(57)【要約】放射性同位元素の生成に用いられる線形加速器からの電子線のための出口窓が提供される。出口窓は、一端が電子線の移動ために形成された真空室に作用的に接続可能な円筒状チャネルと、チャンネルの他端が作用的に接続可能なドーム状皿形鏡板とを有し、ドーム状皿形鏡板は、電子線の通過のために形成された凸状クラウンを有する凸部を含み、ドーム状皿形鏡板のジオメトリは、凸状クラウンの周囲及び円筒状チャンネル内の真空を循環する冷媒に起因する圧力応力に耐えられるように、また出射窓を形成する材料の疲労限度を下回るような冷媒圧縮応力とパルス電子線熱応力との組み合わせを維持するように調整される。
2020514728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性同位元素の生成のために使用される線形加速器からの電子線のための出射窓であって、
一端が電子線の移動のために形成された真空室に作用的に接続可能な円筒状チャンネルと、
チャンネルの他端が作用的に接続可能なドーム状皿形鏡板と、を含み、
ドーム状皿形鏡板は、電子線の通過のために形成された凸状クラウンを有する凸部を有し、ドーム状皿形鏡板のジオメトリは、凸状クラウンの周囲及び円筒状チャンネル内を循環する冷媒によって引き起こされる圧力応力に耐え得るように、また熱応力と圧力応力との組み合わせが出射窓を形成する材料の疲労限度を下回るように調整されることを特徴とする出射窓。
【請求項２】
ドーム状皿形鏡板は、楕円面プロフィールを有することを特徴とする請求項１に記載の出射窓。
【請求項３】
ドーム状皿形鏡板は、球面プロフィールを有することを特徴とする請求項１に記載の出射窓。
【請求項４】
ドーム状皿形鏡板は、円筒状チャンネルの直径の１２５％から８０％の凹状クラウン半径を有することを特徴とする請求項３に記載の出射窓。
【請求項５】
ドーム状皿形鏡板は、１２ｍｍの凹状クラウン半径を有することを特徴とする請求項３に記載の出射窓。
【請求項６】
ドーム状皿形鏡板は、円筒状チャンネルの直径の３０％から６％のインナーナックル半径を有することを特徴とする請求項３に記載の出射窓。
【請求項７】
ドーム状皿形鏡板は、２．７ｍｍのインナーナックル半径を有することを特徴とする請求項３に記載の出射窓。
【請求項８】
凸状クラウンは、円形あるいは概してオーバル形に形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項９】
凸状クラウンは、複数個の隆起部を含み、各隆起部は、凸状クラウンが外側へ延びるにつれて小さくなる直径を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１０】
出射窓は、単一の一体ピースであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１１】
出射窓は、ベリリウム、銅、スチール、ステンレススチール、チタン、前述のもののいずれかの合金、あるいは前述したもののいずれかの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１２】
出射窓は、Ti-6Al-4Vを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１３】
円筒状チャンネルは、６−１０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１４】
円筒状チャンネルは、１０−２０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１５】
線形加速器は、少なくとも１０MeVから約５０MeVのエネルギーを有する電子線を生成することが可能であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１６】
線形加速器は、少なくとも５kWの電力から約１５０kWの電力を有する電子線を生成することが可能であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１７】
凸状クラウンを通過する電子線は、少なくとも３０MeVのエネルギーを有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１８】
窓は、窓フランジに脱着可能に取り付け可能であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項１９】
冷媒に起因する圧力応力と出射窓のパルス電子線加熱に起因する熱応力との組み合わせは、出射窓の疲労限度以下に保たれることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２０】
冷媒及び真空に起因する差圧による圧力応力は、電子線による加熱に起因する出射窓の引張り応力を部分的に相殺することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２１】
出射窓は、０.１５ｍｍから０.７５ｍｍミリに及ぶ種々の厚さを有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２２】
冷媒及び真空によって引き起こされる差圧は、少なくとも６９０kPaであることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２３】
線形加速器は、１−６００ヘルツで電子線をパルス発振することができることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２４】
出射窓は、コンバータターゲットホルダー内にフィットするように形成されることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２５】
出射窓は、生成ターゲット冷却チューブ内にフィットするように形成されることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２６】
コンバータターゲットホルダーは、タンタル（Ta）を保持することを特徴とする請求項２４に記載の出射窓。
【請求項２７】
放射性同位体は、モリブデン−９９（99Mo）を含むことを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２８】
出射窓は、コンフラット（登録商標）型ナイフエッジ真空シーリング法を用いてメイティングフランジに取り付け可能であることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項２９】
出射窓は、溶接あるいはろう付けを用いて取り付け可能であることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項３０】
ジオメトリは、出射窓が、電子線によって引き起こされる熱応力によって外側へ曲がると共に圧力応力によって内側へ曲がるのを許容することを特徴とする請求項１乃至２９のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項３１】
凸状クラウンは、少なくとも０.３５ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項３２】
凸状クラウンは、約０．１５ｍｍから約０．７５ｍｍの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項１乃至３０のいずれか一項に記載の出射窓。
【請求項３３】
ここに開示されたあらゆる特徴、特徴の組み合わせ及び／又は特徴の副次的組み合わせを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
ここに開示されたあらゆる特徴、特徴の組み合わせ及び／又は特徴の副次的組み合わせを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１７年１月２６日に提出された米国特許仮出願第６２/４５０,９３５号に引用された全てを含む利益を請求するものである。
【０００２】
本発明は、同位体生成に用いられる電子線出射窓に関する。
【背景技術】
【０００３】
核医学診断法で放射性トレーサとして使用される99Mo/99mTcのような、商用放射性同位元素が核分裂ベースのプロセスを用いて生成される。例えば、99Moは、高濃縮された235Uの核分裂から得ることができる。
【０００４】
核拡散の懸念及び商用放射性同位元素を生成する原子力発電所の操業停止から、核分裂を用いずに商用放射性同位元素を生成する代替システムと方法が使用されている。
【０００５】
そのような方法の１つは、１つ以上の反応プロセスを通してターゲット材料内で核反応を引き起こす高エネルギー線形電子加速器の使用である。モリブデン-９９を生成するこの方法の使用及びこの方法からモリブデン-９９を生成するシステムは、その全てがここに引用されたPCT/CA2014/050479及びPCT/CA2015/050473に開示されている。
【０００６】
線形電子加速器から取り出された高エネルギー電子線は、様々な核反応を使用する原子核レベルで物質的な処理（転位あるいは変換）に使用することができる。ある元素の同位体は、この方法で生成することができる。線形加速器を真空雰囲気中（即ち、真空下）で作動させる必要があり、また、処理されて加工された材料を、いくつかの核反応及び相互作用によって発生した熱を放出するために冷却する必要があるとき、適切な電子線出射窓は、２つの環境を分離することが要求される。
【０００７】
いくつかの強力な電子線出射窓は、層、コーティング及び支持構造の多くのバリエーションを有する薄い金属フォイルデザインである。薄いフォイルは、例えば、電子線が窓の向こう側へスイープすることを許容するように窓のサイズを増大させるため、窓によって電子線の減衰量を減少させるため、及び窓自身の原子核の相互作用を減少させるため、のような種々の用途に使用される。
【０００８】
線形加速器が小さい軸パルス電子線を生成するとき、電子線のスイーピングは、処理量の増大を可能にし、且つ窓フォイル上のホットスポットを減少させる。電子線の減衰は、全てが窓の厚さに比例し、下流の放射線シャワー、力学的熱応力、及び潜在的な冷却変化を引き起こす、窓による損失率及び原子核の相互作用を生じ、多くの電子処理技術にとって有害である。
【０００９】
フォイルデザインが、現在のより低いエネルギー、非核反応生成、電子線処理要求を満たすように進化する間、それらは、制動放射線の放射線シャワーを利用した高エネルギー電子線同位体生成のためにデザインされなかった。
【００１０】
フォイル窓が薄い構造物である傾向があるとき、それらは、窓を介した高い差圧に耐えることができない。殆どの電子線処理は、吸収出力密度が十分に低いとき、ターゲット媒体を制冷却あるいは加圧冷却することなく行われる。フォイルは、パルス電子線に起因する高い力学的熱誘起応力により、疲労破壊を起こす。
【００１１】
従って、前述した及びその他の欠点の少なくとも一部に対処して解決することが切望されている。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の一態様によれば、放射性同位元素を生成する用途で、線形加速器から出射された電子線のための出射窓を提供する。出射窓は、一端部が電子線の移動のために形成された真空室に、他端部がドーム状皿形鏡板に、作用的に接続可能な円筒状チャンネルを含み、電子線が通過するように形成された凸状クラウンを有する凸部を含む皿形鏡板において、ドーム状皿形鏡板のジオメトリは、凸状クラウンの周囲及び円筒状チャンネル内の真空を循環する冷媒によって引き起こされる圧力応力に耐えるように、また出射窓を形成する材料の疲労限度を下回る熱応力と圧力応力との組み合わせ応力を維持するように調整される。
【００１３】
いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、楕円面プロフィールを有する。いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、球面プロフィールを有する。
【００１４】
いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、円筒状チャンネルの直径の１２５％から８０％の凹状クラウン半径を有する。いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、円筒状チャンネルの直径の２０％から４０％のインナーナックル半径を有する。いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、１２ｍｍの凹状クラウン半径を有する。いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、２.７ｍｍのインナーナックル半径を有する。
【００１５】
いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板は、円筒状チャンネルの直径の３０％から６％のインナーナックル半径を有する。
【００１６】
いくつかの態様において、凸状クラウンは、円形あるいは略オーバル形に形成される。いくつかの態様において、凸状クラウンは、複数個の隆起部を含み、各隆起部は、外側へ延びる凸状クラウンよりも小さい直径を有する。
【００１７】
いくつかの態様において、出射窓は、単一の一体ピースである。
【００１８】
いくつかの態様において、出射窓は、ベリリウム、銅、スチール、ステンレススチール、チタン、合金あるいは前述のもののいずれか、あるいは前述のもののいずれかの組み合わせによって構成される。いくつかの態様において、出射窓は、Ti-6A1-4Vによって構成される。
【００１９】
いくつかの態様において、円筒状チャンネルは、６−１０ｍｍの直径を有する。いくつかの態様において、円筒状チャンネルは、１０−２０ｍｍの直径を有する。
【００２０】
いくつかの態様において、線形加速器は、少なくとも１０MeVから約５０MeVのエネルギーを有する電子線を生成することができる。いくつかの態様において、線形加速器は、少なくとも5kWから150kWの電力を有する電子線を生成することができる。いくつかの態様において、凸状クラウンを通過する電子線は、少なくとも30MeVのエネルギーを有する。
【００２１】
いくつかの態様において、出射窓は、ウインドウフランジに脱着可能に取り付けられる。
【００２２】
いくつかの態様において、冷媒による圧力応力と出射窓のパルス電子線加熱による熱応力とを組み合わせた応力は、出射窓の疲労限度を下回るように保持される。いくつかの態様において、冷媒及び真空が引き起こす差圧による圧力応力は、電子線による加熱が引き起こす出射窓の引張り応力を部分的に相殺する。
【００２３】
いくつかの態様において、凸状クラウンは、約０.１５ｍｍから約０.７５ｍｍの厚さを有する。いくつかの態様において、凸状クラウンは、約０.３５ｍｍの厚さを有する。いくつかの態様において、冷媒及び真空が引き起こす差圧は、少なくとも690kPaである。いくつかの態様において、冷媒及び真空が引き起こす差圧は、１００kPaから２０００kPaの間である。
【００２４】
いくつかの態様において、線形加速器は、電子線を１-６００ヘルツでパルス発振することができる。
【００２５】
いくつかの態様において、出射窓は、コンバータターゲットホルダーに合わせて形成される。いくつかの態様において、出射窓は、生成ターゲット冷却チューブに合わせて形成される。
【００２６】
いくつかの態様において、コンバータターゲットホルダーは、チタン（Ta）ターゲットディスクを有する。いくつかの態様において、放射性同位体は、モリブデン-９９（99Mo）を含む。
【００２７】
いくつかの態様において、出射窓は、コンフラット（登録商標）型ナイフエッジ真空シーリング法を用いるメイティングフランジに取り付け可能である。いくつかの態様において、出射窓は、溶接あるいはろう付けを用いて取り付け可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の態様の特徴及び利点は、添付された組み合わせと共に、以下の詳細な説明により明白となるであろう。
【図１】（Ａ）は、本開示の一実施形態における出射窓の背面図である。（Ｂ）は、（図１Ａ）の出射窓のＡ−Ａ断面図である。（Ｃ）は、（図１Ａ）の出射窓の斜視図である。
【図２】本開示の一実施形態におけるコンバータターゲットホルダーと関連する冷却部品の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下の説明に置いて、同様の部分は、明細書及び図面の全体にわたって各々に同一の符号を付与する。
【００３０】
以下の説明及びこの中で開示された実施形態は、例示の図解あるいは本発明の原理の特定の形態の例示を以て提供される。これらの例示は、それらの原則及び本発明を説明することを目的に提供されるものであり、限定を目的とするものではない。いくつかの場合、特定の構造及び技術は、本発明を不明瞭にすることがないように、説明されておらず、あるいは詳細に示されていない。
【００３１】
ここに説明された実施形態は、放射性同位元素を生成する用途で使用される線形加速器からの電子線のための出射窓に関連する。出射窓は、一端部が電子線の移動のために形成された真空室に、他端部がドーム状皿形鏡板に、作用的に接続される円筒状チャンネルを含む。ドーム状皿形鏡板は、電子線が通過するように形成された凸状クラウンを有する凸部を含み、ドーム状皿形鏡板のジオメトリは、凸状クラウンの周囲及び円筒状チャンネル内の真空を循環する冷媒によって引き起こされる圧力応力に耐えるように、また出射窓を形成する材料の疲労限度を下回るように、熱応力と圧力応力との組み合わせ応力を維持するように調整される。
【００３２】
元素の同位体は、ガンマ線とも呼ばれる相対論的高エネルギー光子を原子に照射することにより、原子核から中性子を取り出すことで生成される。この処理は、光中性子あるいはガンマ、中性子（γ、η）反応として知られている。入射光子のエネルギーは、典型的に１０と３０との間のメガ電子ボルト（MeV）の、原子の巨大共鳴中性子ピークを利用する。
【００３３】
入射光子は、コンバータターゲットあるいは目標物の高エネルギー電子の相互作用によって生成される。高エネルギー電子は、線形電子加速器から発生する。線形加速器は、キロヘルツ（kHz）レンジまでのパルスレートの、光速に接近する速度で、電子のまとまったパケットを生成する。電子パケットが目標物に衝突すると、放射線シャワーが発達する。このシャワーによって引き起こされる種々の原子核の相互作用において、高エネルギー光子生成は、それらの１つである。
【００３４】
出射窓を通過する電子線は、線形加速器によって生成される。線形加速器は、粒子に、線形光線方向に沿って連続して発振された電位を受けさせて、チャージされた亜原子粒子を加速させる線形粒子加速器である。線形加速器による電子線の発生は、概して以下の要素を必要とする。(i)電子の発生源、典型的に陰極デバイス、(ii)内部への電子の初期注入のための高電圧源、(iii)電子線に要求されるエネルギーに依存する長さの中空パイプ真空室、(iv)パイプの長さ方向に配置された電気的に孤立した複数個の円筒状電極、及び(v)各円筒状電極にエネルギーを付与するための高周波エネルギー源。
【００３５】
線形加速器によって生成された高エネルギー粒子は、ターゲット内で発生する光核反応を引き起こす。いくつかの態様において、光核反応は、光中性子反応を含む。いくつかの態様において、光核反応は、光核分裂反応を含む。いくつかの態様において、光核反応は、光崩壊反応を含む。いくつかの態様において、光核反応は、光中性子、光核分裂、及び光崩壊反応の１つ以上を含む。
【００３６】
図１Ａ乃至図１Ｃに、本開示に関連する出射窓の一実施形態を示す。出射窓10は、一側にドーム状皿形鏡板14が形成されたチャンネル40を含む。ドーム状皿形鏡板14は、凸部20及び22（コーナーナックル）と凹部24及び25（インナーナックル）とを含む。コンバータターゲットホルダーに設置される場合、出射窓10の凸部20及び22は、例えば、Mo100あるいはタンタル（Ta）ターゲット等の、コンバータターゲットホルダーに保持された、ターゲットの冷却に用いられる冷媒に対面する。凹部24及び25は、電子線68が移動するチャンネル40内で真空に対面する。本実施形態において、凸部20及び22は、電子線68が通過し、コーナーナックル22が凸状クラウン28からアウタチャンネル部30へ移行する凸状クラウン28を形成する。凹部24及び25は、電子線68が通過する凹状クラウン32、及び凹状クラウン32からインナーチャンネル部16へ移行するインナーナックル25を含む。
【００３７】
この実施形態において、出射窓10は、外部的に球面形（クラウン半径及びコーナーナックル半径）の断面形状を有する。いくつかの態様において、出射窓10は、外部的に概して半球形あるいは楕円形の断面形状を有する。いくつかの態様において、出射窓10は、コンバータターゲットホルダーにフィットする断面形状を有する。
【００３８】
出射窓10は、コンバータターゲットホルダーに脱着可能に取り付けられる。本実施形態において、出射窓10は、ファスナーチャンネル12を含む。ファスナーは、コンバータターゲットホルダー内に出射窓10を固定するため、ファスナーチャンネル12に挿通される。いくつかの態様において、出射窓10は、コンバータターゲットホルダーに当該出射窓10を固定するためのファスナーを含む。この実施形態において、ファスナーチャンネル12は、円形断面を有する円筒状チャンネルである。他の実施形態において、ファスナーチャンネル12は、異なる断面形状を有するチャンネルを含む。いくつかの態様において、出射窓10は、生成ターゲット冷却チューブ内に固定されるか、あるいは直接溶接することができる。いくつかの態様において、出射窓10は、当業者に知られる方法のいずれかを用いて、コンバータターゲットホルダー内に取り付けることができる。
【００３９】
本実施形態において、ドーム状皿形鏡板14は、クラウン半径及びナックル半径を定義する球面プロフィールを有する。いくつかの態様において、凹状クラウン32は、１２ｍｍの半径を有する。いくつかの態様において、インナーナックル25は、２.７ｍｍの半径を有する。いくつかの態様において、凸状クラウン28は、２４ｍｍの半径を有し、コーナーナックル22は、５.４ｍｍの半径を有する。いくつかの態様において、円筒状チャンネルの直径は、６−１０ｍｍの間である。いくつかの態様において、円筒状チャンネルの直径は、１０−２０ｍｍの間である。
【００４０】
いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板14は、楕円面プロフィールを有する。いくつかの態様において、楕円面プロフィールは、８ｍｍの小内径と１０ｍｍの大内径とを有する。いくつかの態様において、ドーム状皿形鏡板14は、円筒状チャンネルの直径の３０％から６％のインナーナックル半径を有する。
【００４１】
本実施形態において、ドーム状皿形鏡板14のジオメトリは、凸部20及び22の周囲及びチャンネル40内の真空を循環する冷媒によって引き起こされる圧力応力に耐えるように、また材料の疲労限度を下回る圧力と熱との応力の組み合わせを維持するように調整される。出射窓10は、電子線68が、凹状クラウン32、さらに凸状クラウン28を通過するように調整される。コンバータターゲットホルダー60内に配置される場合、冷媒は、出射窓10の凸部20及び22の外側並びに出射窓10の大内径の外側の周囲を流れる。出射窓10を介する差圧による機械的応力と出射窓10を通過する電子線68からの熱による熱的応力とが組み合わされた応力は、材料の疲労限度を下回るように維持される。凸部20及び22がより高い圧力の影響を受けるような出射窓１０の配置は、作動中の出射窓10の全体のストレス体系を減少する。外圧による圧縮応力は、出射窓10の電子線68加熱に起因によって引き起こされる引張り応力を相殺することも可能である。
【００４２】
また、出射窓10は、加圧された冷媒あるいは液体ターゲット媒体（即ち、大気圧より高い気圧）から線形加速器真空を分離し、且つ冷媒及び真空によって引き起こされる差圧に耐えられるようにする必要がある。いくつかの態様において、出射窓10は、６９０kPa以下の差圧に耐えることができる。いくつかの態様において、出射窓10は、６９０kPaに等しいか、あるいはそれよりも大きい差圧に耐えることができる。いくつかの態様において、出射窓10は、１００kPaから２０００kPaまでの範囲あるいは中間の差圧に耐えることができる。
【００４３】
図１Ａ乃至図１Ｃにおける本実施形態において、出射窓10は、出射窓10のバックフランジを介する真空シールをもたらす部分を含む。この実施形態において、出射窓10は、銅あるいは当業者に知られる他の材料からなるガスケットがフィットするように形成された環状の切欠き26a及び26bを含む。この実施形態において、真空シールは、コンフラット（登録商標）ナイフエッジフランジを用いて形成される。ナイフエッジは、真空シールをもたらすために銅ガスケットを切断する。いくつかの態様において、出射窓10は、溶接あるいはろう付けを用いて取り付けられる。
【００４４】
本実施形態において、凸状クラウン28は、円形の断面形状を有する。いくつかの態様において、凸状クラウン28は、概してオーバル形の断面形状を有する。いくつかの態様において、凸状クラウン28は、楕円形の断面形状を有する。
【００４５】
いくつかの態様において、出射窓10の凸部20及び22は、高度な繰り返し疲労により出射窓10に表面クラックが発生する可能性を低減するために研磨される。いくつかの態様において、出射窓10の凹部24及び25は、高度な繰り返し疲労により出射窓10に表面クラックが発生する可能性を低減するために研磨される。研磨は、スチールウール及び研磨剤、並びにバフ研摩クロスに使用されるような研磨剤を用いて行うことができる。
【００４６】
出射窓10は、より低コストで、より高い機械加工性を有し、攻撃的媒体に対する耐性を有し、高温で高い引張り強度を有し、及び予測可能な疲労限度を有し、あるいは前述した全ての組み合わせの要素によって形成される。一実施形態において、出射窓は、Ti-6A1-4Vによって形成される。いくつかの態様において、出射窓10は、ベリリウム、銅、スチール、ステンレススチール、チタン、前述したもののいくつかの合金、あるいは前述したもののいくつかの組み合わせによって形成される。他の金属、合金、あるいは当業者に知られる材料は、提供された金属、合金、あるいは冷媒に適合すると共に出射窓10が材料の疲労限度を下回る状態のストレスレベルに適合する材料を用いることができる。
【００４７】
本実施形態において、出射窓10は、真空引きされた線形加速器あるいは線形加速器前室と加圧された液体冷却ターゲットとの間に位置する。液体ターゲットを伴う実施形態において、出射窓10は、液体自身を含むように構成される。
【００４８】
いくつかの態様において、出射窓10は、攻撃的な冷媒あるいは液体ターゲットに耐え得る。いくつかの態様において、冷媒あるいは液体ターゲット媒体は、酸化している。いくつかの態様において、冷媒あるいは液体ターゲット媒体は、酸性を示す。いくつかの態様において、冷媒あるいは液体ターゲット媒体は、脱イオン化されている。
【００４９】
本実施形態において、線形加速器からの電子線68は、変動がなく、且つスイープされていない。いくつかの態様において、電子線68は、大多数の商用処理設備（例えば、１０MeVより低い）よりも非常に高い、少なくとも３０MeVのエネルギーを有する。いくつかの態様において、線形加速器は、少なくとも５kWの出力から約１５０kWの出力を有する電子線を生成すると共に、少なくとも１０MeVのフラックスから約５０MeVの制動放射光子を生成することができる。いくつかの態様において、線形加速器は、約１５０kWの出力を有する電子線を生成することができる。いくつかの態様において、電子線は、パルスビームである。いくつかの態様において、線形加速器は、１から６００ヘルツの電子線をパルス発振することができる。
【００５０】
本実施形態において、出射窓10は、パルス電子線68が引き起こす周期的な温度変動に耐えることができる。
【００５１】
本実施形態における出射窓10は、出射窓10の構造が電子線68によって引き起こされる出射窓10の内部加熱によって外側へ曲がり、且つ加圧された冷媒あるいは液体ターゲット媒体によって加圧される等の外圧によって内側へ曲がることを許容する、ジオメトリを有する。出射窓10のジオメトリは、本実施形態に開示されたように、出射窓10が１００kPaと２０００kPaとの間の差圧に耐えることを可能にする。
【００５２】
いくつかの態様において、電子線68が通過する凸状クラウン28の厚さは、少なくとも０.３５ｍｍである。いくつかの態様において、凸状クラウン28の厚さは、０.１５ｍｍから０.７５ｍｍの範囲で変動する厚さを有する。いくつかの態様において、アウタチャンネル部30の厚さは、０.７５ｍｍである。凸状クラウン28の厚さを変動させることは、出射窓10の材料の疲労限度以下の応力維持している間、出射窓10が応力を受けて曲がることを可能にする。出射窓10の異なる部分は、加圧された冷媒あるいはターゲット媒体及び電子線68によって引き起こされた熱に起因する温度変動の圧力に依存して異なる厚さを有することが可能である。
【００５３】
図２は、コンバータターゲットホルダー60に組み付けられた出射窓10を示す。一実施形態において、出射窓10は、コンフラット（登録商標）型ナイフエッジ真空シーリング法を用いたフランジに取り付けられる。いくつかの態様において、２つのナイフエッジ間に銅ガスケットが設けられる。いくつかの態様において、当業者に知られる他の真空シーリング法も用いることが可能である。いくつかの態様において、窓フランジは、取り替え可能である。いくつかの態様において、出射窓10は、コンバータターゲットホルダー60にしっかりと溶接される。いくつかの態様において、グラファイトリングシールは、出射窓10をコンバータターゲットホルダー60に接続するために用いることができる。
【００５４】
コンバータターゲットホルダー60は、冷媒がコンバータターゲットホルダー60内を移動することを許容するパイプ62に作用的に接続される。この実施形態において、出射窓10は、コンバータターゲットホルダー60内に組み付けられ、また電子線68は、出射窓10を通過してコンバータターゲットホルダー60内へ向けられる。コンフラット（登録商標）フランジ64は、真空室内のコンバータターゲットアセンブリをシールし、また接続具66は、コンバータターゲットアセンブリに給水するために接続される。本実施形態において、商用放射性同位体は、モリブデン-９９（99Mo）を含み、またターゲットは、モリブデン-１００（100Mo）あるいはTaターゲットディスクを含む。光中性子反応を用いたいくつかの態様において、商用放射性同位体は、47Sc、67Cu、あるいは88Yを含み、また対応するターゲットは、48Ti、68Zn、あるいは89Yを含む。中性子捕獲反応を用いたいくつかの態様において、商用放射性同位体は、32P、46Sc、56Mn、75Se、90Y、166Ho、177Lu、192Ir、198Auを含み、また対応するターゲットは、31P、45Sc、55Mn、74Se、89Y、165Ho、176Lu、191Ir、197Auを含む。光核分裂反応を用いるいくつかの態様において、商用放射性同位体は、238Uの光子誘導核分裂あるいは放出された中性子による235Uの中性子誘導核分裂による99Moを含む。
【００５５】
いくつかの態様において、コンバータターゲットホルダー60は、国際出願番号PCT/CA2014/050479及びPCT/CA2015/050473に開示されるように、制動放射コンバータステーション70を含む。
【００５６】
出射窓10の実施形態のテストは、種々の出力レベル及び実行時間を以て多数の線形加速器を作動させた上で行われた。全てのテストは、真空室の適切な真空状態を確認すると共に、出射窓10の背面の冷却水の流量を確立することで実施された。線形加速器が作動して、ビーム出力が１kWから２kW乃至５kWのターゲット出力レベルまで増加すると、各増分間で平均して２分間増加する。最初のテストは、１kWから２４kW出力レベルで、１時間以下から約１０時間に及ぶビーム発振時間で行なわれた。さらに、テストは、２４kWのビーム出力及び３０kWのビーム出力で、７２時間の耐久運転が行われた。これらのテストから、出射窓10の一実施形態は、１kWから３０kWに及ぶビーム出力で、３億７０００万の電子線パルスを受け、また出射窓10は、このような電子線パルス発振及びこのようなパルス発振に起因する高度な繰り返し応力の結果としての、その構造整合性に対するあらゆるクラックあるいはダメージを受けることがなかった。出射窓10のこの実施形態は、１kWから３０kWに及ぶビーム出力で、さらに９千万の電子線発振を受け、合計４億６０００万の電子線発振を受けたが、このような実施形態は、このような電子線パルス発振及びこのようなパルス発振に起因する高度な繰り返し応力の結果としての、その構造整合性に対するあらゆるクラックあるいはダメージを受けることがなかった。
【００５７】
ここに開示された方法及びシステムは、いくつかの利点を提供することができる。
ドーム状皿形鏡板プロフィールを用いることで、出射窓10は、電子線に起因する出射窓10における熱応力を低下することが可能なより薄い厚さにすることができる。
図解された実施形態が円筒状のチャンネルを有しているのに対し、チャンネルは、電子線の通過を許容する他の形状を有していてもよい。
出射窓10のジオメトリは、パルス電子線に起因する差圧及び温度変動の結果として出射窓10が各々縮む及び延びるとき、出射窓10がより低いストレスレベルを維持することを許容するような柔軟性を提供することができる。
出射窓10は、化学蒸着法ダイヤモンド出射窓と比較して、より耐久性があり、結果として、生産性が増大すると共に停止時間が減少する。例えば、６００Hzのパルス電子線は、典型的な（出射窓10の特徴を持たない）出射窓に、約１０,０００,０００サイクルあるいは４.６時間で、フェイルを引き起こす可能性が有る。同位体生成に関して、これは、放射性廃棄物の低減、及び活性化した成分を取り替えるあるいは処理する作業者の放射線の線量を低減することになる。
【００５８】
前述された構成において、特に記載が無い限り、言及された構成は、本発明の図解された模範的実施形態の機能を発揮する明記された構造と構造上等価ではない構成を含む、開示された構成の機能（即ち、機能的等価）を発揮する、同等のあらゆる構成を包含していると解釈されるべきである。
【００５９】
システム、方法及び装置の各々の例示は、説明の目的でここに開示された。これらは、例示に過ぎない。ここに提供された技術は、前述した例示的なシステム以外に応用することができる。この発明を実施する上で、多くの変更、改良、追加、省略、及び置換が可能である。この発明は、特徴、要素及び／又は作用の、同等の特徴、要素及び／又は作用への置換、異なる実施形態からの特徴、要素及び／又は作用の混合及びマッチング、他の技術の特徴、要素及び／又は作用を有するここに開示された実施形態からの特徴、要素及び／又は作用の組み合わせ、及び／又は開示された実施形態からの特徴、要素及び／又は作用の省略、により得られるバリエーションを含めて、当業者に明白な開示された実施形態に関するバリエーションを含む。
【００６０】
前述された本発明の実施形態は、例示を意図するものであり、それ以外の何ものでもない。当業者は、本発明の範疇で実施される全ての、細部の種々の修正が、これらの実施形態に実施されることがあるのを理解するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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