МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО К ЦИКЛОТРОНУ СС-18 С ЭНЕРГИЕЙ ПРОТОНОВ 18 МэВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА УГЛЕРОД-11

Область техники
Заявленное техническое решение относится к медицинской технике, а именно к средствам наработки радионуклида для производства радиофармпрепаратов, используемых для проведения диагностики широкого спектра заболеваний методом позитронно-эмиссионной томографии.
Уровень техники
11
Радионуклид C, необходимый для синтеза РФП, получают облучением протонами природного азота в газообразной форме. Для этого мишенное устройство заполняют азотом высокой чистоты.
14
11
2
Из уровня техники известно мишенное устройство для получения радионуклида углерод-11. Рабочий объем мишени выполнен в форме усеченного конуса длиной 180 мм. В качестве материала корпуса мишени использован алюминий. Расчеты показали, что при облучении пучком протонов с энергией 15 МэВ потери энергии протонов в области наибольших сечений ядерной реакции N(p,α)C обеспечиваются, если облучаемый азот находится в мишени при давлении 6 кг/см. (Радионуклидные методы визуализации: Учебное пособие. СПб.; СПб. гос. политехн. университет, 2006, 75 с. Авторы: Б.В. Забродин, В.Н. Ломасов, А.В. Моторный)
Данное мишенное устройство является действующим прототипом, основным недостатком данного технического решения является то, что при длине мишени в 180 мм при энергии 18 МэВ пучок поглощается в среде азота-13 не полностью, что не обеспечивает максимальной производительности мишенного устройства.
Задача
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, представленное в полезной модели МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО К ЦИКЛОТРОНУ С ЭНЕРГИЕЙ ПРОТОНОВ 18 МэВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА УГЛЕРОД-11, является разработка мишенного устройства, обеспечивающего полное поглощение пучка ускоренных протонов с энергией 18 МэВ в рабочем теле мишени.
2
Данная задача решается за счет того, что длинна мишени увеличена до 320, рабочее давление газа увеличено до 8-10 кг/см.
2
Расчет пробега протонов в среде азот-13 при давлении 10 кг/см произведен с использованием программного продукта SRIM (The Stopping and Range of Ions in Matter), TRIM (TRANSPORT OF IONS IN MATTER) [www.srim.org] (Фиг. 1)
Технический результат
13
Техническим результатом применения данного технического решения является увеличение производительности мишенного устройства за счет полного поглощения пучка ускоренных протонов рабочим телом N. Раскрытие полезной модели
Мишенное устройство содержит коллиматор (1), корпус коллиматора с охлаждением (2), фланец выходной фольги (3), выходную фольгу (4), фольгу мишени (5), узел гелиевого охлаждения межфольгового пространства (6), корпус мишени (7). С передней и задней стороны в корпусе просверлены отверстия для напуска азота и продувки мишени (8). Для обеспечения охлаждения в боковой поверхности мишени проточена спиральная канавка, в которую уложена медная трубка, по которой прокачивается охлаждающая вода. Дальний конец закрывается алюминиевой заглушкой (8). Газовая полость мишени (9) в виде усеченного конуса, расширяющегося к дальнему от входного окна концу мишени.
Осуществление полезной модели
14
11
Процесс получения радионуклида углерод-11 осуществляется следующим образом: проходя через коллиматор (1), пучок ускоренных протонов обрезается, при этом остается та его часть, которая может быть эффективно использована для протекания N(p,α)C реакции. Далее пучок проходит через выходную фольгу (4) и фольгу мишени (5). Выделенная в виде тепла на фольгах мощность снимается потоком гелия, подаваемого в полость между двумя фольгами. Далее пучок проникает непосредственно в газовую полость мишени (9) и поглощается рабочим телом. Полнота поглощения пучка зависит от давления газа в мишени и длинны газовой полости, при этом, чем полнее поглощается пучок, тем больше производительность мишенного устройства и оптимальный температурный режим его работы.
Краткое описание чертежей
2
На Фиг. 1 показан график рассеяния пучка ускоренных протонов в среде газообразного азота-13 при давлении 10 кг/см.
На Фиг. 2 изображен общий вид мишенного устройства для наработки радионуклида углерод-11:
1 - коллиматор; 2 - корпус коллиматора с охлаждением; 3 - фланец выходной фольги; 4 - выходная фольга; 5 - фольга мишени; 6 - узел гелиевого охлаждения межфольгового пространства; 7 - корпус мишени; 8 - заглушка; 9 - газовая полость мишени.