以下、本発明の放射性同位元素製造装置に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る放射性同位元素製造装置をサイクロトロンと共に示す概略図である。図1に示すように、放射性同位元素製造装置(以下、RI製造装置という)1は、ターゲット(被照射物)に荷電粒子線(陽子線(H+))を照射することにより、放射性同位元素(RI)を製造するためのものである。RI製造装置1で製造されるRIは、例えば放射性同位元素標識化合物(RI化合物)である放射性薬剤(放射性医薬品を含む)の製造に用いられる。病院等のPET検査に使用されるRI化合物としては、18F−FLT(フルオロチミジン)、18F−FMISO(フルオロソニダゾール)、11C−ラクロプライド等がある。
RI製造装置1は、ここでは、サイクロトロン(加速器)2の側面に複数(ここでは2つ)取り付けられている。サイクロトロン2は、不図示のイオン源(サイクロトロン2に接続され、又は、サイクロトロン2内に設けられる)にて生成され当該サイクロトロン2に供給された荷電粒子(水素の陽イオン)を加速することにより、荷電粒子線を出射する。サイクロトロン2は、当該サイクロトロン2内で加速された荷電粒子がサイクロトロン2内の部品に衝突することに伴い発生する中性子線やガンマ線を遮蔽するための自己シールド3により覆われている。サイクロトロン2の側面には、サイクロトロン2の内部を真空環境にするための真空ポンプ4,4が取り付けられている。また、サイクロトロン2の側面には、サイクロトロン2から出射された荷電粒子がRI製造装置1内の部品に衝突することで発生する中性子線やガンマ線を遮蔽するためのターゲットシールド5,5がRI製造装置1を覆うように取り付けられている。
次に、RI製造装置1について詳細に説明する。図2は、図1中の放射性同位元素製造装置を示す断面図である。図2に示すように、RI製造装置1は、荷電粒子線通路200、ターゲット収容部300及び減衰部10を備えている。
荷電粒子線通路200は、サイクロトロン2から出射されてターゲット収容部300に向かう荷電粒子線を通過させるための孔である。荷電粒子線通路200は、ここでは、取付部材201、第1ボディ部材202及び第2ボディ部材203に形成された貫通孔により構成されている。
取付部材201は、略円筒状の部材であり、円筒の軸線方向の一方側(図2において左側)がサイクロトロン2の側面に設けられた凹部に嵌入されて取り付けられている。取付部材201の内周面は、荷電粒子線通路200の一部を形成する第1通路部201aとされている。取付部材201において、円筒の軸線方向の他方側の端面には、第1ボディ部材202が嵌入される凹部201bが設けられている。また、取付部材201には、凹部201bを介して径方向に貫通する一対の貫通孔201c、201dが設けられている。
第1ボディ部材202は、略円筒状の部材であり、円筒の軸線方向の一方側が取付部材201の凹部201bに嵌入されて取り付けられている。なお、第1ボディ部材202において、円筒の軸線方向の他方側端部には、径方向外向き(円筒の軸線から離れる向き)の鍔部が設けられており、この鍔部は取付部材201の他方側の端面と当接されている。第1ボディ部材202の内周面は、荷電粒子線通路200の一部を形成する第2通路部202aとされている。第1通路部201aと第2通路部202aとの間には、膜状のフォイルF1が配置されている。
フォイルF1は、サイクロトロン2側(荷電粒子線の上流側)の空間である第1通路部201aを真空に保つための部材であり、取付部材201と第1ボディ部材202とにより挟まれて固定されている。フォイルF1と取付部材201との間にはOリングが介されており、これにより、第1通路部201aと第2通路部202aとの間を気体が通過できないようにされている。フォイルF1を形成する材料としては、例えば、AlやTi等が挙げられる。ファイルF1は、荷電粒子線が透過できる程度の厚さとされている。
第1ボディ部材202において、円筒の軸線方向の他方側の端面には、第2ボディ部材203が嵌入される凹部202bが設けられている。また、第1ボディ部材202には、第2通路部202aを介して径方向に貫通する一対の貫通孔202c、202dが設けられている。
貫通孔202cは取付部材201の貫通孔201cと接続され、これら貫通孔201c及び貫通孔202cを介して、フォイルF1や後述するフォイルF2を冷却するためのHeガス(気体)が第2通路部202a及び後述する第3通路部203aに導入される。このように、第2通路部202a及び第3通路部203aは、Heガスが供給される空間である冷却空間とされている。また、貫通孔201c及び貫通孔202cの内部には、Heガスを噴射するための配管Pが通されている。配管Pは、荷電粒子線の照射軸B上において、ターゲット収容部300側に位置する減衰材(後述)に向けてHeガスを噴射すべく、ターゲット収容部300側に向けて屈曲されている。貫通孔202dは取付部材201の貫通孔201dと接続され、これら貫通孔201d及び貫通孔202dを介して、第2通路部202a及び第3通路部203aに供給されたHeガスが外部に導出される。
第2ボディ部材203は、略円環状の部材であり、円環の軸線方向の一方側が第1ボディ部材202の凹部202bに嵌入されて取り付けられている。第2ボディ部材203の内周面は、荷電粒子線通路200の一部を形成する第3通路部203aとされている。第3通路部203aは、第2通路部202aと連通されている。第2ボディ部材203において、円環の軸線方向の他方側の端面には、後述する第3ボディ部材が嵌入される凹部203bが設けられている。
ターゲット収容部300は、RIの前駆体となるターゲットを収容するための部分であり、ここでは液体状のターゲット水Lを収容する収容空間Sを形成している。液体状のターゲット水Lとしては、例えば18O、H2 18O、H2 16O等を使用することができる。ターゲット収容部300は、ここでは、第3ボディ部材301及びフォイルF2により形成されている。
第3ボディ部材301は、略円筒状の部材である。第3ボディ部材301の円筒の軸線方向の一方側の端面には突出部が設けられており、この突出部は第2ボディ部材203の凹部203bに嵌入されて取り付けられている。第3ボディ部材301の内周面には、薄肉の球殻状を呈した殻状部301aが形成されており、この殻状部301aによって、収容空間Sが形成されている。
なお、第3ボディ部材301には、ターゲット収容部300にHeガスを供給するための貫通孔301bや、ターゲット収容部300に対してターゲット水Lを出し入れするための貫通孔301c等が形成されている。また、第3ボディ部材301の内側には、円筒の軸線方向の他方側から、椀状部材302や第4ボディ部材303等が嵌入されており、これらの部材により、荷電粒子線の照射により温度が上昇するターゲット水Lを冷却する冷却水を循環させるための冷却流路Cが形成されている。
フォイルF2は、収容空間Sを塞ぐための膜状の部材であり、第2ボディ部材203と第3ボディ部材301とにより挟まれて固定されている。フォイルF2と第3ボディ部材301との間にはOリングが介されており、これにより、収容空間Sに収容されたターゲット水Lが荷電粒子線通路200に漏れないようにされている。フォイルF2を形成する材料としては、例えば、AlやTi等が挙げられる。ファイルF2は、荷電粒子線が透過できる程度の厚さとされている。
減衰部10は、荷電粒子線通路200中に配置されており、荷電粒子線が透過する際に荷電粒子線のエネルギーを減衰(低下)させるためのものである。減衰部10は、透過する荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能とされている。また、本実施形態では、減衰部10は、荷電粒子線の照射軸Bに直交する軸線Aを中心に回動可能とされており、荷電粒子線を透過させる位置を回動により変えることで、当該荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能とされている。このような減衰部10の具体的な構成について、図3〜5を参照して説明する。図3は、図2中の減衰部を示す斜視図、図4は図3の減衰部の側面図、図5は図4中のV-V矢視図である。図3〜5に示すように減衰部10は、本実施形態では、複数(ここでは3つ)の減衰材11a〜11c及びマニホルド(支持部材)12を有している。
マニホルド12は、減衰材11a〜11cを支持するための部材であり、ここでは八角筒状を呈している。なお、マニホルド12は、八角筒状以外の他の多角筒状や、円筒状等であってもよい。マニホルド12は、その回転中心となる軸線Aが荷電粒子線の照射軸Bと直交しており、軸線Aを中心に回動可能とされている。より具体的には、図2に示すように、マニホルド12の下端部には、径方向内側に延びる複数の棒状の継手部材14が取り付けられている。複数の継手部材14は、軸線A方向に延びるシャフト13に連結されている。シャフト13は、貫通孔201d及び貫通孔202dの内部を延在し、モータ等の駆動源Mに連結されている。そして、シャフト13は駆動源Mにより軸線Aを中心に回動可能とされており、これにより、マニホルド12も軸線Aを中心に回動可能とされている。このように、マニホルド12が装置1内に占める範囲は、軸線Aからマニホルド12において最も外側に位置する部分の半径R1以内に収められている(図5参照)。
マニホルド12において、八角筒を構成する各面の略中央部には、それぞれ貫通孔12aが設けられている。すなわち、マニホルド12の側壁には、軸線Aを介して対向する一対の貫通孔12a,12aが複数組(ここでは4組)設けられている。そして、本実施形態では、マニホルド12の軸線Aと荷電粒子線の照射軸Bとが直交しているため、対向する一対の貫通孔12a,12aは、マニホルド12の回動により、荷電粒子線を通過させる位置に配置可能とされている。マニホルド12を形成する材料としては、例えば、AlやSUS(ステンレス)等を使用することができる。
減衰材11a〜11cは、荷電粒子線を透過させ、この際に、荷電粒子線のエネルギーを減衰(低下)させるための板状の部材である。減衰材11a〜11cは、対向する一対の貫通孔12a,12aのうち、一方の貫通孔12aを塞ぐように、それぞれマニホルド12の側壁に対して内側から取り付けられている。なお、減衰材11a〜11cは、マニホルド12の側壁に対して外側から取り付けられていてもよい。また、減衰材11a〜11cは、貫通孔12aに対して溝を設け、この溝に嵌め込まれて取り付けられていてもよい。
減衰材11a〜11cは、それぞれ厚さが異なっている。具体的には、減衰材11aは、最も厚くされており、減衰材11aを透過した後の荷電粒子線のエネルギーは、例えば11MeVとなるようにされている。減衰材11bは、減衰材11aよりも薄くされており、減衰材11bを透過した後の荷電粒子線のエネルギーは、例えば14MeVとなるようにされている。減衰材11cは、減衰材11a,11bよりも薄くされており、減衰材11cを透過した後の荷電粒子線のエネルギーは、例えば20MeVとなるようにされている。従って、本実施形態に係るRI製造装置1では、荷電粒子線を透過させる位置をマニホルド12の回動により変えることで、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を3段階に変更可能とされている。なお、本実施形態において、減衰材11a〜11cにより塞がれていない残りの対向する一対の貫通孔12a,12aのうち、一方の貫通孔12aを他の減衰材により塞ぐことで、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を4段階に変更可能としてもよい。
減衰材11a〜11cを形成する材料としては、例えば、Al、Pb、Ag、グラファイト等を使用することができる。なお、本実施形態では、上述のように、減衰材11a〜11cの厚さを互いに異なるものとすることにより荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能としているが、減衰材11a〜11cを形成する材料を互いに異なるものとすることにより荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能としてもよい。また、減衰材11a〜11cの厚さ及び材料の双方を調整することにより荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能としてもよい。
次に、RI製造装置1を用いてRIを製造する方法(RI製造装置1の動作)について説明する。
まず、製造したい所望のRIの種類に合わせて、減衰材11a〜11cの中から、使用する減衰材を選択する。具体的には、例えば、所望のRIを製造するために使用するターゲット水Lの性状に合わせて、減衰材11a〜11cの中から、最も効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できる減衰材を選択する。ここでは、例えば、減衰材11cを選択する。なお、RIの種類毎に適した荷電粒子線のエネルギーの値は、例えば実験等により予め把握できる。そして、マニホルド12を回動させることにより、荷電粒子線の照射軸B上においてターゲット収容部300側に、選択した減衰材11cを配置する。
次に、冷却流路Cに冷却水を循環させると共に、冷却空間である第2通路部202a及び第3通路部203aにHeガスを供給する。また、配管Pにより、減衰材11cに対してHeガスを噴射する。
次に、貫通孔301cを介してターゲット水Lをターゲット収容部300の収容空間Sに供給する。また、貫通孔301bを通して、収容空間Sに高圧でHeガスを供給する。このように加圧することにより、ターゲット水Lの沸騰による気泡の発生が抑制される。
この状態で、サイクロトロン2から荷電粒子線をターゲット収容部300に向けて照射する。サイクロトロン2から出射された荷電粒子線は、照射軸Bに沿って、第1通路部201a、第2通路部202a及び第3通路部203aをこの順番で通過し、ターゲット水Lに照射される。この際、荷電粒子線は、フォイルF1、減衰材11c及びフォイルF2を透過する。減衰材11cを透過する際、荷電粒子線は所望のエネルギーまで減衰されるため、所望のRIが効率よく製造される。
また、荷電粒子線の透過によりフォイルF1、減衰材11c及びフォイルF2の温度が上昇するが、貫通孔201c及び貫通孔202cを介して供給されたHeガスや、配管Pから噴射されたHeガスにより、フォイルF1、減衰材11c及びフォイルF2が冷却される。特に、減衰材11cは、配管PからHeガスが直接噴射されるため、好適に冷却される。製造された放射性同位元素を含むターゲット水Lは、貫通孔301cを逆流させて図示しないフィルタを通して回収される。
以上、本実施形態に係るRI製造装置1では、荷電粒子線が通過する荷電粒子線通路200中に、荷電粒子線のエネルギーを減衰させる減衰部10が設けられており、この減衰部10は荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能とされている。このため、減衰部10において、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を所望のRIの種類に合わせて変更することにより、ターゲット水Lに照射する荷電粒子線のエネルギーをRIの種類毎に適した値に調節することが可能となる。従って、複数の種類のRIを効率よく製造できる。
また、RI製造装置1では、減衰部10は、軸線Aを中心に回動可能とされており、荷電粒子線を透過させる位置を回動により変えることで、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能とされているため、減衰部10が占める範囲をRI製造装置1内において軸線Aから半径R1以内に抑えることが可能となり、装置の小型化を図ることができる。なお、後述する減衰部50,60等(図9,10参照)では、荷電粒子線を透過させる位置を直線方向の変位(ストローク)により変えており、装置内において減衰部が占める範囲は、減衰材自体の大きさ及びストローク分の範囲となる。
また、RI製造装置1では、減衰部10は、荷電粒子線を透過させて減衰させる減衰材11a〜11cと、減衰材11a〜11cを支持するための八角筒状のマニホルド12と、を有しており、マニホルド12は、荷電粒子線の照射軸Bと直交する方向に延びる軸線Aを中心に回動可能とされており、マニホルド12の側壁には、軸線Aを介して対向しマニホルド12の回動により荷電粒子線を通過させる位置に配置可能な一対の貫通孔12a,12aが複数組設けられており、減衰材11a〜11cは、対向する一対の貫通孔12a,12aの一方を塞ぐように、マニホルド12の内側に取り付けられている。このため、所定期間以上の運転により減衰材11a〜11cの放射化が進行した場合でも、減衰材11a〜11cを取り囲むマニホルド12の側壁により、減衰材11a〜11cから放射される中性子線やガンマ線の一部を好適に遮蔽できる(図5参照)。これにより、マニホルド12の周囲の部品の中性子線やガンマ線による劣化を抑制できる。
なお、上述のように、減衰材11a〜11cが、マニホルド12の側壁に対して外側から取り付けられている場合や、貫通孔12aに設けられた溝に嵌め込まれている場合であっても、少なくとも減衰材11a〜11cからマニホルド12の内側の空間に放射された荷電粒子線については、その一部を当該空間を取り囲む側壁で遮蔽できる。従って、減衰材11a〜11cからの荷電粒子線が他の部品等に放射されることを抑制できる。
また、RI製造装置1は、荷電粒子線通路200中に配置され、荷電粒子線を出射するサイクロトロン2側の空間である第1通路部201aを真空に保つためのフォイルF1を備え、荷電粒子線通路200において、ターゲット収容部300側には、フォイルF1やフォイルF2を冷却するためのHeガスが供給される冷却空間である第2通路部202a及び第3通路部203aが形成されており、減衰部10は、冷却空間内に配置されているため、荷電粒子線の透過による減衰部10の温度上昇をHeガスにより好適に抑制できる。
また、RI製造装置1は、減衰部10において荷電粒子線が透過する部分である減衰材に対し、冷却気体であるHeガスを直接噴射するための冷却気体噴射部としての配管Pを備えているため、荷電粒子線の透過による減衰部10の温度上昇をHeガスにより一層好適に抑制できる。
また、RI製造装置1では、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、減衰部10が回動により変位されることによって、減衰部10における荷電粒子線の透過部が変えられるため、装置内において、荷電粒子線が減衰材を透過する位置が一定となる。よって、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却できる。従って、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。なお、RI製造装置1では、フォイルや減衰材等の同じ箇所に荷電粒子線を照射し続けると高熱になることもあるため、これを抑制すべく照射軸Bの位置(図2においてY方向及びZ方向における位置)をずらして荷電粒子線を走査する場合もあるが、この場合であっても、照射軸Bの位置は所定の範囲内に収められる(以下、同様)。このため、この場合であっても、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却できる。
なお、上記実施形態においては、選択された減衰材11cは、荷電粒子線の照射軸B上においてターゲット収容部300側に配置されているが、荷電粒子線の照射軸B上においてサイクロトロン2側に配置されてもよい。要は、荷電粒子線通路200を通過する荷電粒子線が、選択された減衰材11cを透過できるように、減衰材11cが配置されればよい。減衰材11cが荷電粒子線の照射軸B上においてサイクロトロン2側に配置される場合、配管Pの先端部は、減衰材11cに向けてHeガスを噴射すべく、サイクロトロン2側に向けて屈曲されていることが好ましい。
ここで、上述のようなRI製造装置1においては、減衰部について種々の実施形態が考えられる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図6に示すように、減衰部20が第1実施形態に係る減衰部10(図3参照)と主に異なる点は、第1実施形態のマニホルド12に対して、八角筒を形成する面のうち、減衰材11a〜11cが取り付けられていない隣接する3面が設けられていないマニホルド22を有する点である。このような減衰部20を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図7に示すように、減衰部30は、減衰材31a〜31d及びマニホルド32を有している。
マニホルド32は、円板状の部材であり、その軸線Dが荷電粒子線の照射軸Bに対して略平行になるように配置されている。なお、マニホルド32は、円板状以外の板状であってもよい。マニホルド32の径方向略中央部には、軸線Dに沿ってシャフト33が貫通されている。シャフト33は、不図示のモータ等の動力源に連結されている。シャフト33は動力源により軸線Dを中心に回動可能とされており、これにより、マニホルド32も軸線Dを中心に回動可能とされている。
マニホルド32には、円周方向において略90°間隔で、径方向の略中央部に4箇所の貫通孔32aが設けられている。各貫通孔32aは、マニホルド32の回動により、荷電粒子線を通過させる位置に配置可能とされている。なお、貫通孔32a及び減衰材は、90°以外の間隔で設けられていてもよく、4つより多くても少なくてもよい。
減衰材31a〜31dは、荷電粒子線を透過させる際に荷電粒子線のエネルギーを減衰させるための板状の部材であり、貫通孔32aを塞ぐようにマニホルド32に取り付けられている。なお、減衰材が取り付けられていない貫通孔32aがあってもよい。減衰材31a〜31dはそれぞれ厚さが異なっており、これにより、減衰材31a〜31dにおける荷電粒子線のエネルギーの減衰量が互いに異なるものとされている。従って、減衰部30では、荷電粒子線を透過させる位置をマニホルド32の回動により変えることで、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を4段階に変更可能とされている。減衰材31a〜31dを形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。また、減衰部30では、第1実施形態に係る減衰部10と同様に、材料の調整や、厚さ及び材料の双方の調整により荷電粒子線のエネルギーの減衰量を変更可能としてもよい。
このような減衰部30を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、荷電粒子線の照射軸Bに対して略垂直な軸線Aを中心に回動可能なマニホルド12を有する第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰部30では、照射軸Bに対して略平行な軸線Dを中心に回動可能なマニホルド32を有する構成とされているが、このような構成でも、減衰部30が占める範囲をRI製造装置1内において軸線Dから半径R2以内に抑えることが可能となり、装置の小型化を図ることができる。また、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、減衰部30が軸線Dを中心とした回動により変位されることによって、減衰部30における荷電粒子線の透過部が変えられるため、装置内において、荷電粒子線が減衰材を透過する位置が一定となる。よって、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
図8は、本発明の第4実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図8に示すように、減衰部40が第3実施形態に係る減衰部30(図7参照)と主に異なる点は、円板状のマニホルド32に代えて半円板状のマニホルド42を有する点、及び、3枚の減衰材31a〜31cを有する点である。
より具体的には、マニホルド42では、円周方向において略60°間隔で径方向の略中央部に3か所の貫通孔42aが設けられており、この貫通孔42aを塞ぐように減衰材31a〜31cが取り付けられている。すなわち、減衰部40では、荷電粒子線を透過させる位置をマニホルド42の回動により変えることで、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を3段階に変更可能とされている。このような減衰部40を備えるRI製造装置1についても、第3実施形態に係る減衰部30を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。
図9は、本発明の第5実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図9に示すように、減衰部50は、第1減衰材51及び第2減衰材52を有している。
第1減衰材51及び第2減衰材52は、略同様な直角三角柱状を呈した部材である。第1減衰材51及び第2減衰材52は、対応する隣辺51b及び隣辺52bが平行となると共に、対応する隣辺51c及び隣辺52cが平行となるように、斜辺51aを含む側面と斜辺52aを含む側面とが離間して配置されている。また、第1減衰材51及び第2減衰材52は、第1減衰材51の隣辺51cを含む側面がサイクロトロン2側(図2参照)に配置されると共に、荷電粒子線が隣辺51cを含む側面に略垂直に入射するように配置されている。
第1減衰材51及び第2減衰材52は、それぞれ不図示の駆動源に連結されており、荷電粒子線の照射軸Bと直交する直線方向に変位可能とされている。これにより、第1減衰材51及び第2減衰材52は、隣辺51cと隣辺52cとの間隔が変わらないように直線方向に変位可能とされている。第1減衰材51及び第2減衰材52を形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。
このような減衰部50では、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できるように、第1減衰材51及び第2減衰材52を荷電粒子線の照射軸Bと直交する直線方向に変位させ、荷電粒子線が透過する部分の厚さ(照射軸B上における第1減衰材51の厚さd0及び第2減衰材52の厚さd1の合計の厚さ)を所望の値に調節する。これにより、減衰部50では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を連続的に変更可能とされている。
このような減衰部50を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、マニホルド12の回動により荷電粒子線の透過部が変えられる第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰部50では、第1減衰材51及び第2減衰材52の直線方向の変位により荷電粒子線の透過部が変えられる構成とされているが、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、装置内において、荷電粒子線が減衰材を透過する位置が一定となる。よって、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
また、減衰部50では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を連続的に変更可能であるため、微調整が可能となる。
また、減衰部50では、第1減衰材51及び第2減衰材52の双方を変位させることにより照射軸B上における第1減衰材51の厚さd0及び第2減衰材52の厚さd1の合計の厚さを調節することが可能であるため、第1減衰材51及び第2減衰材52の変位量(ストローク)を小さくすることができる。従って、装置の小型化を図ることが可能となる。
図10は、本発明の第6実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図6に示すように、減衰部60が第5実施形態に係る減衰部50(図9参照)と主に異なる点は、第1減衰材51のみを有している点である。
より具体的には、第1減衰材51は、隣辺51cを含む側面が荷電粒子線の照射軸Bと垂直となると共に、斜辺51aを含む側面に荷電粒子線が入射するように斜辺51aがサイクロトロン2側に配置されている。このような減衰部60では、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できるように、第1減衰材51を変位させ、荷電粒子線が透過する部分の厚さd2を所望の値に調節する。これにより、減衰部60では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を連続的に変更可能とされている。
このような減衰部60を備えるRI製造装置1についても、第5実施形態に係る減衰部50を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、第1減衰材51及び第2減衰材52を有する減衰部50と異なり、減衰部60は、主な構成要素として第1減衰材51のみを有する構成とされているので、装置を簡略化できる。
図11は、本発明の第7実施形態に係る減衰部を示す側面図である。図11に示すように、減衰部70は、減衰材71を有している。
減衰材71は、階段状の部分を有する部材である。より具体的には、減衰材71は、長方形の一の角部を欠くことにより階段状の部分を設けた断面を延在させた部材である。減衰材71は、階段状の部分を構成する面のうち、互いに平行な面として、第1面71a、第2面71b及び第3面71cを備えている。第1面71a〜第3面71cは、サイクロトロン2側に配置されると共に、荷電粒子線の照射軸Bと略垂直になるように配置されている。各面からターゲット収容部300側の面71dまでの距離(厚さ)は、第1面71a、第2面71b、第3面71cの順番で大きくなっている。減衰材71は、不図示の駆動源と連結されており、これにより、荷電粒子線が入射する位置を第1面71a、第2面71b及び第3面71cのいずれかに変更できるように、荷電粒子線の照射軸Bと直交する直線方向に変位可能とされている。減衰材71を形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。
このような減衰部70では、第1面71a、第2面71b及び第3面71cの中から、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できる厚さの面を選択し、選択した面に荷電粒子線が入射するように減衰材71を変位させる。これにより、減衰部70では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を3段階に変更可能とされている。
このような減衰部70を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、減衰部70では、マニホルド12の回動により荷電粒子線の透過部が変えられる第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰材71の直線方向の変位により荷電粒子線の透過部が変えられる構成とされているが、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、装置内において、荷電粒子線が減衰材を透過する位置が一定となる。よって、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
また、減衰部70は、主な構成要素として減衰材71のみを有する構成とされているので、装置を簡略化できる。
図12は本発明の第8実施形態に係る減衰部を示す斜視図、図13は図12の減衰部を示す平面図、図14は図13中のXIV-XIV矢視図である。図12〜14に示すように、減衰部80は、減衰材81を有している。
減衰材81は、略円柱状の部材であり、その軸線Dが荷電粒子線の照射軸Bに対して略平行になるように配置されている。減衰材81のサイクロトロン2側の端面には、ターゲット収容部300側の端面81eからの距離(厚さ)が変わるように、円周方向に沿って複数の段部が設けられている。換言すると、減衰材81のサイクロトロン2側の端面には、軸線Dを中心軸とする螺旋階段状の段部が設けられている。より具体的には、減衰材81は、端面81eからの距離が異なる4つの面を有しており、各面は照射軸Bに対して略垂直に設けられている。これらの面は、第1面81a、第2面81b、第3面81c及び第4面81dとされており、円周方向においてそれぞれ略90°ずつの範囲を占めている。なお、第1面81a、第2面81b、第3面81c及び第4面81dが占める範囲は、90°ずつでなくてもよい。また、端面81eからの距離が異なる面は、4つより多くても少なくてもよい。各面から端面81eまでの距離(厚さ)は、第1面81a、第2面81b、第3面81c、第4面81dの順番で小さくなっている。減衰材81を形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。
減衰材81の径方向略中央部には、軸線Dに沿ってシャフト82が貫通されている。シャフト82は、不図示のモータ等の動力源に連結されている。シャフト82は動力源により軸線Dを中心に回動可能とされており、これにより、減衰材81も軸線Dを中心に回動可能とされている。
このような減衰部80では、第1面81a〜第4面81dの中から、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できる厚さの面を選択し、選択した面に荷電粒子線が入射するように減衰材81を回動させる。これにより、減衰部80では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を4段階に変更可能とされている。
このような減衰部80を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、荷電粒子線の照射軸Bに対して略垂直な軸線Aを中心に回動可能なマニホルド12を有する第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰部80では、照射軸Bに対して略平行な軸線Dを中心に回動可能な減衰材81を有する構成とされているが、このような構成でも、減衰部80が占める範囲をRI製造装置1内において軸線Dから半径R3以内に抑えることが可能となり(図13参照)、装置の小型化を図ることができる。また、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、減衰材81が軸線Dを中心とした回動により変位されることによって、減衰材81における荷電粒子線の透過部が変えられるため、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
また、減衰部80は、主な構成要素として減衰材81のみを有する構成とされているので、装置を簡略化できる。
図15は本発明の第9実施形態に係る減衰部を示す斜視図、図16は図15の減衰部を示す平面図、図17は図15中のXVII-XVII矢視図である。図15〜17に示すように、減衰部90は、減衰材91を有している。
減衰材91は、略円柱状の部材であり、その軸線Dが荷電粒子線の照射軸Bに対して略平行になるように配置されている。減衰材91のサイクロトロン2側の端面には、ターゲット収容部300側の端面91bからの距離(厚さ)が円周方向に沿って変わるように、傾斜面91aが設けられている。換言すると、減衰材91のサイクロトロン2側の端面には、軸線Dを中心軸とする螺旋状の傾斜面91aが設けられている。減衰材91を形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。
減衰材91の径方向略中央部には、軸線Dに沿ってシャフト92が貫通されている。シャフト92は、不図示のモータ等の動力源に連結されている。シャフト92は動力源により軸線Dを中心に回動可能とされており、これにより、減衰材91も軸線Dを中心に回動可能とされている。
このような減衰部90では、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できるように、減衰材91の回動により、荷電粒子線が透過する部分の厚さd3(図17参照)を所望の値に調節する。これにより、減衰部90では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を連続的に変更可能とされている。
このような減衰部90を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、荷電粒子線の照射軸Bに対して略垂直な軸線Aを中心に回動可能なマニホルド12を有する第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰部90では、照射軸Bに対して略平行な軸線Dを中心に回動可能な減衰材91を有する構成とされているが、このような構成でも、減衰部90が占める範囲をRI製造装置1内において軸線Dから半径R4以内に抑えることが可能となり(図16参照)、装置の小型化を図ることができる。また、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、減衰材91が軸線Dを中心とした回動により変位されることによって、減衰材91における荷電粒子線の透過部が変えられるため、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
また、減衰部90では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を連続的に変更可能であるため、微調整が可能となる。さらに、減衰部90は、主な構成要素として減衰材91のみを有する構成とされているので、装置を簡略化できる。
図18は、本発明の第10実施形態に係る減衰部を示す斜視図である。図18に示すように、減衰部100は、複数(ここでは5つ)の減衰材101を備えている。
減衰材101は、平板状の部材であり、その一方側の面が荷電粒子線の照射軸Bに対して略垂直になるように配置されている。複数の減衰材101は、当接して配置されている。
各減衰材101は、それぞれ第1通路部202a中に配置されており、不図示の駆動源に連結されて直線方向に変位可能とされている。これにより、減衰部100では、荷電粒子線が通過する減衰材101の枚数を0〜5枚に調節可能とされている。減衰材101を形成する材料としては、第1実施形態に係る減衰材11a〜11cと同様なものを使用することができる。
このような減衰部100では、効率よく所望のRIを製造できるエネルギーまで荷電粒子線を減衰できるように、荷電粒子線が通過する減衰材101の枚数を0〜5枚の間で調節する。これにより、減衰部50では、荷電粒子線のエネルギーの減衰量を6段階に変更可能とされている。
このような減衰部100を減衰部10に代えて備えるRI製造装置1についても、減衰部10を備えるRI製造装置1と略同様な効果を奏する。特に、減衰部100では、マニホルド12の回動により荷電粒子線の透過部が変えられる第1実施形態に係る減衰部10と異なり、減衰材101の直線方向の変位により荷電粒子線が通過する減衰材101の枚数が変えられる構成とされているが、このような構成でも、荷電粒子線の照射軸Bが固定され、1系統の配管Pのみで荷電粒子線の透過部を冷却でき、装置のコストダウンや省スペース化を図ることができる。
以上、本発明の放射性同位元素製造装置に係る実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、ターゲットとして、液体状のターゲット水Lが使用されているが、固体状のターゲットが使用されてもよい。固体状のターゲットとしては、例えば64N、89Y等を使用することができる。