発させるステップと、
蒸発したターゲット媒体を前記ターゲットチャンバ（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）の第２のチャンバ（９２、１１６）内で凝縮させるステップであって、前記第１のチャンバ（９０、１１４）は第１の表面積（９１、１１３）を有し、前記第２のチャンバ（９２、１１６）は前記第１の表面積（９１、１１３）よりも大きい第２の表面積（９３、１１５）を有する、ステップと、
凝縮されたターゲット媒体を前記第１のチャンバ（９０、１１４）に導くステップと、を含む方法。
【請求項１８】
蒸発したターゲット媒体を凝縮させるステップは、前記凝縮されたターゲット媒体の複数の液滴を形成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
蒸発したターゲット媒体を凝縮させるステップは、前記蒸気チャンバ内に設けられた複数の凝縮バー（１１８）を介して前記凝縮されたターゲット媒体の複数の液滴を形成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
蒸発したターゲット媒体を凝縮させるステップは、前記蒸気チャンバ内の複数の微細構造（１２２）を介して前記凝縮されたターゲット媒体の複数の液滴を形成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ターゲット本体（２８）の後壁面に結合されたヒートシンク（１３２）の複数のマイクロチャネルを介して冷却剤を循環させるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、一般に、同位体生成システムに関し、より詳細には、同位体生成システムのターゲット本体に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性同位元素（「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、ならびに医学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。放射性同位元素を生成するシステムは、通常、粒子ビームを生成する粒子加速器を含む。粒子加速器は、ターゲットチャンバ内のターゲット材料に向けてビームを導く。場合によっては、ターゲット材料は、富化された水などの液体（「開始液体」とも呼ばれる）である。放射性同位体は、粒子ビームがターゲットチャンバ内の開始液体に入射すると、核反応によって生成される。
【０００３】
フッ素−１８（１８Ｆ）は、医療用途、たとえば、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）に使用される基本的な生成物である。１８Ｆに対する需要が増加しており、１８Ｆの生成量を上げるためにはより高いビーム電流が必要である。より高いビーム電流の使用に関連する１つの制限は、ターゲット本体における熱伝達が不十分であることである。換言すれば、１８Ｆの生成を増加させる問題は、既存の水ターゲットが不十分な熱伝達によってより高いビーム電流を受け取ることができないことである。具体的には、キロワットのビーム出力が水ターゲットのより小さな体積（数ミリリットル）に投棄される。富化された水の量を増加させると、ターゲットのサイズが増加し、富化された水のコストが増加する。
【０００４】
同位体生成システムのための強化されたターゲット本体が必要である。
【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２０１４／３６２９６４号明細書
【発明の概要】
【０００６】
例示的な一実施形態によれば、同位体生成システムのためのターゲットシステムのターゲット本体が開示される。ターゲット本体は、第１の表面積を有する第１のチャンバと、第１の表面積より大きい第２の表面積を有する第２のチャンバと、を有するターゲットチャンバを含む。第１のチャンバは、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体を保持するように構成される。構成要素は、ターゲット本体に結合され、放射能を生成するように構成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態によれば、同位体生成システムが開示される。同位体生成システムは、加速器と、加速器に近接して配置されたターゲットシステムと、を含む。ターゲットシステムは、第１の表面積を有する第１のチャンバと、第１の表面積より大きい第２の表面積を有する第２のチャンバと、を含むターゲットチャンバを有するターゲット本体を含む。第１のチャンバは、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体を保持するように構成される。構成要素は、ターゲット本体に結合され、放射能を生成するように構成される。
【０００８】
別の例示的な実施形態によれば、同位体生成システムを動作させるための方法が開示される。本方法は、加速器から荷電粒子ビームをターゲットシステムのターゲット本体に形成されたターゲットチャンバに導くステップと、ターゲット本体に結合された構成要素を介して放射能を生成するステップと、を含む。本方法は、荷電粒子ビームをターゲットチャンバの第１のチャンバ内に保持された液体ターゲット媒体に集束させるステップと、荷電粒子ビームの集束に応答して液体ターゲット媒体を蒸発させるステップと、をさらに含む。本方法はまた、蒸発したターゲット媒体をターゲットチャンバの第２のチャンバ内で凝縮させるステップと、凝縮されたターゲット媒体を第１のチャンバに導くステップと、を含む。第１のチャンバは第１の表面積を有し、第２のチャンバは第１の表面積よりも大きい第２の表面積を有する。
【０００９】
本発明のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な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】例示的な実施形態によるターゲットシステムの分解斜視図である。
【図３】例示的な実施形態によるターゲットシステムの側面図である。
【図４】例示的な実施形態によるターゲット本体の正面斜視図である。
【図５】別の例示的な実施形態によるターゲット本体の斜視図である。
【図６】別の例示的な実施形態による第２のチャンバの一部の概略図である。
【図７】別の例示的な実施形態による第２のチャンバの一部の概略図である。
【図８】図４の実施形態によるヒートシンクの斜視図である。
【図９】例示的な実施形態によるビーム電流対蒸気体積比の変化のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の特定の実施形態によれば、同位体生成システムのためのターゲットシステムのターゲット本体が開示される。ターゲット本体は、第１の表面積を有する第１のチャンバと、第１の表面積より大きな第２の表面積を有する第２のチャンバと、を含むターゲットチャンバを含む。第１のチャンバは、荷電粒子ビームによるボンバードメントのための液体ターゲット媒体を保持するように構成される。ターゲット本体は、ターゲット本体に結合され、放射能を生成するように構成された構成要素をさらに含む。特定の実施形態によれば、例示的なターゲット本体を有する同位体生成システムが開示される。別の特定の実施形態によれば、同位体生成システムを動作させるための方法が開示される。
【００１２】
例示的なターゲットチャンバは、凝縮面積の拡大および滴状凝縮によって、蒸発したターゲット媒体の凝縮冷却を増加させる。熱伝達率が向上し、ビーム電流が増加し、その結果、フッ素１８（１８Ｆ）の生成量が増加する。
【００１３】
図１は、例示的な一実施形態による、イオン源システム１４と、電界システム１６と、磁界システム１８と、真空システム２０と、を含む粒子加速器１２（たとえば、アイソクロナスサイクロトロン）を有する同位体生成システム１０のブロック図である。磁界システム１８および電界システム１６は、荷電粒子の粒子ビーム２２を生成するために相互作用するそれぞれの場を生成する。一実施形態では、粒子加速器１２はサイクロトロンであってもよいが、他の実施形態は、荷電粒子ビームを生成するために異なるタイプの粒子加速器を使用してもよい。
【００１４】
同位体生成システム１０は、抽出システム２４と、それぞれのターゲット媒体（図示せず）を有する１つまたは複数のターゲット本体２８を含むターゲットシステム２６と、をさらに含む。ターゲットシステム２６は、粒子加速器１２に近接して配置される。粒子ビーム２２は、粒子加速器１２から抽出システム２４を通り、ビーム輸送経路３０に沿ってターゲットシステム２６に導かれる。ターゲット媒体に粒子ビーム２２が照射されると、ターゲット媒体は核反応によって放射性同位元素を生成する。さらに、１つまたは複数のターゲット本体２８内に熱エネルギーを生成することもできる。
【００１５】
図示する実施形態では、同位体生成システム１０は、ターゲット媒体が配置されるそれぞれのターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを有する複数のターゲット本体２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃを含む。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２２が異なる生成セッションのために異なるターゲット媒体に入射するように、粒子ビーム２２に対してターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃをシフトすることができる。別の実施形態では、粒子加速器１２および抽出システム２４は、粒子ビーム２２をただ１つの経路に沿って導くだけでなく、ターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃごとの固有の経路に沿って粒子ビーム２２を導くことができる。さらに、ビーム輸送経路３０は、粒子加速器１２からターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃまで実質的に直線状であってもよいし、あるいはビーム輸送経路３０は、粒子加速器１２からターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃまで実質的に直線状であってもよい。たとえば、ビーム輸送経路３０に沿って配置された磁石（図示せず）は、異なる経路に沿って粒子ビーム２２を方向転換するように構成することができる。
【００１６】
同位体生成システム１０は、医学的な撮像、研究、および治療に使用できる放射性同位元素（「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が、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できる。核医学（ＮＭ）撮像または陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像用途などの医療目的で使用される場合には、放射性同位体は「トレーサ」と呼ばれることがある。例として、同位体生成システム１０は、１８Ｆ同位体などの液体形態の同位体を形成するためのプロトンを生成することができる。別の例では、同位体生成システムを用いて１３Ｎ同位体を生成することができる。そのような同位体を生成するために使用されるターゲット媒体は、富化した１８Ｏの水または１６Ｏの水であってもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態では、負の水素イオンが加速され、粒子加速器１２を通って抽出システム２４に導かれる。次いで、負の水素イオンは、抽出システム２４のストリッピングフォイル（図１には示さず）に当たって、それによって一対の電子を除去し、正イオンの粒子１Ｈ＋を生成することができる。代替的な実施形態では、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。このような別の実施形態では、抽出システム２４は、粒子ビームをターゲットチャンバ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに導く電界を生成する静電偏向器を含むことができる。
【００１８】
同位体生成システム１０はまた、荷電粒子を所定のエネルギーレベルまで加速するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、荷電粒子は、約１８ＭｅＶ以下のエネルギーに加速される。他の実施形態では、同位体生成システム１０は、荷電粒子を約１６．５ＭｅＶ以下のエネルギーに加速する。いくつかの他の実施形態では、荷電粒子は、１００ＭｅＶ、５００ＭｅＶまたはそれ以上のエネルギーまで加速される。同位体生成システム１０は、同位体を、医用撮像または治療に使用するための個々の用量などの、おおよその量またはバッチで生成することができる。
【００１９】
図示する実施形態では、同位体生成システム１０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、冷却流体を様々な構成要素に輸送する冷却システム３４をさらに含む。同位体生成システム１０は様々な構成要素の動作を制御するために技術者によって使用され得る制御システム３６をさらに含む。制御システム３６は、粒子加速器１２およびターゲットシステム２６に近接して位置する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。同位体生成システム１０はまた、粒子加速器１２およびターゲットシステム２６のための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。
【００２０】
図２は、例示的な実施形態による、共に組み立てられ得る様々な構成要素を示すターゲットシステム２６の分解斜視図である。しかしながら、本明細書に示され記述された構成要素は例示的なものにすぎず、ターゲットシステム２６は他の構成に従って構成されてもよい。ターゲットシステム２６は、ビーム導管３８と、ビーム導管３８に結合されるように構成されたターゲットハウジング４０と、を含む。ビーム導管３８は、ビーム輸送経路３０（図１に示す）を取り囲んでいる。ターゲットハウジング４０は、複数のハウジング部分４２、２８、４４を含む。ハウジング部分４２は、ビーム導管３８に結合されるように構成された先導ハウジング部分と呼ばれる。ハウジング部分２８は、ターゲット本体とも呼ばれ、ハウジング部分４４は、トレーリングハウジング部分と呼ばれる。図示していないが、ターゲットシステム２６は、放射性同位元素を含む液体ターゲット媒体を送達して除去する流体システムに結合される。
【００２１】
ターゲットシステム２６は、２つの取り付け部材４６、４８およびカバープレート５０をさらに含む。ハウジング部分４２、２８、４４、取り付け部材４６、４８、およびカバープレート５０は、同じ材料で作製されてもよく、あるいは異なる材料で製造されてもよい。たとえば、ハウジング部分４２、２８、４４、取り付け部材４６、４８、およびカバープレート５０は、アルミニウム、鋼、タングステン、ニッケル、銅、鉄、ニオブなどを含む金属または合金で作製されてもよい。いくつかの実施形態では、様々な構成要素の材料は、材料の熱伝導率および／または放射線を遮蔽する材料の能力に基づいて選択することができる。様々な構成要素は、様々な開口部、凹部、通路、またはキャビティなどの本明細書に開示される動作機構を含むように、成形、ダイカスト、および／または機械加工されてもよい。いくつかの実施形態では、様々な構成要素は、積層造形法によって作製されてもよい。
【００２２】
図示する実施形態では、ハウジング部分４３、２８、４４および取り付け部材４６、４８は、それぞれの構成要素を通って延在する通路５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６を含む。取り付け部材４６を通って延在する通路は図示していない。キャビティ６８は、ターゲット本体２８の厚さ全体を貫通して延在してもよい。他の実施形態では、キャビティ６８は、限定された深さだけターゲット本体２８内に延在する。窓７０はキャビティ６８へのアクセスを提供する。ターゲットシステム２６は、通路５２、６６のそれぞれの開口部７６、７８に挿入されるように構成されたノズルまたはバルブ７２、７４を含む。さらに、ノズルまたはバルブ８０、８２は、ターゲット本体２８のそれぞれの開口部に挿入されるように構成されている。
【００２３】
ターゲットシステム２６は、複数のシール部材８４および留め具８６をさらに含む。シール部材８４は、構成要素間の界面を封止するように構成され、ターゲットシステム２６内の所定の圧力（たとえば、通路５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６によって形成された流体回路）を維持し、周囲環境からの汚染を防止し、かつ／または流体が周囲環境に漏出するのを防止する。留め具８６は、様々な構成要素を互いに固定する。さらに、ターゲットシステム２６は、少なくとも１つのフォイル構成要素８８を含むことができる。粒子ビームは、フォイル部材８８に入射して放射能を生成するように構成される。
【００２４】
図３は、例示的な実施形態によるターゲットシステム２６の側面図である。ターゲットシステム２６が完全に構築されると、ターゲット本体２８は、ハウジング部分４２、４４の間に挟まれ、ターゲットキャビティ６８（図２に示す）が閉じられてターゲットチャンバ（図３には図示せず）を形成する。ビーム導管３８は、ハウジング部分４２に結合されており、粒子ビームを受け取り、粒子ビームをターゲットチャンバに送るように構成される。ターゲットハウジング４０が構成されると、通路５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６（図２に示す）は、作動流体（たとえば、水などの冷却流体）をターゲットハウジング４０を通って導き、熱エネルギーを吸収し、熱エネルギーをターゲットハウジング４０から移動させる。流入する流体は、ノズル７２を通って流入し、ノズル７４を通って流出する。
【００２５】
図４を参照すると、例示的な実施形態によるターゲット本体２８の正面斜視図が示されている。図示する実施形態では、ターゲット本体２８の１つのターゲットチャンバ３２Ａが示されている。ターゲットチャンバ３２Ａは、第１の表面積９１を有する第１のチャンバ９０と、第１の表面積９１より大きい第２の表面積９３を有する第２のチャンバ９２と、を含む。第１のチャンバ９０は、荷電粒子ビーム２２（図１に示す）によるボンバードメントのための液体ターゲット媒体９４を保持するように構成される。第１のチャンバ９０は、荷電粒子ビームを液体ターゲット媒体９４に通過させながら、液体ターゲット媒体９４を加速器内の真空から隔離するための窓９６をさらに有する。
【００２６】
図示する実施形態では、第２のチャンバ９２は、扇形の断面を有する。具体的には、第１のチャンバ９０は第１の容積を有し、第２のチャンバ９２は第１の容積より大きな第２の容積を有する。一実施形態では、第１のチャンバ９０は２２％の体積分率を有し、第２のチャンバ９２は７８％の体積分率を有する。例示的な実施形態によれば、荷電粒子ビームは加速器から第１のチャンバ９０に導かれる。放射能は、ターゲット本体２８に結合されたフォイル構成要素を介して生成される。荷電粒子ビームは、第１のチャンバ９０に保持された液体ターゲット媒体９４に集束され、荷電粒子ビームの集束に応答して液体ターゲット媒体９４を蒸発させる。その後、蒸発したターゲット媒体９８は、冷却剤を用いた冷却によってターゲットチャンバ３２Ａの第２のチャンバ９２内で凝縮され、次に凝縮されたターゲット媒体１００が第１のチャンバ９０に導かれる。他の実施形態では、第２のチャンバ９２の形状は、用途に応じて変化してもよい。
【００２７】
前述したように、より高いビーム電流の使用に関連する１つの制限は、従来のターゲット本体における熱伝達が不十分であることである。換言すれば、１８Ｆの生成を増加させる問題は、従来の水ターゲットが不十分な熱伝達によってより高いビーム電流を受け取ることができないことである。本発明の実施形態によれば、第２のチャンバ９２は、より高い凝縮接触面積を提供して、蒸気対液体比の増加をもたらすように設計される。ここで注目すべきは、第２のチャンバ９２の凝縮接触面積の増大に伴い、ターゲット本体２８の冷却能力が増大することである。
【００２８】
図５を参照すると、別の例示的な実施形態によるターゲット本体１１０の斜視図が示されている。図示する実施形態では、ターゲット本体１１０は、実質的に楕円形の断面を有するターゲットチャンバ１１２を含む。ターゲットチャンバ１１２は、第１の表面積１１３を有する第１のチャンバ１１４と、第１の表面積１１３より大きい第２の表面積１１５を有する第２のチャンバ１１６と、を含む。第２のチャンバ１１６は、具体的には、蒸発したターゲット媒体の凝縮を促進するための複数の凝縮バー１１８を含む。図示する実施形態では、複数の凝縮バー１１８は、円形の断面を有する。他の実施形態では、凝縮バー１１８の数、凝縮バー１１８間の間隔、凝縮バー１１８の寸法および形状は、用途に応じて変化してもよい。一実施形態では、複数の凝縮バー１１８およびターゲット本体１１０は、同じ材料で作られる。別の実施形態では、複数の凝縮バー１１８およびターゲット本体は、異なる材料で作られる。
【００２９】
荷電粒子ビームは、第１のチャンバ１１４内の液体ターゲット媒体に集束され、荷電粒子ビームの集束に応答して液体ターゲット媒体が蒸発する。その後、蒸発したターゲット媒体がターゲットチャンバ１１２の第２のチャンバ１１６内で凝縮され、次に凝縮されたターゲット媒体が第１のチャンバ１１４に導かれる。
【００３０】
本発明の実施形態によれば、第２のチャンバ１１６には、より高い蒸気凝縮接触面積を提供する複数の凝縮バー１１８が設けられ、蒸気対液体比の増加をもたらす。ここで注目すべきは、第２のチャンバ１１６の凝縮接触面積の増大に伴い、ターゲット本体１１０の冷却能力が増大することである。
【００３１】
図６を参照すると、別の例示的な実施形態による第２のチャンバの一部１２０の概略図が示されている。第２のチャンバの一部１２０は、内面１２４上に形成された複数の微細構造１２２を含む。図示する実施形態では、複数の微細構造１２２は、蒸発したターゲット媒体の凝縮を促進するための複数の微細突起を含む。微細突起の数、形状、配向間隔、および寸法は、用途に応じて変化してもよい。複数の微細構造１２２は、レーザ微細加工またはリソグラフィによって形成することができる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、微細構造１２２の提供は、熱伝達係数を高め、それによって蒸発したターゲット媒体の滴状凝縮が生じる。一実施形態では、微細構造１２２は、１０〜２０マイクロメートル程度であってもよい。微細構造１２２がない従来のシステムでは、蒸発したターゲット媒体の膜状凝縮が生じる。
【００３３】
図７を参照すると、別の例示的な実施形態による第２のチャンバの一部１２６の概略図が示されている。第２のチャンバの一部１２６は、内面１３０上に形成された複数の微細構造１２８を含む。図示する実施形態では、複数の微細構造１２８は、蒸発したターゲット媒体の凝縮を促進するための複数の微細溝を含む。微細溝の数、形状、配向間隔、および寸法は、用途に応じて変化してもよい。複数の微細構造１２８は、レーザ微細加工またはリソグラフィによって形成することができる。
【００３４】
図８は、図４の実施形態によるヒートシンク１３２の斜視図を示す。ヒートシンク１３２は、ターゲット本体２８の後壁面１３６に結合された複数の冷却剤マイクロチャネル１３４を含む。冷却剤１３８は、第２のチャンバ９２の凝縮冷却を助けるために、ヒートシンク１３２の複数のマイクロチャネル１３４を介して循環される。
【００３５】
図９は、例示的な実施形態による、ビーム電流（Ｙ軸で示す）対蒸気体積比（Ｘ軸で示す）の変化のグラフである。ここで、蒸気体積比は、第１のチャンバの体積分率に対する第２のチャンバの体積分率と呼ばれることに留意されたい。曲線１４０は、ターゲットチャンバの壁温度４０℃での蒸気体積比に対するビーム電流の変化を示す。曲線１４２は、ターゲットチャンバの壁温度６０℃での蒸気体積比に対するビーム電流の変化を示す。曲線１４４は、ターゲットチャンバの壁温度１００℃での蒸気体積比に対するビーム電流の変化を示す。曲線１４０、１４２、１４４を参照すると、ビーム電流は、蒸気体積比の増加およびターゲットチャンバの壁温度の減少と共に増加することに留意されたい。
【００３６】
本明細書で説明する実施形態によれば、凝縮冷却は、第２のチャンバの凝縮面積を拡大し、蒸発したターゲット媒体を滴状凝縮させることによって強化される。凝縮面積は、第２のチャンバの表面積、容積を増加させることによって、および／または第２のチャンバ内に複数の凝縮バーを設けることによって増加する。熱伝達係数は、第２のチャンバ内に微細構造を設けることによって向上する。蒸発したターゲット媒体の凝縮冷却の強化により、より高いビーム電流が容易になり、１８Ｆの生成量が増加する。
【００３７】
本発明の特定の特徴だけを本明細書に図示し記載しているが、多くの改変および変形が当業者に想到されるであろう。したがって、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の要旨に含まれるこのようなすべての改変および変形を包含することを意図していると理解すべきである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  同位体生成システム
１２  粒子加速器
１４  イオン源システム
１６  電界システム
１８  磁界システム
２０  真空システム
２２  荷電粒子ビーム
２４  抽出システム
２６  ターゲットシステム
２８  ハウジング部分／ターゲットチャンバ
２８Ａ  ターゲット本体
２８Ｂ  ターゲット本体
２８Ｃ  ターゲット本体
３０  ビーム輸送経路／ビーム通路
３２Ａ  ターゲットチャンバ
３２Ｂ  ターゲットチャンバ
３２Ｃ  ターゲットチャンバ
３４  冷却システム
３６  制御システム
３８  ビーム導管
４０  ターゲットハウジング
４２  ハウジング部分
４３  ハウジング部分
４４  ハウジング部分
４６  取り付け部材
４８  取り付け部材
５０  カバープレート
５２  通路
５４  通路
５６  通路
５８  通路
６０  通路
６２  通路
６４  通路
６６  通路
６８  キャビティ
７０  窓
７２  ノズル／バルブ
７４  ノズル／バルブ
７６  開口部
７８  開口部
８０  バルブ
８２  バルブ
８４  シール部材
８６  留め具
８８  フォイル構成要素／フォイル部材
９０  第１のチャンバ
９１  第１の表面積
９２  第２のチャンバ
９３  第２の表面積
９４  液体ターゲット媒体
９６  窓
９８  ターゲット媒体
１００  ターゲット媒体
１１０  ターゲット本体
１１２  ターゲットチャンバ
１１３  第１の表面積
１１４  第１のチャンバ
１１５  第２の表面積
１１６  第２のチャンバ
１１８  凝縮バー
１２０  一部
１２２  微細構造
１２４  内面
１２６  一部
１２８  微細構造
１３０  内面
１３２  ヒートシンク
１３４  冷却剤マイクロチャネル
１３６  後壁面
１３８  冷却剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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