[发明专利]同位素生产装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种同位素生产装置并且更确切地涉及一种包括屏蔽的同位素生产装置。

现有技术的说明

用于生产PET放射性同位素的回旋加速器围绕¹⁸F靶产生了重要的次级中子和光子通量。为了将辐射剂量减少至人类人员可接受的水平，它们需要被封闭在由厚混凝土壁制成的屏蔽库中。产生分别具有10MeV、11MeV或18MeV的能量的质子束(具有40μA的强度)的来自离子束应用公司(Ion Beam Applications)的示例性10/5、11或18/9回旋加速器需要约2m厚的混凝土壁和1.8m厚的顶部。此种巨大的料仓在现有医院中是不容易安装的并且通常要求专用于这种回旋加速器的新安装。必须屏蔽包括回旋加速器和靶系统的这样的同位素生产装置。在图1处表示的同位素生产装置的一种已知设计中，回旋加速器10和靶20位于库屏蔽30中。选择该库屏蔽的厚度以及该库屏蔽的材料，使得在该库屏蔽的外表面处的剂量率小于极限。当在库屏蔽30的外部的区域是控制区域时，这个极限是10μSv/h。当在该库屏蔽的外部的区域是公共区域时，这个极限是0.5μSv/h。这个极限确保了在这个区域中每年停留2000小时或更少的公众的成员将在一年内接收小于1mSv的总剂量。该库屏蔽材料通常是混凝土。在库屏蔽30内部的区域在束生产过程中对于维修人员是不可接近的。对于产生18MeV质子束的典型的回旋加速器，对于FDG的生产，由混凝土制成的库屏蔽30的厚度应该是约220cm或240cm。为了减少该屏蔽的成本和体积，已经设计了在图2处表示的另一种类型的同位素生产装置，其中回旋加速器10和靶20紧密地被包围屏蔽40包围。这样的设计被称为自屏蔽系统。非常接近于辐射源，此种自屏蔽40可以是非常紧凑的并且允许总屏蔽重量的合理减少。接近于该回旋加速器的自屏蔽不允许在该屏蔽内部穿透维修人员。因此，它必须由可移动的零件制成的，以便对于维修允许容易进入该回旋加速器。然后将这些系统封闭在具有附加的库屏蔽35的房间中。满足在该屏蔽的外部的区域中的剂量率所要求的这个附加的库屏蔽35的壁厚度比在库屏蔽系统中的低得多。当将18-MeV回旋加速器封闭在自屏蔽中时，加速器室的混凝土壁的厚度可薄至25cm但是优选地从30cm至60cm厚的，或者甚至80cm(对于产生150μA束的回旋加速器)。

文件WO2007141223披露了自屏蔽系统，其中该屏蔽包围靶。该屏蔽可包括填充有辐射吸收材料的壳体。在外部区域中，该壳体可以填充有高Z化合物如铅或铁，并且在内部区域中该壳体可以填充有低Z化合物如聚乙烯或石蜡化合物。该屏蔽的厚度是在该回旋加速器周围85cm和在该回旋加速器之上60cm。这种屏蔽被设计用于包围11MeV回旋加速器。

文件WO2010151412披露了包括回旋加速器和位于该回旋加速器的一定距离处的靶系统的同位素生产装置。该回旋加速器的磁轭使从该回旋加速器内发射的辐射减弱。为了有效地屏蔽该辐射，该磁轭可能比形成所希望的磁场所要求的磁轭更厚。此外，可以在产生相对低量的中性粒子的低能量下操作该回旋加速器。例如，该回旋加速器可以使带电粒子达到大约9.6MeV或更确切地7.8MeV或更少的能级。该靶系统被第一或内部屏蔽结构和围绕该第一屏蔽结构的第二或外部屏蔽结构所屏蔽。该第一屏蔽结构围绕该靶并且使伽马辐射减弱。这个第一屏蔽结构可以由大部分铅(Pb)形成。围绕该第一屏蔽结构的该第二屏蔽结构被配置成使中子以及还有由该靶区域发射的伽马射线减弱并且还使通过中子俘获产生的伽马射线减弱。该第二屏蔽结构可以包含聚乙烯、铅(Pb)和较小量的硼。在一个具体实施例中，该第二屏蔽结构包含约80％的聚乙烯(包括3％的硼)以及约20％的铅(Pb)。然而，材料的选择以及层的排序可能不是最佳的。

设计用于同位素生产装置的有效屏蔽的任务是一项复杂的任务，因为该屏蔽必须使在该靶系统中产生的中子减弱，由于由粒子束引起的核反应、在该靶系统中或在该回旋加速器本身中产生的光子、以及由在该屏蔽中的中子的相互作用产生的次级光子的结果。

发明内容