УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ЛИТИЕВОЙ МИШЕНИ И СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ЛИТИЕВОЙ МИШЕНИ Российский патент 2016 года по МПК H05H6/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству автоматической регенерации литиевой мишени и способу автоматической регенерации литиевой мишени, применяемым с источником нейтронов с использованием ускорителя.

Уровень техники

В последние годы терапия с захватом нейтронов для выборочного уничтожения раковых клеток была изучена и внедрена в клиническое использование с применением реакторных установок. Такая терапия требует применения нейтронов (тепловых нейтронов и эпитермальных нейтронов) и, следовательно, не имела выбора кроме выполнения с применением реакторных установок. Несмотря на то что терапия с захватом нейтронов клинически и с медицинской точки зрения признана как вызывающая эффект на злокачественный рак, терапия с захватом нейтронов не стала широко используемой. Ядерные реакторы не являются изначально медицинскими устройствами, и, следовательно, ядерные реакторы не предназначены для усовершенствованной медицинской технологии. В результате возникает проблема радиоактивного облучения присутствующих сторон, и очень неудобно транспортировать пациента к оборудованию ядерного реактора.

В указанной выше ситуации во всем мире разрабатывается устройство генерирования нейтронов, которое может выдавать нейтроны без применения ядерного реактора. В частности, указанные выше различные проблемы могут быть решены устройством генерирования нейтронов с применением ускорителя для ускорения заряженных частиц, таких как электроны, протоны и ионы до высокой скорости. Терапия с захватом нейтронов представляет собой метод лечения рака, предусматривающий подготовку агента из вещества, которое, вероятно, вступит в ядерную реакцию с тепловыми нейтронами и т.п., например состав, содержащий бор 10 (B-10), который является нерадиоактивным изотопом, применение подготовленного средства к человеческому организму заранее таким образом, чтобы агент поступил только в область, в которой присутствует рак, то есть только туда, где раковые клетки присутствуют среди нормальных клеток, и облучение местонахождения рака нейтронами (тепловыми нейтронами и эпитермальными нейтронами), которые меньше воздействуют на человеческий организм, чтобы, таким образом, выборочно, уничтожать только раковые клетки. В этом случае важно то, как бор-10 выборочно поступит в раковые клетки. Таким образом, терапия с захватом нейтронов представляет собой метод лечения с уничтожением только раковых клеток посредством ядерной реакции между соединением бора (например, боронофенилаланин) и нейтронами. Этот способ называют терапией с захватом нейтронов бором (BNCT). Для осуществления терапии с захватом нейтронов требуются передовые технологии во многих областях (см., например, Непатентную литературу 1). Этот документ относится к "целевому модулю", служащему в качестве главной технологии, то есть "основной технологии" устройства генерирования нейтронов с использованием ускорителя для осуществления терапии с захватом нейтронов.

Более конкретно, указанная выше терапия с захватом нейтронов осуществляется с использованием феномена, заключающегося в том, что определенный вид соединения бора, которое накапливается только на раковых клетках, эффективно взаимодействует с нейтронами, имеющими малую энергию, такими как тепловые нейтроны и эпитермальные нейтроны. Когда соединение бора, например, борофенилаланин, введен пациенту, борофенилаланин накапливается на раковых клетках в очень высокой степени. Когда область пациента, в которой присутствует рак, принявшая борофенилаланин посредством инфузии, облучена тепловыми нейтронами и эпидермальными нейтронами, бор-10 борофенилаланина и нейтроны взаимодействуют друг с другом на уровне клетки, устраняя альфа-излучение, имеющее высокую энергию, составляющую 2,33 МэВ, с сильным убивающим клетку эффектом, в результате чего только раковые клетки, предназначенные для уничтожения, повреждаются альфа-излучением. Диапазон альфа-излучения меньше 10 мкм, и, следовательно, терапию с захватом нейтронов бором (BNCT) можно рассматривать как передовой метод лечения, который может отличать нормальные клетки от раковых клеток и уничтожать только раковые клетки.

Источник нейтронов с использованием ускорителя включает в себя, например, ускоритель для ускорения протонов и мишенный блок, расположенный после ускорителя. Ускоритель включает в себя источник ионов, инжектор LEBT, высокочастотный квадрупольный линейный ускоритель RFQ, ионный линейный ускоритель RFI и т.п. Мишенный блок содержит литиевую мишень, и протоны, ускоренные ускорителем, сталкиваются с литиевой мишенью, генерируя нейтроны посредством ядерной реакции (см., например, Патентную литературу 1).

Список ссылок

Патентная литература

Патентная литература 1 Патент США № 7098615.

Непатентная литература

Непатентная литература 1: Протоколы "Новые задачи терапии с захватом нейтронов 2010 года" 14-го Международного Конгресса по терапии с захватом нейтронов 25-29 октября 2010 г., Буэнос-Айрес, Аргентина.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Как указано выше, источник нейтронов с использованием ускорителя вызывает столкновение протонов, ускоренных ускорителем, с литиевой мишенью, расположенной в мишенном блоке, для генерирования нейтронов посредством (p, n) реакции. Литиевая мишень имеет конфигурацию, в которой тонкая пленка металлического лития сформирована на основании (подложке) из меди и т.п. посредством осаждения из паровой фазы.

Для осуществления безопасного и надежного лечения необходимо стабильно получать нейтроны высокого качества в течение длительного периода времени при помощи источника нейтронов с использованием ускорителя, и чтобы получить нейтроны высокого качества, необходимо облучать чистый металлический литий протонами, имеющими малую энергию при большом токе. Литий имеет точку плавления 180°C, которая мала, как точка плавления металла, и, следовательно, литий расходуется (плавится и испаряется) десятками киловатт выделяемой теплоты во время излучения. Когда литий расходуется, то есть толщина лития, сформированного на основании (подложке) посредством осаждения из паровой фазы, уменьшается, количество нейтронов, которые будут генерироваться ядерной реакцией между литием и пучком протонов, уменьшается, что делает невозможным получение нейтронов высокого качества. Обращение с металлическим литием затруднено из-за его физических свойств. До настоящего времени было необходимо заменять литиевую мишень по мере расхода лития литиевой мишени. Однако существует следующая проблема: в случае генерирования нейтронов посредством облучения лития пучком протонов радиоактивный бериллий 7 генерируется как побочный продукт и смешивается с литием и, следовательно, оператор значительно подвергается воздействию радиоактивного бериллия 7 при замене литиевой мишени, что затрудняет для оператора замену литиевой мишени. Таким образом, обычный способ оптимален с точки зрения теории, но имеет большое количество проблем для практического применения.

Авторы настоящего изобретения пришли к способу регенерации расходуемой литиевой мишени и установили базовую идею "автоматической регенерации мишени" для постоянного поддержания литиевой мишени в состоянии, удовлетворяющем стандарты. Базовая идея состоит в том, чтобы использовать способ, предусматривающий осаждение лития из паровой фазы на литиевую мишень из источника лития по мере необходимости посредством применения средств для определения состояния расхода лития. Его конкретный пример описан ниже.

Настоящее изобретение было сделано ввиду указанных выше проблем предшествующего уровня техники, и мишенью настоящего изобретения является получение устройства автоматической регенерации литиевой мишени и способа автоматической регенерации литиевой мишени с функцией измерения толщины пленки лития литиевой мишени (средством для определения состояния расхода лития литиевой мишени) и автоматической регенерации расходуемой литиевой мишени посредством перемещения источника осаждения из паровой фазы к литиевой мишени.

Решение проблемы

Настоящее изобретение обеспечивает получение устройства автоматической регенерации литиевой мишени, которое может автоматически регенерировать литий литиевой мишени, устройство автоматической регенерации литиевой мишени, включающее в себя блок осаждения лития из паровой фазы для осаждения лития из паровой фазы на литиевой мишени (блок осаждения лития из паровой фазы, включая блок, используемый в вакууме или блок, используемый в других средах с инертным газом). Блок осаждения лития из паровой фазы может осаждать литий из паровой фазы на литиевой мишени, двигаясь к стороне литиевой мишени.

Кроме того, устройство автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя блок измерения толщины пленки лития для измерения толщины пленки лития. В этом случае устройство автоматической регенерации литиевой мишени может переключать положения блока осаждения лития из паровой фазы и блока измерения толщины пленки лития.

Кроме того, устройство автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя канал для облучения. В этом случае устройство автоматической регенерации литиевой мишени может переключать положения блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения.

Кроме того, устройство автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя блок удаления лития для удаления лития. Блок удаления лития может быть расположен смежно с устройством автоматической регенерации литиевой мишени.

Кроме того, блок осаждения лития из паровой фазы, блок измерения толщины пленки лития и блок удаления лития могут каждый включать в себя блок управления, который может осуществлять дистанционное управление.

Кроме того, устройство автоматической регенерации литиевой мишени может применяться, например, для источника нейтронов с применением ускорителя для ускорения протонов.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает получение способа автоматической регенерации литиевой мишени, включающего в себя автоматическую регенерацию лития литиевой мишени посредством применения устройства автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 1-8 формулы изобретения.

Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает получение способа автоматической регенерации литиевой мишени, который может обеспечивать автоматическую регенерацию лития литиевой мишени, при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени включает в себя осаждение лития из паровой фазы на литиевую мишень посредством перемещения источника осаждения лития из паровой фазы для осаждения лития из паровой фазы на литиевую мишень к стороне литиевой мишени.

Кроме того, способ автоматической регенерации литиевой мишени может быть способом частичной регенерации литиевой мишени (функция частичной регенерации). В этом случае способ автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя измерение толщины пленки лития. Измерение осуществляют перед осаждением из паровой фазы или после осаждения из паровой фазы.

С другой стороны, способ автоматической регенерации литиевой мишени может быть способом полной регенерации литиевой мишени (функция полной регенерации). В этом случае способ автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя удаление лития. Удаление лития может включать в себя: впрыскивание очищающей жидкости на литий литиевой мишени и сушку литиевой мишени после впрыскивания. В этом случае удаление осуществляют перед осаждением из паровой фазы. Кроме того, способ автоматической регенерации литиевой мишени также может включать в себя измерение толщины пленки лития. Измерение осуществляют после осаждения из паровой фазы.

Следует отметить, что в усовершенствованной форме настоящее изобретение также применимо в системе, не включающей в себя переключающий механизм, как указано выше, то есть интегрированной камерной системе, в которой каждый процесс интегрирован частично или полностью. Также в этом случае настоящее изобретение включает в себя "функцию частичной регенерации" и "функцию полной регенерации" литиевой мишени.

Кроме того, к способу автоматической регенерации литиевой мишени могут относиться, например, способ генерирования нейтронов протонами, ускоренными ускорителем, реагирующими с литием литиевой мишени.

Предпочтительные эффекты изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения расходуемый литий литиевой мишени может регенерироваться автоматически посредством перемещения источника осаждения из паровой фазы к литиевой мишени. Таким образом, нет необходимости в замене литиевой мишени в соответствии с расходом лития литиевой мишени.

В случае, когда настоящее изобретение предусматривает функцию измерения толщины пленки лития литиевой мишени, может осуществляться измерение распределения толщины пленки лития литиевой мишени, и может быть определено состояние расхода лития литиевой мишени. Кроме того, локальная регенерация (функция частичной регенерации) или полная регенерация (функция полной регенерации) лития литиевой мишени могут быть выполнены автоматически.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематический вид примера источника нейтронов с применением ускорителя, с которым в соответствии с настоящим изобретением может быть применено устройство автоматической регенерации литиевой мишени.

Фиг. 2 - схематический вид, иллюстрирующий устройство автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3 - принципиальная схема, иллюстрирующая блок осаждения лития из паровой фазы, применимая с устройством автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 4 - принципиальная схема, иллюстрирующая блок измерения толщины пленки лития, применимый с устройством автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 - принципиальная схема, иллюстрирующая блок удаления лития, применимый с устройством автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая способ регенерации устройством автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 7 - схематические виды, иллюстрирующие состояния блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения во время измерения толщины пленки лития.

Фиг. 8 - схематический вид, иллюстрирующий блок измерения толщины пленки лития во время измерения толщины пленки лития.

Фиг. 9 - схематические виды, иллюстрирующие состояния блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения во время осаждения лития из паровой фазы.

Фиг. 10 - схематический вид, иллюстрирующий блок осаждения лития из паровой фазы во время осаждения лития из паровой фазы.

Фиг. 11 - схематический вид, иллюстрирующий состояния блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения во время очистки и удаления лития.

Фиг. 12 - схематический вид, иллюстрирующий состояния блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения во время очистки и удаления лития.

Осуществление изобретения

Лучший способ выполнения устройства автоматической регенерации литиевой мишени, которое может автоматически регенерировать тонкую пленку, в которой литий расходуется в литиевой мишени, описан как пример осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи. На Фиг. 1 показан схематический вид примера источника нейтронов с применением ускорителя, с которым в соответствии с настоящим изобретением может быть применено устройство автоматической регенерации литиевой мишени. На Фиг. 1 ссылочной позицией 100 обозначен ускоритель. Ускоритель 100 является устройством для ускорения протонов и имеет конфигурацию, в которой источник 101 ионов, инжектор (LEBT) 102, высокочастотный квадрупольный линейный ускоритель 103 (RFQ) и сфокусированный встречно-гребенчатый линейный ускоритель (RFI) 104, соответственно, скомпонованы в установленном порядке от стороны входа до находящейся дальше по потоку стороны. Источник 101 ионов является устройством для преобразования протонов в положительные ионы. LEBT 102 служит поверхностью раздела между источником 101 ионов и ускорителем. Кроме того, линейный ускоритель RFQ 103 формирует ускоритель начальной стадии для ускорения протонов, и линейный ускоритель RFI 104 служит ускорителем последнего этапа для ускорения протонов. Следует отметить, что в качестве типа ускорителя и компоновки соответствующих элементов в каждом случае могут быть отобраны самые оптимальные.

Кроме того, на стороне по потоку дальше ускорителя 100 расположен изогнутый магнит 105. Изогнутый магнит 105 изменяет направление протонов, ускоренных ускорителем 100, на 90°. Источник ускоренных нейтронов также может быть сформирован без применения изогнутого магнита. Устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с настоящим изобретением расположено по потоку после изогнутого магнита 105. Устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени восстанавливает и регенерирует литий (пленку) литиевой мишени, расходуемый посредством реакции с протонами. Устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени конкретно описано ниже. Мишенный блок 107, содержащий литиевую мишень, расположен по потоку дальше устройства 106 автоматической регенерации литиевой мишени. Мишенный блок 107 является устройством для генерирования нейтронов посредством реакции между протонами и литием. Литиевая мишень имеет конфигурацию, в которой металлическая тонкая пленка лития сформирована на основании (подложке), выполненной из меди и т.п. посредством осаждения из паровой фазы. Хотя литиевая мишень, показанная в этом варианте осуществления изобретения, является конусообразной мишенью, в которой тонкая пленка лития сформирована на внутренней поверхности стенки (внутренней поверхности), литиевая мишень не ограничена этой формой. Само собой разумеется, литиевая мишень может быть мишенью любой формы, например мишенью в форме пластины, в которой тонкая пленка лития сформирована на поверхности.

Соответственно, устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени расположено между ускорителем 100 и мишенным блоком 107. Следует отметить, что ссылочной позицией 108 обозначен канал транспортировки пучка, служащий каналом для пучка для направления протонов, ускоренных ускорителем 100, в мишенный блок 107.

Далее устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени, которое является отличительной частью настоящего изобретения, описано конкретно. Как показано на Фиг. 2, устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени, главным образом, включает в себя блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития, блок 3 удаления лития (см. Фиг. 5) и канал 4 для облучения.

Устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени включает в себя основной корпус 5, имеющий цилиндрический внешний кожух, который расположен между каналом 108 для пучка на стороне ускорителя 100 (сторона входа) (канал для пучка на верхней стороне представлен пунктиром на Фиг. 2) и каналом 108 для пучка на стороне мишенного блока 107 (канал для пучка на нижней стороне представлен сплошной линией на Фиг. 2). Блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения расположены в основном корпусе 5 таким образом, что они приводятся во вращение в направлении внешней окружности. Блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения, соответственно, снабжены цилиндрическим внешним корпусом, и их положения могут быть переключены вращательным приводом (перемещением) в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 так, чтобы блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения могли быть соответственно размещены между каналами для пучка на входной стороне и выходной стороне. Все внутреннее пространство основного корпуса 5 устройства 106 автоматической регенерации литиевой мишени поддерживается в состоянии вакуума, и, следовательно, указанное выше переключение осуществляется в вакуумной среде. В состоянии, показанном на Фиг. 2, канал 4 для облучения расположен между каналом 108 для пучка на входной стороне и каналом 108 для пучка на выходной стороне с его линией оси, находящейся на оси пути пучка протонов. Это состояние определено как исходное положение. Следует отметить, что канал 4 для облучения служит для блокирования нейтронов, генерируемых посредством ядерной реакции между литиевой мишенью в мишенном блоке 107 и пучком протонов.

На Фиг. 3 показана принципиальная схема блока 1 осаждения лития из паровой фазы (источника осаждения из паровой фазы) для осаждения лития из паровой фазы на литиевой мишени. Как показано на Фиг. 3, блок 1 осаждения лития из паровой фазы является блоком в вакуумной среде, расположенным в основном корпусе 5, и также включает в себя блок 6 управления осаждением из паровой фазы, который может дистанционно управлять блоком 1 осаждения лития из паровой фазы и расположен в надлежащем местоположении. Блок 1 осаждения лития из паровой фазы включает в себя нить 7 накала, источник 8 парообразования, устройство 9 контроля температуры и т.п. С другой стороны, блок 6 управления осаждением из паровой фазы включает в себя часть 10 для управления осаждением из паровой фазы, часть 11 для управления приводом и т.п. Часть 10 для управления осаждением из паровой фазы устроена так для управления источником 8 парообразования и должна осуществлять регулирование источника 8 парообразования с обратной связью посредством применения данных о температуре источника 8 парообразования, определенных устройством 9 контроля температуры. Кроме того, часть 11 для управления приводом приспособлена для регулирования положения блока 1 осаждения из паровой фазы между исходным положением и положением осаждения из паровой фазы блока посредством приведения в движение блока 1 осаждения из паровой фазы вверх или вниз и приведения в движение блока 1 осаждения из паровой фазы вперед или назад. Таким образом, блок 1 осаждения лития из паровой фазы может осаждать литий из паровой фазы на литиевую мишень, будучи перемещенным к стороне литиевой мишени частью 11 для управления приводом. Как известно, осаждение из паровой фазы, осуществляемое блоком 1 осаждения лития из паровой фазы 1, является вакуумным осаждением из паровой фазы, и блок 1 осаждения лития из паровой фазы нагревает источник 8 парообразования посредством подачи тока к источнику 8 парообразования таким образом, чтобы рассеивать литий в высоком вакууме и осаждать литий в паровой фазе на литиевой мишени.

На Фиг. 4 показана принципиальная схема блока 2 измерения толщины пленки лития для измерения толщины пленки лития. Как показано на Фиг. 4, блок 2 измерения толщины пленки лития является блоком в вакуумной среде, расположенным в основном корпусе 5, и также включает в себя блок 12 регулирования толщины пленки лития, который может дистанционно управлять блоком 2 регулирования толщины пленки лития и расположен в надлежащем местоположении. Блок 2 измерения толщины литиевой пленки, главным образом, включает в себя измерительный датчик 13 и привод 14 регулирования точности датчика для привода датчика 13 в осевом направлении (в направлении вперед или назад) и/или вращательно ведет датчик 13 с высокой точностью. С другой стороны, блок 12 регулирования толщины пленки лития включает в себя часть 15 для управления измерением, часть 16 для управления приводом датчика, часть 17 для управления блоком, главный компьютер 18, соединенный с частью 15 для управления измерением, часть 16 для управления приводом датчика и часть 17 управления блоком для управления блоком 12 в целом и т.п. Часть 15 для управления измерением осуществляет управление измерениями датчиком 13, и часть 16 для управления приводом датчика осуществляет управление приводом точности датчика 14. Кроме того, часть 17 для управления блоком приспособлена для регулирования положения блока 2 измерения толщины пленки лития между исходным положением и положением измерения блока посредством приведения в движение блока 2 измерения толщины пленки лития вверх или вниз и посредством приведения в движение блока 2 измерения толщины пленки лития вперед или назад. Измерение толщины пленки лития блоком 2 измерения толщины пленки лития может осуществляться способом лазерного измерения перемещения и способом измерения при помощи альфа-излучения.

На Фиг. 5 показана принципиальная схема блока 3 удаления лития для удаления тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107. Как показано на Фиг. 5, блок 3 удаления лития является блоком, расположенным смежно с основным корпусом 5, и главным образом включает в себя блок 19 управления удалением, который может осуществлять дистанционное управление и находится в надлежащем местоположении. Блок 19 управления удалением приспособлен для управления вакуумным насосом 20 и контроля выпуска воды из емкости 22 для отходов, имеющей вакуумный клапан 21, расположенный в канале 108 для пучка. Кроме того, блок 19 управления удалением приспособлен для управления подачей очищающей жидкости (вода/спирт) по линии 23 для очищающей жидкости и управления сушильной линией 24. Линия 23 для очищающей жидкости и сушильная линия 24 соединены с форсуночной линией 26 через вакуумный клапан 25. Следует отметить, что в качестве очищающей жидкости могут быть отобраны, соответственно, чистая вода или другие растворы, так же как смесь воды/спирта, показанная в этом примере.

Далее описан способ регенерации устройством автоматической регенерации литиевой мишени в соответствии с описанным выше вариантом осуществления изобретения. Как показано на Фиг. 6, способ регенерации включает в себя два способа регенерации: частичной регенерации и полной регенерации.

Способ частичной регенерации включает сначала измерение тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107. Это измерение осуществляет блок 2 измерения толщины пленки лития. На Фиг. 7(a) показано состояние, в котором канал 4 для облучения расположен между каналом 108 для пучка на входной стороне и каналом 108 для пучка на выходной стороне с линией оси канала 4 для облучения совмещенной с треком пучка протонов канала для пучка, то есть устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени находится в исходном положении. Блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на 120° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 от состояния в исходном положении в состояние, в котором блок 2 измерения толщины пленки лития расположен между каналом 108 для пучка на входной стороне и каналом 108 для пучка на выходной стороне с линией оси блока 2 измерения толщины пленки лития, совмещенной с треком пучка протонов (исходное состояние), как показано на Фиг. 7(b). Затем, как показано на Фиг. 7(c), блок 2 измерения толщины пленки лития перемещается к стороне литиевой мишени в канале 108 для пучка и останавливается в положении измерения частью 17 для управления блоком (см. Фиг. 4).

Затем, как показано на Фиг. 8, приводной блок 14 точности датчика включает в себя трубчатый элемент, который расположен при помощи надлежащих средств для вращения в блоке 2 измерения толщины пленки лития. Трубчатый элемент приспособлен для получения движущей силы шагового электродвигателя для вращательного привода (электродвигателя, расположенного в верхней части Фиг. 8), установленного на стороне блока 2 в блоке 2 измерения толщины пленки лития, при помощи пары сопряженных зубчатых колес, и приводится во вращение движущей силой электродвигателя для вращательного привода. Электродвигатель для вращательного привода вращается в шаговом блоке согласно импульсному сигналу, требуемому для вращения на 360°. Кроме того, вал с резьбой установлен с возможностью вращения внутри трубчатого элемента с наклоном относительно направления линии оси трубчатого элемента. Вал с резьбой приспособлен для приема движущей силы шагового электродвигателя для привода координатных перемещений (электродвигателя, расположенного в нижней части Фиг. 8), установленного внутри трубчатого элемента, через пару сопряженных зубчатых колес, и приводится во вращение движущей силой электродвигателя для привода координатных перемещений. Опорный элемент в форме вала смонтирован на валу с резьбой для движения по валу с резьбой. Опорный элемент имеет резьбовую часть в верхней концевой части, при этом резьбовая часть навинчена на резьбовую часть вала с резьбой. Опорный элемент имеет датчик 13, установленный на нем в нижней концевой части. Электродвигатель для привода координатных перемещений приспособлен для постоянной коррекции нулевой точки в исходном положении и вращается в шаговом блоке согласно импульсному сигналу, требуемому для перемещения к центру мишени. Сначала датчик 13 перемещается в осевом направлении посредством вращения вала с резьбой двигателем для привода координатных перемещений привода 14 точности датчика и перемещается к центральной части литиевой мишени в мишенном блоке 107. Затем датчик 13 приводится во вращение на 360° вдоль внутренней поверхности стенки тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 шаговым двигателем для вращательного привода точности датчика 14, и блок 12 регулирования толщины пленки лития принимает данные измерений на тонкой пленке лития литиевой мишени. Когда данные измерений собраны вращательным приводом на 360°, датчик 13 приводится в движение вверх в осевом направлении на заданную величину двигателем для привода координатных перемещений привода точности датчика 14. Датчик 13 приводится во вращение на 360° вдоль внутренней поверхности стенки тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107, и блок 12 регулирования толщины пленки лития принимает данные измерений на тонкой пленке лития литиевой мишени. Эта операция повторяется для сбора данных измерений на всей тонкой пленке лития литиевой мишени. Когда операция измерения завершена, блок 2 измерения толщины пленки лития возвращается в состояние, в котором блок 2 измерения толщины пленки лития расположен между каналами 108 для пучка в устройстве 106 автоматической регенерации литиевой мишени (исходное состояние), частью 17 для управления приводом блока (см. Фиг. 4), и блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на -120° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 для возвращения в состояние исходного положения, как показано на Фиг. 7(a).

Данные измерений на всей тонкой пленке лития литиевой мишени собираются блоком 12 регулирования толщины пленки лития, и главный компьютер 18 анализирует данные измерений и определяет область регенерации и/или толщину регенерации. Блок 1 осаждения лития из паровой фазы выполняет регенерацию лития посредством осаждения из паровой фазы на литиевой мишени на основе определенных данных. На Фиг. 9(a) показано состояние, в котором канал 4 для облучения расположен между каналом 108 для пучка на входной стороне и каналом 108 для пучка на выходной стороне, то есть, устройство 106 автоматической регенерации литиевой мишени находится в исходном положении, которое является тем же состоянием, которое показано на Фиг. 7(a). Блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на 240° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 от состояния в исходном положении в состояние, в котором блок 1 осаждения лития из паровой фазы расположен между каналами 108 для пучка (исходное состояние), как показано на Фиг. 9(b). Затем, как показано на Фиг. 9(c), блок 1 осаждения лития из паровой фазы перемещается к стороне литиевой мишени в канале 108 для пучка частью 11 для управления приводом (см. Фиг. 3) и фиксируется в положении для операции осаждения из паровой фазы (исходное положение для осаждения из паровой фазы).

Затем, как показано на Фиг. 10, нить 7 накала и т.п. перемещается в положение регенерации частью 11 для управления приводом на основе данных измерений на всей тонкой пленке лития, и осуществляется осаждение из паровой фазы, в то время как блок 1 осаждения лития из паровой фазы приводится вверх частью 11 для управления приводом в соответствии с условиями осаждения из паровой фазы. Как показано на Фиг. 10, нить 7 накала снабжена внешним цилиндром, проходящим вперед, окружая переднюю окружность нити 7 накала, и нить 7 накала приспособлена для движения вместе с внешним цилиндром направляющим стержнем. Когда операция регенерации осаждением из паровой фазы завершена, блок 1 осаждения лития из паровой фазы возвращается в состояние, показанное на Фиг. 9(b), в котором блок 1 осаждения лития из паровой фазы расположен между каналами 108 для пучка (исходное состояние) и частью 11 для управления приводом (см. Фиг. 3), и блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на -240° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 для возвращения к состоянию в исходном положении, показанном на Фиг. 9(a).

Затем толщина пленки тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 измеряется блоком 2 измерения толщины пленки лития в соответствии с указанным выше способом измерения, и осуществляется операция проверки регенерации осаждением из паровой фазы. В случае, когда операция проверки обнаруживает, что регенерация осаждением из паровой фазы желательной тонкой пленки лития не выполнена, регенерацию лития посредством осаждения из паровой фазы литиевой мишени осуществляют блоком 1 осаждения лития из паровой фазы на основе проверенных данных в соответствии с указанным выше способом осаждения из паровой фазы. После этого осуществляют операцию проверки регенерации осаждением из паровой фазы. Эта операция может быть повторяться, пока не будет достигнута регенерация осаждением из паровой фазы желательной тонкой пленки лития.

Далее будет описан способ регенерации на основе полной регенерации. Способ полной регенерации включает сначала удаление тонкой пленки лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 блоком 3 удаления лития (см. Фиг. 5) и осушение поверхности мишени. Как показано на Фиг. 11, тонкая пленка лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 удаляется блоком 3 удаления лития, в то время как канал 4 для облучения расположен между каналом 108 для пучка на входной стороне и каналом 108 для пучка на выходной стороне, то есть в то время как канал 4 для облучения расположен в исходном положении. Во-первых, блок 19 управления удалением (см. Фиг. 5) вызывает впрыскивание очищающей жидкости (вода/спирт) по линии 23 для очищающей жидкости для распыления в заданном количестве таким образом, чтобы очищающая жидкость была распылена ливневым образом на поверхность мишени. В этом случае состояние вакуума или состояние при нормальном давлении могут быть отобраны соответственно. В результате впрыскивания заданного количества очищающей жидкости она накапливается на мишени. После этого, как показано на Фиг. 12, очищающая жидкость, накапливающаяся на мишени, выпускается в емкость 22 для отходов через вакуумный клапан 21 (см. Фиг. 5). После выпуска поверхность мишени осушается горячим воздухом, направленным через линию 24 осушения блоком 19 управления удалением (см. Фиг. 5). После того, как поверхность мишени высушена полностью, осуществляется вакуумирование посредством управления вакуумным насосом 20 блоком 19 управления удалением.

После того, как тонкая пленка лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 удалена, как описано выше, осуществляется полная регенерация лития посредством осаждения из паровой фазы на литиевой мишени блоком 1 осаждения лития из паровой фазы. Блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на 240° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 от состояния в исходном положении, показанном на Фиг. 9(a), в состояние, в котором блок 1 осаждения лития из паровой фазы расположен между каналами 108 для пучка (исходное состояние), как показано на Фиг. 9(b). Затем, как показано на Фиг. 9(c), блок 1 осаждения лития из паровой фазы перемещается к стороне литиевой мишени в канале 108 для пучка частью 11 для управления приводом (см. Фиг. 3) и фиксируется в положении операции осаждения из паровой фазы (исходном положении осаждения из паровой фазы).

Затем, как показано на Фиг. 10, нить 7 накала и т.п. перемещается к заданному положению частью 11 для управления приводом, и осуществляется осаждение из паровой фазы, в то время как блок 1 осаждения лития из паровой фазы приводится частью 11 для управления приводом в состояние осаждения из паровой фазы. Когда вся операция регенерации осаждением из паровой фазы завершена, блок 1 осаждения лития из паровой фазы возвращается в состояние, в котором блок 1 осаждения лития из паровой фазы расположен между каналами 108 для пучка (исходное состояние), частью 11 для управления приводом (см. Фиг. 2), и блок 1 осаждения лития из паровой фазы, блок 2 измерения толщины пленки лития и канал 4 для облучения приводятся во вращение на -240° в направлении внешней окружности в основном корпусе 5 для возвращения к состоянию в исходном положении, показанное на Фиг. 9(a).

Затем тонкая пленка лития литиевой мишени в мишенном блоке 107 измеряется блоком 2 измерения толщины пленки лития в соответствии с таким же способом, как и способ частичного восстановления, и осуществляется операция проверки регенерации осаждением из паровой фазы. В случае, когда операция проверки приводит к обнаружению, что полная регенерация осаждением из паровой фазы желательной тонкой пленки лития не осуществлена, регенерацию лития посредством осаждения из паровой фазы литиевой мишени осуществляют блоком 1 осаждения лития из паровой фазы на основе проверенных данных. После этого выполняют операцию проверки регенерации осаждением из паровой фазы. Эта операция может повторяться, пока не будет достигнута полная регенерация осаждением из паровой фазы желательной тонкой пленки лития.

В указанном выше варианте осуществления изобретения устройство, имеющее, переключающий механизм, описано в качестве примера. Однако, как отмечено выше, настоящее изобретение также применимо в системе, не включающей в себя переключающий механизм, то естьр системе с интегрированной камерой, в которой каждый процесс интегрирован частично или полностью. Также в этом случае настоящее изобретение включает в себя "функцию частичной регенерации" и "функцию полной регенерации" литиевой мишени.

Кроме того, мишень, которая будет преобразована в нейтроны, постоянно разлагается или механически повреждается из-за столкновения с пучком протонов или другими пучками частиц, даже когда мишень состоит из металлов, отличных от литиевого металла. Таким образом, постоянное измерение толщины металла и функции частичной и полной регенерации являются функциональными системами, требуемыми для получения стабильных нейтронов. Соответственно, мишень является "основной технологией" терапии с захватом нейтронов, и настоящее изобретение также может быть применено с другими металлами, такими как бериллий, а также литий. Таким образом, настоящее изобретение также применимо с мишенью, в которой металл (например, бериллий и т.д.), отличный от литиевого металла, сформирован на основании (подложке), выполненном из меди, которое является материнским корпусом мишени.

Список ссылочных позиций

1 - Блок осаждения лития из паровой фазы

2 - Блок измерения толщины пленки лития

3 - Блок удаления лития

4 - Канал для облучения

5 - Основной корпус

6 - Блок управления осаждением из паровой фазы

7 - Нить накала

8 - Источник парообразования

9 - Устройство контроля температуры

10 - Часть для управления осаждением из паровой фазы

11 - Часть для управления приводом

12 - Блок регулирования толщины пленки лития

13 - Измерительный датчик

14 - Блок регулирования точности датчика

15 - Часть для управления измерением

16 - Часть для управления приводом датчика

17 - Часть для управления приводом блока

18 - Главный компьютер

19 - Блок управления удалением

20 - Вакуумный насос

21 - Вакуумный клапан

22 - Емкость для отходов

23 - Линия для очищающей жидкости

24 - Линия осушения

25 - Вакуумный клапан

26 - Форсуночная линия

100 - Ускоритель

101 - Источник ионов

102 - LEBT (инжектор)

103 - RFQ (высокочастотный квадрупольный линейный ускоритель)

104 - RFI (высокочастотный ионный линейный ускоритель)

105 - Изогнутый магнит

106 - Устройство автоматической регенерации литиевой мишени

107 - Мишенный блок

108 - Канал для пучка (средство подачи пучка)

Изобретение относится к средствам автоматической регенерации литиевой мишени. Заявленные способ и устройство предусматривают наличие функции измерения толщины пленки лития литиевой мишени и возможность автоматической регенерации расходуемой литиевой мишени посредством перемещения источника осаждения из паровой фазы к литиевой мишени. Устройство (106) автоматической регенерации литиевой мишени обеспечивает автоматическую регенерацию лития литиевой мишени, при этом устройство (106) включает в себя блок (1) осаждения лития из паровой фазы для осаждения лития из паровой фазы на литиевой мишени. Блок (1) осаждения лития из паровой фазы обеспечивает осаждение лития из паровой фазы на литиевой мишени, двигаясь к стороне литиевой мишени. Техническим результатом является отсутствие необходимости в замене литиевой мишени по мере расхода лития в данной мишени, а также возможность локальной или полной регенерации лития в литиевой мишени в автоматическом режиме. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени, которое обеспечивает автоматическую регенерацию лития литиевой мишени,
при этом устройство автоматической регенерации литиевой мишени содержит блок осаждения лития из паровой фазы для осаждения лития из паровой фазы на литиевой мишени,
причем блок осаждения лития из паровой фазы обеспечивает осаждение лития из паровой фазы на литиевой мишени посредством перемещения к стороне литиевой мишени,
при этом устройство автоматической регенерации литиевой мишени дополнительно содержит блок измерения толщины пленки лития для измерения толщины пленки лития, и
при этом устройство автоматической регенерации литиевой мишени обеспечивает переключение положений блока осаждения лития из паровой фазы и блока измерения толщины пленки лития.

2. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени по п. 1, дополнительно содержащее канал для облучения,
при этом устройство автоматической регенерации литиевой мишени обеспечивает переключение положений блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и канала для облучения.

3. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 1, 2, дополнительно содержащее блок удаления лития для удаления лития.

4. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени по п. 3, в котором блок удаления лития расположен смежно с устройством автоматической регенерации литиевой мишени.

5. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени по п. 3, в котором каждый из блока осаждения лития из паровой фазы, блока измерения толщины пленки лития и блока удаления лития содержит блок управления, который осуществляет дистанционное управление.

6. Устройство автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 1, 2, при этом устройство автоматической регенерации литиевой мишени применяется для источника нейтронов с применением ускорителя для ускорения протонов.

7. Способ автоматической регенерации литиевой мишени, содержащий автоматическую регенерацию лития литиевой мишени посредством применения устройства автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 1-6.

8. Способ автоматической регенерации литиевой мишени, который обеспечивает автоматическую регенерацию лития литиевой мишени,
при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени содержит осаждение лития из паровой фазы на литиевой мишени посредством перемещения блока осаждения лития из паровой фазы для осаждения лития из паровой фазы на литиевой мишени к стороне литиевой мишени, и
при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени дополнительно содержит обеспечение блока измерения толщины пленки лития для измерения толщины пленки лития и переключение положений блока осаждения лития из паровой фазы и блока измерения толщины пленки лития для выполнения упомянутого осаждения лития из паровой фазы.

9. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 8, при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени представляет собой способ частичной регенерации литиевой мишени.

10. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 8, в котором измерение осуществляют перед осаждением из паровой фазы.

11. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 8 или 10, в котором измерение осуществляют после осаждения из паровой фазы.

12. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 8 или 11, при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени представляет собой способ полной регенерации литиевой мишени.

13. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 12, дополнительно содержащий удаление лития.

14. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 13, в котором удаление лития содержит:
впрыскивание очищающей жидкости на литий литиевой мишени; и
сушку литиевой мишени после впрыскивания.

15. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 13 или 14, в котором удаление осуществляют перед осаждением из паровой фазы.

16. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 12-14, также содержащий измерение толщины пленки лития.

17. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по п. 16, в котором измерение осуществляют после осаждения из паровой фазы.

18. Способ автоматической регенерации литиевой мишени по любому из пп. 8-10, при этом способ автоматической регенерации литиевой мишени применяют согласно способу генерирования нейтронов посредством взаимодействия протонов, ускоренных ускорителем, с литием литиевой мишени.