УСТРОЙСТВО ОБЛУЧЕНИЯ МИШЕНЕЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕДИЦИНСКИХ РАДИОНУКЛИДОВ НА ПРОТОННЫХ УСКОРИТЕЛЯХ

Полезная модель относится к устройствам для получения радиоактивных нуклидов, а именно к средствам наработки радионуклида для производства радиофармпрепаратов, используемых в ядерной медицине. [G21G 1/00, Н05Н 13/00]
Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕНЫ МИШЕНЕЙ В УСКОРИТЕЛЕ [US 5608224 (А), опубл. 04.03.1997 г.], включающее поворотный барабан с множеством отверстий для размещения твердотельных мишеней, систему трубопроводов для подачи газа и жидкостей в зону облучения и удаления облученных веществ из ускорителя, систему вакуумирования рабочей камеры, систему уплотнения различных конструктивных элементов устройства.
Данное устройство позволяет дистанционно производить смену мишеней без нарушения среды внутри ускорителя, но обладает следующими недостатками: большая сложность конструкции, обусловленная универсальностью устройства, большие габариты той части устройства, которая размещена в рабочей зоне ускорителя, то есть в зоне облучения, что способствует возникновению паразитного наведенного излучения высокой интенсивности и затрудняет использование пучка вторичного излучения, сложность конструкции снижает надежность работы в особенности систем вакуумирования и уплотнения большого количества подвижных и разъемных конструктивных элементов устройства. Также из уровня техники ИЗВЕСТЕН МИШЕННЫЙ УЗЕЛ [заявка JP 57-34520, опубл. 23.07.1982 г.], содержащий корпус, систему уплотнительных устройств и механизм смены мишеней. Механизм смены мишеней выполнен в виде подвижного штока с прикрепленным на его конце стержневым держателем мишени. Устройство содержит затвор для открывания и закрывания отверстия вакуумной камеры. Затвор в закрытом состоянии охватывает по всей окружности подвижный шток, обеспечивая герметичность ввода при сохранении подвижности штока, а в открытом состоянии образует люк для ввода и извлечения держателя с мишенью.
Недостатками данного аналога является большая сложность конструкции (наличие двух вакуумноплотных затворов, столика с микрометрической регулировкой положения, длинноходового механизма подачи и извлечения мишени), громоздкость конструкции из-за большой протяженности механизма подачи и извлечения мишени, отсутствие четкой фиксации мишени в рабочем положении, низкая надежность системы вакуумных уплотнений из-за наличия большого количества подвижных уплотнений.
Наиболее близким по технической сущности является УЗЕЛ МИШЕННЫЙ [RU 2243610 С2, опубл. 27.12.2004], содержащий корпус, систему уплотнительных устройств и механизм смены мишеней, отличающийся тем, что механизм смены мишеней выполнен двухпозиционным в виде поворотного рычага, на противоположных концах которого закреплены два гнезда для съемных кассет с мишенями, установленных посредством упоров одно в рабочую позицию на оси тракта транспортировки пучка ионизирующего излучения, а другое на оси позиции смены кассеты с мишенью, причем поворотный рычаг посредством закрепленного в его центре вала шарнирно с возможностью поворота и герметизации вала закреплен в корпусе, в крышке которого размещены две подвижные в осевом направлении мембраны, одна на оси рабочей позиции, другая на оси смены кассеты с мишенью, при этом мембраны соединены с системой уплотнительных и резьбовых устройств, позволяющих мишень в рабочей позиции фиксировать в рабочем положении, а в позиции смены кассеты после уплотнения и фиксации гнезда осуществлять смену кассеты с мишенью без нарушения среды внутри ускорителя. Основной технической проблемой прототипа является сложность смены кассеты с мишенью, что предполагает подачу в полость с кассетой атмосферного давления, снятие гайки с заглушкой и извлечение кассеты с мишенью, при этом после установки новой кассеты с мишенью полость с кассетой запирается и вакуумируется, только после чего производится установка кассеты с мишенью в зону облучения.
Техническим результатом полезной модели является снижение трудоемкости процесса установки и снятия мишени для ее облучения.
Указанный технический результат полезной модели достигается за счет того, что устройство облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях, содержащее механизм смены мишеней с валом, выполненным с возможностью вращения, и держателем мишени, отличающееся тем, что механизм смены мишеней содержит платформу, в средней части которой выполнен вертикальный туннель, под которым соосно ему расположена колонна с водой, при этом на платформе установлена монтажная стенка, к которой прикреплены вертикальные держатели с соосными отверстиями и подшипниковыми опорами для вала, на цилиндрической поверхности которого выполнен паз для монтажного диска, к которому болтами прикреплена ведущая звездочка, расположенная на валу, с одной стороны к валу прикреплена соединительная муфта, которая последовательно кинематически связана с редуктором, электрическим двигателем и электромагнитным тормозом, при этом соединительная муфта расположена в цилиндрическом защитном кожухе, который с одной стороны прикреплен к одному из вертикальных держателей, а с другой к редуктору, ко второму вертикальному держателю прикреплен защитный кожух в виде выпуклого усеченного конуса, к другой стороне которого прикреплен сельсин датчик таким образом, чтобы он располагался соосно сельсин приемнику, установленному на валу, при этом сельсин датчик через блок управления подключен к электрическому двигателю и электромагнитному тормозу, на дне колонны под ведущей звездочкой на оси установлена ведомая звездочка, на которые надета цепь, к цепи прикреплен держатель мишени в виде Г-образной детали с вертикальной полочкой для мишени, на дне колонны установлена опора для вертикальной полочки держателя мишени, таким образом, чтобы через мишень при установке ее на вертикальной полочке держателя мишени проходила ось визирования пучка протонов.
В частности, вертикальные держатели сверху соединены металлической перемычкой. В частности, на цепи закреплены ответные части датчиков положения, при этом датчики положения через блок управления соединены с электрическим двигателем и электромагнитным тормозом.
В частности, колонна установлена на подставке, сбоку которой расположен сливной патрубок, сообщающийся с внутренним объемом колонны.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показана верхняя часть устройства облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях.
На фиг. 2 показано схематичное изображение устройства облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях.
На фигурах обозначено: 1 - платформа, 2 - вертикальный туннель в платформе, 3 - монтажная стенка, 4 - вертикальные держатели, 5 - подшипниковые опоры, 6 - вал, 7 - монтажный диск, 8 - болты, 9 - ведущая звездочка, 10 - соединительная муфта, 11 - редуктор, 12 - электрический двигатель, 13 - электромагнитный тормоз, 14 -цилиндрический защитный кожух, 15 - защитный кожух в виде выпуклого усеченного конуса, 16 - сельсин датчик, 17 - сельсин приемник, 18 - металлическая перемычка, 19 -зубья ведущей звездочки, 20 - цепь, 21 - держатель мишени, 22 - ответные части датчиков положения, 23 - датчики положения, 24 - колонна, 25 - вода, 26 - ось ведомой звездочки, 27 - ведомая звездочка, 28 - опора, 29 - мишень, 30 - ось визирования пучка, 31 - подставка, 32 - сливной патрубок.
Осуществление полезной модели.
Устройство для перемещения и фиксации держателя мишени содержит платформу 1, в средней части которой выполнен вертикальный туннель 2. На платформе 2 установлена монтажная стенка 3, к которой прикреплены вертикальные держатели 4 с соосными отверстиями и подшипниковыми опорами 5 для вала 6. На цилиндрической поверхности вала 6 выполнен паз для монтажного диска 7, к которому болтами 8 прикреплена ведущая звездочка 9, расположенная на валу 6.
С одной стороны, к валу 6 прикреплена соединительная муфта 10, которая последовательно кинематически связана с редуктором 11, электрическим двигателем 12 и электромагнитным тормозом 13, при этом соединительная муфта расположена в цилиндрическом защитном кожухе 14, который с одной стороны прикреплен к одному из вертикальных держателей 4, а с другой к редуктору 11. Ко второму держателю 4 прикреплен защитный кожух 15 в виде выпуклого усеченного конуса, к другой стороне которого прикреплен сельсин датчик 16 таким образом, чтобы он располагался соосно сельсин приемнику 17, установленному на валу 6.
Вертикальные держатели 4 сверху соединены металлической перемычкой 18.
На зубья 19 ведущей звездочки 9 надета цепь 20, при этом цепь должна быть расположена над вертикальным туннелем 2.
К цепи 20 прикреплен Г-образный держатель мишени 21, также на цепи закреплены ответные части 22 датчиков положения 23.
Цепь 20 вместе с держателем мишени 21 опущена в колонну 24 с водой 25.
На дне колонны 24 на оси 26 установлена ведомая звездочка 27 для цепи 20.
Также на дне колонны установлена опора 28 держателя 21 мишени 29, таким образом, чтобы через мишень 29 проходила ось визирования 30 пучка протонов.
Колонная 24 установлена на поставке 31, сбоку которой расположен сливной патрубок 32.
Сельсин датчик 16 и сельсин приемник 17 подключены к информационным входам блока управления (на фигурах не показан), управляющие выходы которого подключены к электрическому двигателю 12 и электромагнитному тормозу 13
В альтернативных вариантах реализации заявленного технического решения к блоку управления могут быть подключены датчики положения, ответные части которых прикреплены к цепи 20.
Устройство облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях работает следующим образом.
Исходное положение устройства: Г-образный держатель мишени расположен в пространстве вертикального туннеля 2, колонна 24 заполнена водой 25. В исходном положении заявленного устройства на вертикальную полочку Г-образного держателя 21 устанавливают мишень 29, таким образом, чтобы при перемещении держателя мишени 21 в зону облучения мишень 29 произвольно не перемещалась и не упала с держателя 21.
Для перемещения держателя 21 с мишенью 29 приводят в движения электрический двигатель 21, который через редуктор 11, соединительную муфту передает вращения валу 6, при этом приводится в движения ведущая звездочка 9 с цепью 20 и ведомой звездочкой 27 и держатель 21 с мишенью 29 опускаются в колонну 24.
Вращение вала 6 фиксирует пара сельсин датчика 16 и сельсин приемника 17, которые передают в блок управления данные о вращении вала 6.
При опускании держателя 21 с мишенью 29 в зону облучения блок управления передает управляющие сигналы в электрический двигатель 21 на отключение и электромагнитный тормоз 13 на активацию и плавное гашение момента инерции вала 6, соединительной муфты 10, редуктора 11 и электрического двигателя 12, кинетической энергии цепи 21 с держателем 21 и мишенью 29.
Блок управления настроен таким образом, чтобы после гашения энергии системы вертикальная полка держателя 21 плавно коснулась опоры 28 и мишень 29 попала в ось визирования пучка протонов.
После облучения мишени 29 включают электрический двигатель 12 и поднимают держатель 21 с мишенью 29 в пространство вертикального туннеля 2 для ее снятия и установки новой мишени 29.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что конструкция устройства обеспечивает перемещение держателя 21 с мишенью 29 в зону облучения, которая находится на безопасном удалении от платформы 1, что позволяет упростить и снизить трудоемкость процесса снятия и установки мишени 29.