專利名稱：靶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備接受質(zhì)子等的加速粒子的照射來(lái)產(chǎn)生中子的靶
(target)的靶裝置。
背景技術(shù)：
在癌癥治療等中，放射線治療受到較高的評(píng)價(jià)。特別是，中子俘獲療 法(NCT: Neutron Capture Therapy)在原理上具有細(xì)胞等級(jí)的選擇性治療 的可能性而受到關(guān)注。在NCT中，將照射了中子時(shí)產(chǎn)生射程較短而高LET (線狀能量傳遞，Linear Energy Transfer)的重帶電粒子等的穩(wěn)定同位素預(yù) 先放入到要治療的癌細(xì)胞中。然后，照射中子，通過重帶電粒子的飛散而 選擇性地僅將癌細(xì)胞破壞。在NCT中使用的穩(wěn)定同位素是與中子反應(yīng)而產(chǎn) 生高LET的重帶電粒子的1QB或6Li等，中子是相對(duì)它們具有較大的反應(yīng) 截面積的低能量中子。目前，作為NCT而使用^B及熱中子或超熱中子(熱 外中子)，也有稱作硼中子俘獲療法(BNCT: BoronNCT)的情況。
在專利文獻(xiàn)1中，公開了產(chǎn)生在NCT等中使用的中子的裝置。在這種 裝置中，對(duì)于靶照射加速粒子而使其產(chǎn)生中子。在使其產(chǎn)生中子時(shí)，在靶 上受到非常高的能量等級(jí)的加速粒子的照射，需要抑制溫度的上升。因此， 采用了將由銅等構(gòu)成的冷卻導(dǎo)熱管或冷卻水流動(dòng)的銅管等接近靶地配置、 來(lái)抑制靶的溫度上升的結(jié)構(gòu)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2006-338945號(hào)公報(bào)
但是，在以往的裝置中，如果加速粒子滯留在靶內(nèi)，則在靶內(nèi)產(chǎn)生氫
而引起起泡(yy只夕i;yy)的問題。另一方面，如果為了抑制靶內(nèi)的 起泡而使耙較薄，則透過耙的加速粒子這次會(huì)在冷卻導(dǎo)熱管或冷卻水用的 銅管等中引起起泡，結(jié)果有同樣的問題。因而，抑制靶內(nèi)的起泡的發(fā)生是 很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決以上的問題，其目的是提供一種能夠容易地抑制 靶內(nèi)的起泡的發(fā)生的靶裝置。
有關(guān)本發(fā)明的靶裝置的特征在于，具備固體狀的靶，由受到加速粒 子的照射而產(chǎn)生中子的物質(zhì)構(gòu)成；以及冷卻部，接觸在上述靶上；在上述 冷卻部上，形成有被上述靶遮住、并且冷卻水通過的槽。
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的靶裝置，由于能夠?qū)陌袔ё邿岬睦鋮s水的流路形 成為使其接觸在靶上，所以能夠通過冷卻水捕捉透過了靶之后的加速粒子。 因而，能夠抑制靶內(nèi)的起泡的發(fā)生，并且減少加速粒子進(jìn)入到其他金屬部 件等中而產(chǎn)生起泡的情況。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，容易抑制靶內(nèi)的起泡的發(fā) 生。
進(jìn)而，優(yōu)選的是，靶為平板狀；耙的板厚是上述加速粒子能夠通過的 厚度。即、最好是不會(huì)有損所需要的中子產(chǎn)生量、加速粒子能夠透過的厚 度。能夠確保所需要的中子產(chǎn)生量、并且通過加速粒子透過靶，能夠有效 地抑制起泡的發(fā)生。
進(jìn)而，優(yōu)選的是，還具備筒部，形成加速粒子通過的真空區(qū)域；凸 緣部，形成在筒部的一端，并且接觸在靶上；連結(jié)部，將凸緣部推壓在冷 卻部一側(cè)，在凸緣部與冷卻部之間夾持固定靶。由于形成在冷卻部的槽內(nèi) 的冷卻水的流路與筒部?jī)?nèi)的真空區(qū)域被隔絕，所以冷卻水不會(huì)漏出到真空 區(qū)域內(nèi)而使真空度降低。因而，不會(huì)妨礙加速粒子向靶的照射，能夠抑制 靶內(nèi)的起泡的發(fā)生。
進(jìn)而，優(yōu)選的是，連結(jié)部具有形成在冷卻部上的螺紋孔、和貫通上述 凸緣部并且螺合到螺紋孔中的螺栓部；在靶上，形成有螺栓部插通的游嵌 孔。即使耙隨著溫度上升而熱膨脹，也能夠通過游嵌孔和螺栓部的間隙吸 收該膨脹的量，能夠防止伴隨著靶的錯(cuò)位的真空區(qū)域中的真空度的下降及 冷卻水的泄漏等。
優(yōu)選的是，冷卻部是具有接觸在上靶上的一個(gè)面和作為一個(gè)面的背側(cè) 的另一個(gè)面的板狀，在另一個(gè)面上形成有連通到上述槽并且用來(lái)將冷卻水 導(dǎo)入到槽中的導(dǎo)入槽、和連通到槽并且用來(lái)將冷卻水從槽排出的排出槽； 還具備被安裝在冷卻部的另一個(gè)面上、以將導(dǎo)入槽和排出槽遮住的蓋部。
4冷卻水的導(dǎo)入通路形成在形成于冷卻部的另一個(gè)面上的導(dǎo)入槽內(nèi)，排出通 路形成在排出槽內(nèi)。因而，不需要在冷卻部的附近附設(shè)用于導(dǎo)入通路和排 出通路的另外的管路等，障礙物減少。結(jié)果，在使靶裝置從冷卻部一側(cè)向 中子減速裝置(也稱作"減速劑")接近時(shí)難以成為障礙，相應(yīng)地能夠使靶 與中子減速裝置接近相應(yīng)的量，將從靶產(chǎn)生的中子作為低能量的中子對(duì)患 者照射時(shí)的損失降低。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠容易地抑制靶內(nèi)的起泡的發(fā)生。


圖1是安裝了有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的靶裝置的BNCT裝置的側(cè)視圖。 圖2是有關(guān)本實(shí)施方式的靶裝置的剖視圖。
圖3是沿著圖2的ni-ni線的剖視圖。
圖4是沿著圖2的IV-IV線的剖視圖。
圖5是將安裝在靶裝置中的靶的上部放大表示的剖視圖。
附圖符合說明10靶；IOC耙上形成的游嵌孔；13帶凸緣短管(筒部)； 15冷卻板(冷卻部)；15d冷卻板上形成的螺紋孔；17螺旋槽；19導(dǎo)入槽； 21排出槽；39蓋部；41帶凸緣短管的凸緣部；43螺栓(螺栓部)；44 連結(jié)部；L質(zhì)子線(加速粒子)；D靶的板厚；V真空區(qū)域；W冷卻水
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)有關(guān)本發(fā)明的靶裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是具備有關(guān)本實(shí)施方式的靶裝置的BNCT裝置的側(cè)視圖，圖2是靶裝 置的剖視圖。此外，圖3是沿著圖2的III-m線的剖視圖，圖4是沿著圖2 的IV-IV線的剖視圖，圖5是將安裝在靶裝置中的靶的上部放大表示的剖 視圖。另外，在附圖的說明中，對(duì)于相同或?qū)?yīng)的要素賦予相同的標(biāo)號(hào)而 省略重復(fù)的說明。
如圖1所示，BNCT裝置1是用來(lái)通過中子俘獲療法(NCT: Neutron Capture Therapy)進(jìn)行癌癥治療等的裝置。BNCT裝置1具備患者為了接受 治療而就座的治療臺(tái)3、接受由回旋加速器制作的高速的質(zhì)子(以下稱為"質(zhì) 子線")L (參照?qǐng)D2)而產(chǎn)生中子的靶裝置5、和使由靶裝置5產(chǎn)生的中子N減速、作為低能量的中子而對(duì)患者進(jìn)行照射的中子減速裝置(也稱作"減 速劑(moderator)") 7。質(zhì)子線L相當(dāng)于加速粒子。如圖2 圖5所示，靶裝置5拆裝自如地被安裝在連結(jié)于回旋加速器上 而鋪設(shè)的束管道9的端部上。靶裝置5由接受質(zhì)子線L的照射而產(chǎn)生中子 N的耙10、和保持耙10的耙保持器11構(gòu)成。靶10被成形為圓板狀，靶保 持器11具有夾住保持靶10的帶凸緣短管(筒部)13和冷卻板(冷卻部) 15。帶凸緣短管13被固定在束管道9上。通過了帶凸緣短管13的質(zhì)子線L 照射在靶10的一個(gè)端面10a上。靶10如果受到質(zhì)子線L的照射則產(chǎn)生中 子，該中子被從靶10的背面10b、即接觸在冷卻板15上的另一個(gè)端面?zhèn)柔?放。在靶10的背面10b上，實(shí)施了用來(lái)防腐蝕的陽(yáng)極氧化處理。冷卻板15由銅(Cu)或石墨形成。在冷卻板15上，在接觸于靶10 上的一個(gè)端面15a側(cè)形成有冷卻水W通過的多個(gè)螺旋槽17 (參照?qǐng)D4)。 進(jìn)而，在冷卻板15上，在一個(gè)端面15a的背側(cè)、即另一個(gè)端面15b側(cè)，形 成有用來(lái)導(dǎo)入冷卻水W (參照?qǐng)D5)的導(dǎo)入槽19和用來(lái)將冷卻水排出的排 出槽21。螺旋槽17從冷卻板15的中央朝向外側(cè)描繪螺旋(也稱作"平面曲線"、 "漩渦曲線")而形成。螺旋槽17的流路截面是大致同樣的。此外，多個(gè) 螺旋槽17不相互交叉而在冷卻板15的大致中央?yún)R集為一個(gè)，經(jīng)由中央孔 23連通到背側(cè)的導(dǎo)入槽19。此外，螺旋槽17的外側(cè)的端部經(jīng)由貫通孔25 而連通到背側(cè)的排出槽21。冷卻水W通過導(dǎo)入槽19內(nèi)，穿過中央孔23 而分別分流到四條螺旋槽17中。進(jìn)而，冷卻水W從螺旋槽17的外側(cè)的端 部通過貫通孔25而合流，通過背側(cè)的排出槽21而被排出。在本實(shí)施方式 中，不是通過一條螺旋槽17確保冷卻水W的流路長(zhǎng)，而是使冷卻水W分 支到多個(gè)螺旋槽17中來(lái)確保冷卻水W的流路長(zhǎng)，所以與一條的情況相比 壓力損失降低。冷卻板15具有對(duì)應(yīng)于靶10的形狀的大致圓形的主體部27、和夾著主 體部27而設(shè)在上下的對(duì)置位置上的伸出部28、 29。在主體部27上形成有 上述螺旋槽17。在一對(duì)伸出部28、 29中的、下側(cè)的伸出部28上，形成有 連通到導(dǎo)入槽19的導(dǎo)入孔31。進(jìn)而，伸出部28經(jīng)由兩凸緣管32連接到為 了冷卻水W的導(dǎo)入而鋪設(shè)的上游管33。此外，在上側(cè)的伸出部29上，形成有連通到排出槽21的排出孔35。伸出部29經(jīng)由兩凸緣管36連接到為了 冷卻水W的排出而鋪設(shè)的下游管37。在冷卻板15的背面，螺栓固定著具有對(duì)應(yīng)于冷卻板15的主體部27及 兩伸出部28、 29形狀的形狀的蓋部39。蓋部39遮住導(dǎo)入槽19及排出槽 21地被安裝，在導(dǎo)入槽19內(nèi)形成冷卻水W的導(dǎo)入通路，在排出槽21內(nèi)形 成冷卻水W的排出通路。另外，也可以將冷卻板15與蓋部39—體成形。靶10被帶凸緣短管13和冷卻板15所夾持。靶10抵接在冷卻板15的 主體部27上，被配置為使其將所有的螺旋槽17遮住。如圖5所示，在靶 10的緣部沿外周等間隔地形成有多個(gè)游嵌孔(也稱作"間隙孔"、"貫通孔" 或"插通孔")10c。游嵌孔10c是具有比螺栓(螺栓部)43的直徑大的內(nèi) 徑的孔(插通孔)，只要能夠插通螺栓4就可以。在帶凸緣短管13的兩端具有凸緣部41，在一個(gè)凸緣部41上，對(duì)應(yīng)于 靶10的游嵌孔10c而形成有多個(gè)游嵌孔41a。此外，在冷卻板15上，對(duì)應(yīng) 于耙10的游嵌孔10c而形成有多個(gè)螺紋孔15d。從凸緣部41的游嵌孔41a 插入的螺栓43插通靶10的游嵌孔10c，螺合到冷卻板15的螺紋孔15d中。 通過多個(gè)螺栓43的緊固，凸緣部41將耙10推壓在冷卻板15—側(cè)，靶IO 在被夾持在凸緣部41與冷卻板15之間的狀態(tài)下被固定。通過螺栓43及螺 紋孔15d而構(gòu)成連結(jié)部44。另外，在凸緣部41上，形成有用來(lái)安裝使帶凸 緣短管13內(nèi)氣密的密封部件45的環(huán)狀槽47。此外，在冷卻板15上，形成 有用來(lái)安裝為了防止冷卻水W的泄漏而進(jìn)行氣密的密封材料49的環(huán)狀槽 51。靶10由鈹(Be)構(gòu)成，如果受到2 (mA)、 30 (Me V)的質(zhì)子線L 的照射則需要60kW左右的排熱，如果不能高效率地排熱則有可能熔化。 有關(guān)本實(shí)施方式的靶10被配置為，使其將冷卻板15的所有的螺旋槽17遮 住，在螺旋槽17內(nèi)形成冷卻水W的流路，所以冷卻水W的流路接觸靶10 而形成。結(jié)果，能夠?qū)?0通過冷卻水W直接冷卻，能夠提高靶10的排 熱效率。在將質(zhì)子線L照射到靶10上時(shí)，預(yù)先將束管道9及帶凸緣短管13內(nèi) 的空氣除去，形成真空區(qū)域V (參照?qǐng)D2)。在本實(shí)施方式中，由于帶凸緣 短管13與冷卻板15V與形成在冷卻板15上的冷卻水W的流路被耙10完全地隔斷。因而，冷 卻水W不會(huì)泄漏到帶凸緣短管13內(nèi)，能夠防止真空區(qū)域V中的真空度的 下降。此外，耙10通過質(zhì)子線L的照射而變?yōu)楦邷兀詿崤蛎?。特別是， 由于靶10是板狀的，所以向擴(kuò)展的方向的膨脹比向靶10的板厚變厚的方 向的膨脹要大。在本實(shí)施方式中，通過螺栓43的緊固將靶10固定，但螺 栓43只是通到靶10的游嵌孔10c中，在螺栓43與游嵌孔10c的內(nèi)表面之 間具有稍稍的間隙(游隙)。并且，即使靶因熱膨脹而擴(kuò)展，也被該間隙吸 收，所以能夠防止伴隨著靶10的錯(cuò)位的真空度的下降及冷卻水W的泄漏。如圖1所示，在中子減速裝置7中，為了收納靶裝置5而設(shè)有開放的 圓筒狀的靶收容部7a。中子減速裝置7能夠沿前后方向移動(dòng)，將固定在束 管道9上的靶裝置5收容到靶收容部7a內(nèi)。中子減速裝置7從冷卻板15 一側(cè)收入耙裝置5。用來(lái)將冷卻水W相對(duì)于冷卻板15的螺旋槽17導(dǎo)入、 排出的流路通過形成在冷卻板15上的導(dǎo)入槽19及排出槽21而形成。因而， 在冷卻板15的周圍沒有冷卻水W的導(dǎo)入用或排出用的配管，障礙物較少。 當(dāng)中子減速裝置7移動(dòng)而將靶裝置5收入到靶收容部7a內(nèi)時(shí)，能夠使靶10 向中子減速裝置7更接近而沒有障礙物的量。結(jié)果，通過中子減速裝置7 使從靶10產(chǎn)生的中子減速而作為低能量的中子從而對(duì)患者照射時(shí)的損失降 低。對(duì)靶10照射的質(zhì)子線L是30 (MeV)左右的能量級(jí)。質(zhì)子線L如果 停留在耙10內(nèi)，則被變換為氫(H2)氣，引起起泡現(xiàn)象。但是，由于靶 10的板厚D是不會(huì)有損需要的中子產(chǎn)生量而質(zhì)子線L能夠透過的厚度，所 以靶10內(nèi)的起泡的發(fā)生被抑制。質(zhì)子線L能夠透過的厚度根據(jù)靶10的材 質(zhì)、被照射的質(zhì)子線L的能量級(jí)而不同，但本實(shí)施方式中的質(zhì)子線L只要 是作為其射程距離的5.8 (mm)以下的板厚就能夠透過。由于射程距離有 土0.3mm左右的波動(dòng)，所以如果考慮該波動(dòng)，則本實(shí)施方式中的質(zhì)子線L 可透過的厚度為波動(dòng)范圍內(nèi)的下限值以下、即5.8-0.3=5.5 (mm)以下。另 一方面，靶10的板厚D越薄，伴隨著中子產(chǎn)生的能量損失越大。所以，在 本實(shí)施方式中，作為靶10的板厚D采用5.5mm。通過使靶10的板厚D為 5.5mm，產(chǎn)生3%左右的損失。這例如相對(duì)于20分鐘左右的正式治療時(shí)間，容 易將耙IO抑制在質(zhì)子可透過的厚度以下，能夠減少靶10內(nèi)的起泡的發(fā)生。以上，對(duì)本發(fā)明基于其實(shí)施方式具體地進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限 于上述實(shí)施方式。作為靶10，并不限于鈹(Be)，也可以使用鉈(Ta)等。此外，靶10 的可透過的厚度根據(jù)在靶10中使用的材質(zhì)及照射的加速粒子的能量而不 同，可以適當(dāng)?shù)剡x擇。例如，在由鉈(Ta)構(gòu)成的靶10的情況下，在照射 30(MeV)左右的能量級(jí)的質(zhì)子線L的情況下，可透過的厚度為1.2(mm)。
權(quán)利要求
1、一種靶裝置，其特征在于，具備固體狀的靶，由受到加速粒子的照射而產(chǎn)生中子的物質(zhì)構(gòu)成；以及冷卻部，接觸在上述靶上；在上述冷卻部上，形成有被上述靶遮住、并且冷卻水通過的槽。
2、 如權(quán)利要求1所述的靶裝置，其特征在于， 上述耙為平板狀；上述耙的板厚是上述加速粒子能夠通過的厚度。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的靶裝置，其特征在于，還具備-筒部，形成上述加速粒子通過的真空區(qū)域；凸緣部，形成在上述筒部的一端，并且接觸在上述靶上； 連結(jié)部，將上述凸緣部推壓在上述冷卻部一側(cè)，在上述凸緣部與上述 冷卻部之間夾持固定上述靶。
4、 如權(quán)利要求3所述的靶裝置，其特征在于，上述連結(jié)部具有形成在上述冷卻部上的螺紋孔、和貫通上述凸緣部并 且螺合到上述螺紋孔中的螺栓部；在上述靶上，形成有上述螺栓部插通的游嵌孔。
5、 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的靶裝置，其特征在于， 上述冷卻部是具有接觸在上述靶上的一個(gè)面和作為上述一個(gè)面的背側(cè)的另一個(gè)面的板狀，在上述另一個(gè)面上形成有連通到上述槽并且用來(lái)將上 述冷卻水導(dǎo)入到上述槽中的導(dǎo)入槽、和連通到上述槽并且用來(lái)將上述冷卻 水從上述槽排出的排出槽；還具備被安裝在上述冷卻部的上述另一個(gè)面上、以將上述導(dǎo)入槽和上 述排出槽遮住的蓋部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠容易地抑制靶內(nèi)的起泡的發(fā)生的靶裝置。該靶裝置(5)，具備由受到質(zhì)子線(L)的照射而產(chǎn)生中子的物質(zhì)構(gòu)成的固體狀的靶(10)、和接觸在靶(10)上的冷卻板(15)，在冷卻板(15)上，形成有被靶(10)遮住、冷卻水(W)通過的螺旋槽(17)。在該靶裝置(5)中，由于能夠?qū)陌?10)帶走熱的冷卻水(W)的流路形成為使其接觸在靶(10)上，所以能夠通過冷卻水(W)捕捉透過了靶(10)之后的質(zhì)子線。因而，能夠抑制靶(10)內(nèi)的起泡的發(fā)生、并且減少質(zhì)子線(L)進(jìn)入到其他金屬部件等中而使其發(fā)生起泡的情況。結(jié)果，容易抑制靶(10)內(nèi)的起泡的發(fā)生。
文檔編號(hào)H05H3/06GK101516157SQ20091000737
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者矢島曉 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社