DE3808973A1 - Gastargetvorrichtung - Google Patents
GastargetvorrichtungInfo
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gastargetvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Für die Herstellung von gewissen Radioisotopen ist es notwen
dig, hochangereicherte isotopenreine Gase bei hohem Druck mit
energiereichen Ionen zu bestrahlen. Eine möglichst hohe Pro
dukteffizienz wird dadurch erreicht, daß mit einer möglichst
großen Ionenstrahlstromstärke gearbeitet wird. Da in dem in
Frage kommenden Energiebereich von 10 bis 30 MeV pro Neutron
die geladenen Teilchen in Festkörpern ihre Energie bisher
schnell verlieren, ist man gezwungen, diese sogenannten
Gastargets mit relativ dünnen Eingangsfolien als Fenster zu
versehen. Diese Eingangsfolien unterliegen folgenden Einflüs
sen: Druck, Temperatur und Strahlenbelastung. Experimentelle
Erfahrungen haben nun gezeigt, daß das erwähnte Reißen oder
das Auftreten von kleineren Undichtigkeiten niemals vollständig
ausgeschlossen werden kann.
Das Eintrittsfenster an einem Ende der Kammer einer Gastarget
vorrichtung, durch welches die beschleunigten und geladenen
Teilchen eintreten, sollte sehr dünn sein, andererseits muß
das Gas in der Targetkammer jedoch unter einem gewissen Druck
gehalten werden um einen guten Bestrahlungswirkungsgrad der
geladenen Teilchen zu erreichen. Zusätzlich muß eine Zerstö
rung des Fensters durch die Bestrahlung während der Bestrah
lung mit den Teilchen wie schon erwähnt in Betrachtung gezogen
werden. In einem vorliegenden Fall als Beispiel soll gasförmi
ges Xenon 124, welches auf 99,8% angereichert ist, mit einem
Protonenstrahl von 30 MeV 6 Stunden lang bestrahlt werden, um
als Endprodukt einer bekannten Reaktionskette Jod 123 zu er
halten. Dabei wird ein großer Teil des Jod 123, welches in der
Targetkammer entsteht in der Zeit unmittelbar nach der Be
strahlung erhalten.
Probleme die dabei auftreten, bestehen zum einen in dem sehr
dünnen Film, auch welchem das Fenster an der Eintrittsseite
der Kammer des Gastargets gefertigt sein muß und andererseits
darin, daß die Gaskammer unter einem inneren Überdruck gehal
ten werden muß, der in der Größenordnung von 15 bar liegen
kann.
Es würde somit, falls der erwähnte sehr dünne Metallfilm wäh
rend der Bestrahlung des Gastargets bricht, ein beträchtlicher
Teil der in der Targetkammer erzeugten Radioisotope in den Va
kuumraum des Bestrahlungsapparates, z. B. eines Zyklotrons, ent
weichen, wodurch eine Verunreinigung desselben mit den radio
aktiven Substanzen verursacht würde. Darüber hinaus wäre der
Verlust des angereicherten Targetgases sehr kostspielig.
Verbindet man nun ein herkömmliches Gastarget direkt mit dem
Vakuumsystem eines Strahlführungssystems und/oder eines Teil
chenbeschleunigers, so ergeben sich bei Defekten der Eingangs
folien folgende Nachteile:
- 1. Verluste des teuren Gases,
- 2. Kontamination (die bestrahlten Gase sind in der Regel schon nach kurzen Bestrahlungszeiten hochradioaktiv) des Strahl führungssystems und/oder Beschleunigers,
- 3. Produktionsausfall mit wirtschaftlichen Verlusten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Gastarget
vorrichtung zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile ver
mieden werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfin
dung die Merkmale vor, die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 aufgeführt sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Gastargetvorrichtung ergeben sich aus den
Merkmalen, die in den Kennzeichen der Unteransprüche angegeben
sind.
Durch das Zwischenvakuum des erfindungsgemäßen Gastargets wird
nun bei einem Defekt der Eingangsfolie der Verlust auch von
kleinsten Gasmengen verhindert und eine Kontamination des
Strahlerzeugers ausgeschlossen. Das Zwischenvakuum bietet dar
über hinaus auch eine Meßmöglichkeit für die Dichtigkeit der
Eintrittsfolie zum Gastargetvolumen mit hoher Empfindlichkeit.
Dadurch kann ein rechtzeitiges Auswechseln der Eingangsfolie
erfolgen wodurch die Produktionssicherheit erheblich gestei
gert werden kann.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand
der Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt dabei den Querschnitt durch die Gastargetvor
richtung mit der vorgeschalteten Vakuumkammer.
Gemäß der Figur besteht die neue Gastargetvorrichtung aus ei
nem geteilten Gehäuse 1, 2 welches den Vakuumraum 3 als Si
cherheitsvolumen enthält und dem Targetgehäuse 6, in dessen
Innenraum 14 die Bestrahlung beispielsweise von dem erwähnten
Xenon 124 stattfindet. Zwischen dem Gehäuse 1, 2 und dem Tar
getgehäuse 6 sind zwei Flanschplatten 4 und 5 kraftschlüssig
gehalten von denen die eine 4, die dem Gehäuse 2 zugewendete
dieses gegenüber mittels des O-Ringes 19 und die andere 5, die
dem Targetgehäuse 6 zugewendete mittels des konzentrischen O-
Ringpaares 20 abgedichtet ist. Beide Flanschplatten 4 und 5
sind gegeneinander verschraubt und halten zwischen sich eine
Metallfolie 10. Die in der Trennfuge gehaltene bzw. einge
preßte Folie 10 ist mittels einer Schneidkante 24 und dem kon
zentrisch darumliegenden O-Ring 21 abgedichtet und gehaltert.
Die Ringräume im O-Ringpaar 20 sowie der zwischen der Schneid
kante 25 und dem O-Ring 21 sind dabei durch Absaugen auf Un
dichtigkeiten überwachbar. Das Targetgehäuse 6 ist in Richtung
22 beweglich und wird im Betriebszustand mittels nicht darge
stellter Druckelemente mit vorbestimmter Kraft gegen das Ge
häuseteil 2 gepreßt, so daß das verschraubte Flanschplatten
paar 4 und 5 kraftschlüssig und abgedichtet zwischen den Ge
häusen gehalten wird.
Das Targetgehäuse 6 enthält wie bereits erwähnt den Targetraum
14 mit dem Targetvolumen, das mit einer Zuleitung 7 und einer
Ableitung 8 versehen ist. Um den Targetraum 14 herum sind im
Gehäuse 6 nicht mehr dargestellte Kühlkanäle vorgesehen. Tar
getraum 14 und Vakuumraum 3 sind nun mittels des im Flansch
plattenpaar 5 zentrisch verlaufenden Kanales 9 verbunden wobei
dieser durch die Folie 10 zwischen den Platten 4 und 5 ver
schlossen ist, die ihrerseits auf die bereits erwähnte Weise
miteingeklemmt ist. Das Flanschplattenpaar 4, 5 läßt sich nun
mit der Folie zusammen fernbedient auswechseln. Die gasdichte
Metallfolie 10 ist für geladene Teilchen durchlässig und
trennt den Vakuumraum 3 vom Targetraum 6, wobei zwischen die
sen eine erhebliche Druckdifferenz auftreten kann. Auf der an
deren Seite des Vakuumraumes 3 bzw. im vorderen Gehäuseteil 1
(in Strahlrichtung gesehen) ist die Strahleintrittsöffnung 11
koaxial zum Kanal 9 bzw. zum Targetraum 14 gelegen. Die
Strahleintrittsöffnungen 11 ist mit einer weiteren Folie 12 ver
schlossen, die durch den eingeschraubten Ring 13 in der Öff
nung 11 gehalten wird. Der Strahl 18 trifft vom Vakuum 15 des
Strahlerzeugers her durch für geladene Teilchen ebenfalls
durchlässige Folie 12 und die Strahleintrittsöffnung 11 in den
Vakuumraum 3 und gelangt von dort über den Kanal 9 und durch
die Folie 10 in den Targetraum 14, in dem sich das zu bestrah
lende Gas befindet. Der Vakuumraum 3 bildet somit eine Art
Vorkammer für den Targetraum 14, ist von ihm und dem Vakuum
raum 15 des Strahlerzeugers jedoch durch gasundurchlässige
Wände bzw. Folien 10 und 12 abgeschlossen. Somit kann in den
Vakuumraum 3 ein getrenntes Vakuum unabhängig als sogenanntes
Sicherheitsvolumen aufrechterhalten werden.
Das Gehäuse des Vakuumraumes 3 ist zweiteilig ausgeführt, wo
bei die Gehäuseteile 1 und 2 mittels der Schrauben 16 mitein
ander vakuumdicht verschraubt sind. An den Vakuumraum 3 ist
durch sein Gehäuse hindurch die Saugleitung 17 angeschlossen,
mittels welcher er unter Vakuum gehalten wird und welche ein
getrenntes Absaugen ermöglicht.
Wichtig ist nun, daß der Vakuumraum 3 bzw. das Sicherheitsvo
lumen bezüglich seiner Dimensionierung auf das Volumen des Tar
getraumes 14 abgestimmt ist. Es muß nun mindestens um das
Druckverhältnis zwischen Targetraum 14 und Vakuumraum 3 größer
sein, damit bei einem Bruch der Folie 10 das entspannte Volu
men des Targetraumes 14 aufgenommen werden kann und danach im
Vakuumraum 3 nur noch Vakuum bzw. ein gewisser Unterdruck auf
recht erhalten werden kann. Da bei einem Bruch der Folie 10
infolge der hohen Drücke und Temperaturen im Kanal in Richtung
Vakuum 3 sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der
Schallgeschwindigkeit auftreten können, ist der Übergang vom
Kanal 9 zum Vakuumraum 3 in Form einer konischen Erweiterung
23 ausgeführt. An der gegenüberliegenden Stelle des Vakuumrau
mes 3 ist an der Innenseite des Gehäuseteils 1 ebenfalls eine
konische Erweiterung 24 vorgesehen, die im Bruchfall die Strö
mungsenergie auffächert. Die konischen Erweiterungen sind so
mit ebenso wie die Teile des Kanales 9 zwischen den Folien 10
und 11 Bestandteile des Vakuumraumes 3. Der wichtigste Ge
sichtspunkt ist dabei, daß dieser Raum 3 durch sein Vakuum und
seine Dimensionierung das gesamte Volumen des Targetraumes 14
auf die beschriebene Weise auffangen kann.
Während der Bestrahlung wird der ringförmig und räumlich aus
gedehnte Vakuumraum 3 in dem Gehäuse 1, 2 des Sicherheitsvolu
mens unter Vakuum gehalten und mittels Druckanzeigeeinrichtun
gen überwacht. Falls nun die Metallfolie 10 auf der Target
seite bricht, wird die Druckanzeige einer Druckanzeigevorrich
tung für den Vakuumraum 3 ansteigen, während der Druck auf der
Targetseite abfällt. Darauf werden in so einem Fall die Be
strahlungen beendet und das Flanschplattenpaar 4, 5 nach Ver
schieben des Targetgehäuses 6 in Richtung 22 entfernt und
durch ein neues mit intakter Folie 10 ersetzt. Wenn auf der
anderen Seite die dem Strahl 10 zugewendete Folie 12 bricht,
wird die Druckanzeige für den Raum 3 je nach Druckdifferenz
zum Vakuumraum 15 steigen oder fallen, während im Targetraum
14 keine Druckveränderung festzustellen ist. In einem solchen
Fall werden die Bestrahlungen ebenfalls beendet und die Folie
12 nach Lösen der Ringe 13 ausgewechselt.
Bezugszeichenliste
1 Teil des Vakuumgehäuses
2 Teil des Vakuumgehäuses
3 Vakuumraum
4 erste Flanschplatte
5 zweite Flanschplatte
6 Targetgehäuse
7 Zuleitung
8 Ableitung
9 Kanal
10 Metallfolie
11 Strahleintrittsöffnung
12 Metallfolie
13 Ring
14 Targetraum
15 Vakuumraum
16 Schrauben
17 Saugleitung
18 Strahl
19 O-Ring
20 O-Ringpaar
21 O-Ring
22 Bewegungsrichtung
23 konische Erweiterung
24 konische Erweiterung
25 Schneidkante
2 Teil des Vakuumgehäuses
3 Vakuumraum
4 erste Flanschplatte
5 zweite Flanschplatte
6 Targetgehäuse
7 Zuleitung
8 Ableitung
9 Kanal
10 Metallfolie
11 Strahleintrittsöffnung
12 Metallfolie
13 Ring
14 Targetraum
15 Vakuumraum
16 Schrauben
17 Saugleitung
18 Strahl
19 O-Ring
20 O-Ringpaar
21 O-Ring
22 Bewegungsrichtung
23 konische Erweiterung
24 konische Erweiterung
25 Schneidkante
Claims (6)
1. Gastargetvorrichtung, in welcher ein gasförmiger Target un
ter Verwendung eines Beschleunigers für geladene Teilchen
mit geladenen Teilchen beschossen wird und unter Ausnutzung
verschiedenartiger Kernreaktionen Radioisotope gewonnen
werden, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil der
Gastargetvorrichtung in Eingangsrichtung der geladenen
Teilchen ein Vakuumraum (3) als Sicherheitsvolumen vorge
schaltet ist, der an beiden Enden je eine gasdichte, jedoch
für die geladenen Teilchen (18) durchlässige Metallfolie
(10, 12) aufweist, mittels welcher er gasdicht von dem Reak
tionsraum (14) der Gastargetvorrichtung und dem Vakuumsy
stem (15) des Beschleunigers getrennt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Targetraum (14) und der Vakuumraum (3) in getrennten
Gehäusen (1, 2 bzw. 6) untergebracht sind, wobei zwischen
beiden ein mittels der Metallfolie (10) abgeschlossener
Verbindungskanal (9) besteht und das Gehäuse (6) des
Targetraumes (14) zu den Gehäusen (1, 2) des Vakuumraumes
(3) bewegt- und an diesen anpreßbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Metallfolie (10) zwischen dem Gehäuse (1, 2) und dem
Gehäuse (6) flanschartig gehaltert ist, wobei der Flansch
zusammen mit der Folie (10) nach Wegbewegen des Gehäuses
(6) fernbedient auswechselbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Flansch aus zwei gegeneinander verschraubten Flansch
platten (4, 5) besteht, zwischen denen die den Kanal (9) im
Flansch verschließende Folie (10) mittels einer Schneid
kante (25) dicht eingepreßt ist und die kraftschlüssig ab
gedichtet zwischen den Gehäusen (1, 2 und 6) gehalten sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenräume zwischen dem Dichtungspaar (20) und den
Dichtungen (25 und 21) überwachbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Folien (10, 12) aus Aluminium, Edel
stahl, Molybden, Niob oder Tantal bestehen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3808973A DE3808973A1 (de) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Gastargetvorrichtung |
US07/324,024 US4945251A (en) | 1988-03-17 | 1989-03-16 | Gas target device |
CA000593969A CA1312968C (en) | 1988-03-17 | 1989-03-16 | Gas target device with a safety volume |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3808973A DE3808973A1 (de) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Gastargetvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3808973A1 true DE3808973A1 (de) | 1989-10-05 |
DE3808973C2 DE3808973C2 (de) | 1993-04-01 |
Family
ID=6349999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3808973A Granted DE3808973A1 (de) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Gastargetvorrichtung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4945251A (de) |
CA (1) | CA1312968C (de) |
DE (1) | DE3808973A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19810922A1 (de) * | 1998-03-13 | 1999-09-30 | Karlsruhe Forschzent | Gastargetfenster |
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SE513191C2 (sv) | 1998-09-29 | 2000-07-24 | Gems Pet Systems Ab | Snabbkoppling |
US6559424B2 (en) | 2001-01-02 | 2003-05-06 | Mattson Technology, Inc. | Windows used in thermal processing chambers |
EP1429345A1 (de) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | Ion Beam Applications S.A. | Radioisotopen Herstellungsverfahren und -vorrichtung |
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- 1988-03-17 DE DE3808973A patent/DE3808973A1/de active Granted
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1989
- 1989-03-16 US US07/324,024 patent/US4945251A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-16 CA CA000593969A patent/CA1312968C/en not_active Expired - Fee Related
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Title |
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Nucl. Instrum a. Meth. in Phys. Res. Bd. B26 (1987) S. 253-258 * |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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CA1312968C (en) | 1993-01-19 |
US4945251A (en) | 1990-07-31 |
DE3808973C2 (de) | 1993-04-01 |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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