[发明专利]目标组件和同位素产生系统

说明书

本发明提供了一种目标组件，该目标组件用于同位素产生系统。目标组件包括目标主体，该目标主体具有产生室和与产生室相邻的光束腔。产生室被配置为保持目标材料。光束腔通向目标主体的外部并且被配置为接收入射在产生室上的粒子光束。目标组件还包括目标片，该目标片被定位成将光束腔和产生室分离。目标片具有暴露于产生室的侧面，使得目标片在同位素产生期间与目标材料接触。该目标片包括石墨烯。

背景技术

本文所公开的主题整体涉及同位素产生系统，并且更具体地涉及具有用粒子光束照射的目标材料的同位素产生系统。

放射性同位素(也称为放射性核素)应用于如下几种领域：医学治疗、成像和研究以及其他非医学相关的应用。产生放射性同位素的系统通常包括粒子加速器诸如回旋加速器，其加速带电粒子(例如，H-离子)光束并且将该粒子光束引导到目标材料中以生成同位素。回旋加速器是一种复杂的系统，其使用电场和磁场来加速和引导带电粒子在加速室内沿预定轨道运动。当粒子到达轨道的外部部分时，带电粒子形成粒子光束，该粒子光束指向目标组件，该目标组件保持用于同位素产生的目标材料。

目标材料(通常为液体、气体或固体)包含在目标组件的室内。目标组件形成光束通道，该光束通道接收粒子光束并且允许粒子光束入射在室内的目标材料上。为了将目标材料包含在室内，通过一个或多个箔使光束通道与室分离。例如，室可由目标主体内的空隙限定。目标箔覆盖一个侧面上的空隙，并且目标组件的一部分可覆盖空隙的相对侧面，以限定其间的室。粒子光束穿过目标箔并且在相对较小体积的目标材料内储存相当大的能量，从而导致在室内生成大量热能。将该热能的一部分转移到目标箔上。

目标箔在目标箔的邻接产生室的侧面上经历升高的温度和压力。升高的温度和压力引起应力，使目标箔容易破裂、熔化或产生其他损坏。如果箔被损坏，则进入产生室的能级增加。较高的能级可生成不需要的同位素或其他杂质，使得目标材料不可用。

此外，目标箔吸收来自粒子光束的能量。该能量可能以其他方式对产生室内的反应有用。此外，随着时间的推移，目标箔变得高度活化，并且给必须更换目标箔的技术人员带来健康问题。当来自目标箔的活化离子被目标材料吸收时，目标箔也可能污染目标介质。此外，当目标材料的温度较低时，至少一些反应的同位素产生可能更好。

为了解决过热箔的难题，传统系统包括将热能从目标箔转移出去的冷却系统。冷却系统引导冷却介质(例如，氦气)通过从箔中吸收热能的冷却室。然而，尽管存在冷却系统，但目标箔和目标材料的温度仍可变得过高，并且仍存在其他挑战，诸如上述那些挑战。

发明内容

在一个实施方案中，提供了用于同位素产生系统的目标组件。该目标组件包括目标主体，该目标主体具有产生室和与该产生室相邻的光束腔。该产生室被配置为保持目标材料。光束腔通向目标主体的外部并且被配置为接收入射在产生室上的粒子光束。目标组件还包括目标片，该目标片被定位成将光束腔和产生室分离。该目标片具有暴露于产生室的侧面，使得目标片在同位素产生期间与目标材料接触。该目标片包括石墨烯。

在一些方面，该目标片包括基本上由石墨烯组成的石墨烯层。

在一些方面，该目标片还包括相对于石墨烯层堆叠的室层。该室层定位在石墨烯层和产生室之间并且暴露于产生室，使得目标材料在同位素产生期间与室层接触。任选地，该室层不含在被粒子光束激活时产生长寿命同位素的材料。任选地，该室层包含金、铌、钽、钛或者包括上述中的一者或多者的合金。

在一些方面，该目标片具有至少20微米的厚度。

在一些方面，该目标片包括基本上由石墨烯组成的石墨烯层，该石墨烯层具有至少20微米的厚度。

在一些方面，目标主体包括网格部分，该网格部分设置在光束通道中。网格部分具有与目标片的前侧面相接的后侧面。网格部分支撑目标片，以降低由产生室内压力升高而破裂的可能性。