JP4739358B2

JP4739358B2 - Target device

Info

Publication number: JP4739358B2
Application number: JP2008036302A
Authority: JP
Inventors: 暁矢島
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: KR20090089257A; KR101079630B1; JP2009193934A; TWI442412B; TW200941500A; CN101516157B; CN101516157A

Description

本発明は、陽子などの加速粒子の照射を受けて中性子を発生するターゲットを備えたターゲット装置に関する。 The present invention relates to a target device including a target that generates neutrons upon irradiation with accelerated particles such as protons.

がん治療等において、放射線治療は高い評価を受けている。特に、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）は、原理的に細胞レベルの選択的な治療の可能性があり、注目されている。ＮＣＴでは、中性子を照射したときに飛程が短く高ＬＥＴ（LinearEnergy Trasfer）の重荷電粒子などを発生する安定同位元素を、あらかじめ治療すべきがん細胞に取り込ませておく。その後、中性子を照射し、重荷電粒子の飛散によってがん細胞だけを選択的に破壊する。ＮＣＴに用いられる安定同位元素は、中性子と反応して高ＬＥＴの重荷電粒子を発生する^１０Ｂや^６Ｌｉなどであり、中性子はこれらに対して大きな反応断面積を持つ低エネルギー中性子である。現在では、ＮＣＴとして、^１０Ｂ及び熱中性子や熱外中性子が用いられており硼素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ：BoronNCT）と呼ばれることもある。 In cancer treatment, etc., radiation therapy is highly evaluated. In particular, neutron capture therapy (NCT) has been attracting attention because of its potential for selective treatment at the cellular level in principle. In NCT, stable isotopes that generate heavy charged particles with a short range and high LET (Linear Energy Trasfer) when irradiated with neutrons are incorporated into cancer cells to be treated in advance. Then, neutrons are irradiated to selectively destroy only cancer cells by scattering of heavy charged particles. The stable isotopes used for NCT are ¹⁰ B, ⁶ Li, etc., which react with neutrons to generate highly charged particles of high LET, and neutrons are low energy neutrons having a large reaction cross section. At present, ¹⁰ B, thermal neutrons, and epithermal neutrons are used as NCT and are sometimes called boron neutron capture therapy (BNCT: BoronNCT).

特許文献１には、ＮＣＴなどに用いられる中性子を発生させる装置が開示されている。この種の装置では、ターゲットに加速粒子を照射して中性子を発生させている。中性子を発生させる際に、ターゲットでは、非常に高いエネルギーレベルの加速粒子の照射を受けており、温度の上昇を抑える必要がある。そのため、銅などからなるヒートパイプや冷却水が流れる銅管などをターゲットに近接して配置し、ターゲットの温度上昇を抑える構成を採用していた。
特開２００６−３３８９４５号公報 Patent Document 1 discloses a device for generating neutrons used for NCT and the like. In this type of device, the target is irradiated with accelerated particles to generate neutrons. When generating neutrons, the target is irradiated with accelerated particles of a very high energy level, and it is necessary to suppress an increase in temperature. For this reason, a configuration has been adopted in which a heat pipe made of copper or the like, a copper pipe through which cooling water flows, and the like are arranged close to the target to suppress the temperature rise of the target.
JP 2006-338945 A

しかしながら、従来の装置では、加速粒子がターゲット内に留まると、ターゲット内で水素を生じてブリスタリングという問題を引き起こす。一方で、ターゲット内でのブリスタリングを抑えるためにターゲットを薄くすると、ターゲットを透過した加速粒子は、今度はヒートパイプや冷却水用の銅管などでブリスタリングを引き起こして結果的に同様の問題を抱えることになる。従って、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑えることは難しかった。 However, in the conventional apparatus, when the accelerated particles stay in the target, hydrogen is generated in the target, causing a problem of blistering. On the other hand, if the target is made thinner in order to suppress blistering in the target, the accelerated particles that have passed through the target will cause blistering in heat pipes and copper pipes for cooling water. Will be held. Therefore, it is difficult to suppress the occurrence of blistering in the target.

本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、ターゲット内でのブリスタリングの発生を容易に抑えることができるターゲット装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a target device that can easily suppress the occurrence of blistering in a target.

本発明に係るターゲット装置は、加速粒子の照射を受けて中性子を発生する物質からなる固体状のターゲットと、ターゲットに接する冷却部と、加速粒子が通過する真空領域を形成する筒部と、筒部の一端に形成されると共に、ターゲットに接するフランジ部と、フランジ部を冷却部側に押圧し、フランジ部と冷却部との間でターゲットを挟み付けて固定する締結部と、を備え、冷却部には、ターゲットによって塞がれると共に、冷却水が通過する溝が形成され、ターゲットは平板状であり、ターゲットの板厚は、加速粒子が透過可能な厚さであり、締結部は、冷却部に形成されたねじ穴と、フランジ部を貫通すると共に、ねじ穴に螺合するボルト部と、を有し、ターゲットには、ボルト部が挿通する遊嵌孔が形成されていることを特徴とする。 A target device according to the present invention includes a solid target made of a substance that generates neutrons upon irradiation of accelerated particles, a cooling unit in contact with the target, a cylindrical unit that forms a vacuum region through which accelerated particles pass, and a cylindrical unit A flange portion that is in contact with the target, and a fastening portion that presses the flange portion toward the cooling portion and sandwiches and fixes the target between the flange portion and the cooling portion. The part is covered with a target and a groove through which cooling water passes is formed. The target is a flat plate. The thickness of the target is a thickness that allows acceleration particles to pass therethrough. A screw hole formed in the portion and a bolt portion that passes through the flange portion and is screwed into the screw hole, and the target has a loose fitting hole through which the bolt portion is inserted. Toss .

本発明に係るターゲット装置によれば、ターゲットから熱を奪う冷却水の流路をターゲットに接するように形成できるため、ターゲットを透過した直後の加速粒子を冷却水で捕捉できる。従って、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑え、さらに、加速粒子が他の金属部材などに進入してブリスタリングを発生させてしまうことを低減できる。その結果として、本発明によれば、ターゲット内でのブリスタリングの発生を抑えやすくなる。 According to the target device of the present invention, since the flow path of the cooling water that takes heat from the target can be formed so as to contact the target, the accelerated particles that have just passed through the target can be captured by the cooling water. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of blistering in the target, and to further reduce the occurrence of blistering due to the accelerated particles entering other metal members. As a result, according to the present invention, it is easy to suppress the occurrence of blistering in the target.

さらに、本発明は、ターゲットは平板状であり、ターゲットの板厚は、加速粒子が透過可能な厚さ、すなわち、必要な中性子発生量を損なうことなく加速粒子が透過可能な厚さである。従って、必要な中性子発生量を確保でき、且つ、加速粒子がターゲットを透過することで、ブリスタリングの発生を効果的に抑えることができる。 Furthermore, in the present invention, the target has a flat plate shape, and the thickness of the target is such that the accelerated particles can permeate, that is, the thickness that allows the accelerated particles to permeate without impairing the necessary neutron generation amount . Therefore, the necessary amount of neutron generation can be secured, and the generation of blistering can be effectively suppressed by the accelerated particles passing through the target.

さらに、本発明は、加速粒子が通過する真空領域を形成する筒部と、筒部の一端に形成されると共に、ターゲットに接するフランジ部と、フランジ部を冷却部側に押圧し、フランジ部と冷却部との間でターゲットを挟み付けて固定する締結部と、を備える。従って、冷却部の溝内に形成される冷却水の流路と筒部内の真空領域とは縁切りされているため、冷却水が真空領域内に漏れ出て真空度を低下させることは無い。従って、ターゲットへの加速粒子の照射を妨げることなく、ターゲット内のブリスタリングの発生を抑えることができる。 Furthermore, the present invention provides a cylindrical portion that forms a vacuum region through which accelerated particles pass, a flange portion that is formed at one end of the cylindrical portion, contacts the target, and presses the flange portion toward the cooling portion, And a fastening portion that sandwiches and fixes the target with the cooling portion . Therefore, the flow path of the cooling water formed in the groove of the cooling part and the vacuum region in the cylinder part are cut off, so that the cooling water does not leak into the vacuum region and reduce the degree of vacuum. Therefore, the occurrence of blistering in the target can be suppressed without hindering irradiation of the accelerated particles to the target.

さらに、締結部は、冷却部に形成されたねじ穴と、フランジ部を貫通すると共に、ねじ穴に螺合するボルト部と、を有し、ターゲットには、ボルト部が挿通する遊嵌孔が形成されている。従って、ターゲットが温度上昇に伴って熱膨張しても、その膨張分を遊嵌孔とボルト部との隙間で吸収でき、ターゲットのズレに伴う真空領域での真空度の低下や冷却水の漏れなどを防止できる。 Furthermore, the fastening portion has a screw hole formed in the cooling portion and a bolt portion that penetrates the flange portion and is screwed into the screw hole, and the target has a loose fitting hole through which the bolt portion is inserted. Is formed . Therefore, even if the target is thermally expanded as the temperature rises, the expansion can be absorbed by the gap between the loose-fitting hole and the bolt part. Can be prevented.

冷却部は、ターゲットに接する一方の面と一方の面の裏側となる他方の面とを有する板状であり、他方の面には、溝に連通すると共に、溝に冷却水を導入するための導入溝と、溝に連通すると共に、溝から冷却水を排出するための排出溝とが形成され、導入溝と排出溝とを塞ぐように、冷却部の他方の面に取り付けられる蓋部を更に備えると好適である。冷却水の導入路は、冷却部の他方の面に形成された導入溝内に形成され、排出路は排出溝内に形成される。従って、導入路や排出路のための別の管路などを冷却部の近傍に付設する必要がなく、障害物が減る。その結果として、ターゲット装置を冷却部側から中性子減速装置（「モデレータ」ともいう）に近づける際に邪魔になり難く、その分、ターゲットと中性子減速装置とを近づけることができ、ターゲットから発生した中性子を低エネルギーの中性子として患者に照射する際のロスが低減する。 The cooling unit is a plate having one surface in contact with the target and the other surface that is the back side of the one surface. The other surface communicates with the groove and introduces cooling water into the groove. An introduction groove and a discharge groove that communicates with the groove and discharges cooling water from the groove are formed, and a lid portion that is attached to the other surface of the cooling unit is further provided so as to close the introduction groove and the discharge groove. It is suitable to provide. The cooling water introduction path is formed in an introduction groove formed on the other surface of the cooling unit, and the discharge path is formed in the discharge groove. Therefore, it is not necessary to add another conduit for the introduction path and the discharge path in the vicinity of the cooling section, and the number of obstacles is reduced. As a result, when the target device is brought closer to the neutron moderator (also referred to as “moderator”) from the cooling unit side, it is difficult to get in the way. Loss when irradiating a patient with low energy neutrons is reduced.

本発明によれば、ターゲット内でのブリスタリングの発生を容易に抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to easily suppress the occurrence of blistering in the target.

以下、本発明に係るターゲット装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るターゲット装置を備えたＢＮＣＴ装置の側面図であり、図２はターゲット装置の断面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、ターゲット装置に取り付けられたターゲットの上部を拡大して示す断面図である。なお、図面の説明において、同一また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。 Hereinafter, a preferred embodiment of a target device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a BNCT apparatus provided with a target device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the target device. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the upper part of the target attached to the target device. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１に示されるように、ＢＮＣＴ装置１は、中性子捕捉療法（ＮＣＴ：Neutron Capture Therapy）によってがん治療等を行うための装置である。ＢＮＣＴ装置１は、患者が治療を受けるために座る治療台３と、サイクロトロンでつくられる高速の陽子（以下、「陽子線」という）Ｌ（図２参照）を受けて中性子を発生させるターゲット装置５と、ターゲット装置５で発生した中性子Ｎを減速させ、低エネルギーの中性子として患者に照射する中性子減速装置（「モデレータ」ともいう）７と、を備えている。陽子線Ｌは、加速粒子に相当する。 As shown in FIG. 1, the BNCT apparatus 1 is an apparatus for performing cancer treatment or the like by neutron capture therapy (NCT). The BNCT apparatus 1 includes a treatment table 3 on which a patient sits for treatment, and a target apparatus 5 that receives high-speed protons (hereinafter referred to as “proton rays”) L (see FIG. 2) generated by a cyclotron and generates neutrons. And a neutron moderator (also referred to as a “moderator”) 7 that decelerates neutrons N generated in the target device 5 and irradiates the patient as low-energy neutrons. The proton beam L corresponds to accelerated particles.

図２〜図５に示されるように、ターゲット装置５は、サイクロトロンに繋がるように敷設されたビームダクト９の端部に、着脱自在に取り付けられている。ターゲット装置５は、陽子線Ｌの照射を受けて中性子Ｎを発生するターゲット１０と、ターゲット１０を保持するターゲットホルダー１１とからなる。ターゲット１０は、円板状に成形されており、ターゲットホルダー１１は、ターゲット１０を挟み付けて保持するフランジ付き短管（筒部）１３と冷却板（冷却部）１５とを有する。フランジ付き短管１３はビームダクト９に固定されている。フランジ付き短管１３を通過した陽子線Ｌはターゲット１０の一方の端面１０ａに照射される。ターゲット１０は、陽子線Ｌの照射を受けると中性子を発生し、その中性子は、ターゲット１０の背面１０ｂ、すなわち冷却板１５に接する他方の端面側から放出される。ターゲット１０の背面１０ｂには、防蝕のための陽極酸化処理が施されている。 As shown in FIGS. 2 to 5, the target device 5 is detachably attached to the end portion of the beam duct 9 laid so as to be connected to the cyclotron. The target device 5 includes a target 10 that generates a neutron N when irradiated with a proton beam L, and a target holder 11 that holds the target 10. The target 10 is formed in a disc shape, and the target holder 11 includes a flanged short tube (cylinder portion) 13 and a cooling plate (cooling portion) 15 that sandwich and hold the target 10. The flanged short tube 13 is fixed to the beam duct 9. The proton beam L that has passed through the flanged short tube 13 is irradiated to one end face 10 a of the target 10. When the target 10 is irradiated with the proton beam L, it generates neutrons, and the neutrons are emitted from the back surface 10 b of the target 10, that is, from the other end face side in contact with the cooling plate 15. The back surface 10b of the target 10 is subjected to an anodic oxidation treatment for corrosion prevention.

冷却板１５は銅（Ｃｕ）またはグラファイトによって形成される。冷却板１５には、ターゲット１０に接する一方の端面１５ａ側に冷却水Ｗが通過する複数の螺旋溝１７（図４参照）が形成されている。さらに、冷却板１５には、一方の端面１５ａの裏側、すなわち他方の端面１５ｂ側に、冷却水Ｗ（図５参照）を導入するための導入溝１９と冷却水を排出するための排出溝２１とが形成されている。 The cooling plate 15 is made of copper (Cu) or graphite. A plurality of spiral grooves 17 (see FIG. 4) through which the cooling water W passes are formed on the cooling plate 15 on the side of the one end face 15a in contact with the target 10. Further, the cooling plate 15 has an introduction groove 19 for introducing the cooling water W (see FIG. 5) and a discharge groove 21 for discharging the cooling water on the back side of one end face 15a, that is, the other end face 15b side. And are formed.

螺旋溝１７は、冷却板１５の中央から外側に向けて螺旋（「平面曲線」、（「渦巻き線」ともいう）を描くように形成されている。螺旋溝１７は、流路断面が略一様である。また、複数の螺旋溝１７は、互いに交差することなく冷却板１５の略中央で一つにまとまり、中央孔２３を介して裏側の導入溝１９に連通している。また、螺旋溝１７の外側の端部は、貫通孔２５を介して裏側の排出溝２１に連通している。冷却水Ｗは、導入溝１９内を通り、中央孔２３を抜けて四本の螺旋溝１７それぞれに分かれる。さらに、冷却水Ｗは、螺旋溝１７の外側の端部から貫通孔２５を通って合流し、裏側の排出溝２１を通って排出される。本実施形態では、一本の螺旋溝１７で冷却水Ｗの流路長を確保するのではなく、複数の螺旋溝１７に冷却水Ｗを分岐させて冷却水Ｗの流路長を確保するようにしたので、一本の場合に比べて圧力損失は低下する。 The spiral groove 17 is formed so as to draw a spiral (“plane curve”, also referred to as “spiral line”) from the center of the cooling plate 15 to the outside. Further, the plurality of spiral grooves 17 are united at substantially the center of the cooling plate 15 without crossing each other, and communicated with the introduction groove 19 on the back side through the central hole 23. The outer end portion of the groove 17 communicates with the back-side discharge groove 21 through the through hole 25. The cooling water W passes through the introduction groove 19 and passes through the central hole 23 to form four spiral grooves 17. Furthermore, the cooling water W joins from the outer end of the spiral groove 17 through the through hole 25 and is discharged through the discharge groove 21 on the back side. Rather than securing the flow path length of the cooling water W at the groove 17, the cooling water W is supplied to the plurality of spiral grooves 17. Since so by Toki ensuring the flow path length of the cooling water W, the pressure loss as compared with the case of single drops.

冷却板１５は、ターゲット１０の形状に対応した略円形の本体部２７と、本体部２７を挟むようにして上下の対向位置に設けられた張出し部２８，２９とを有する。本体部２７には、前述の螺旋溝１７が形成されている。一対の張出し部２８，２９のうち、下側の張出し部２８には、導入溝１９に連通する導入孔３１が形成されている。さらに、張出し部２８は、両フランジ管３２を介して、冷却水Ｗの導入のために敷設された上流管３３に接続されている。また、上側の張出し部２９には、排出溝２１に連通する排出孔３５が形成されている。張出し部２９は、両フランジ管３６を介して、冷却水Ｗの排出のために敷設された下流管３７に接続されている。 The cooling plate 15 includes a substantially circular main body portion 27 corresponding to the shape of the target 10, and overhang portions 28 and 29 provided at upper and lower opposing positions so as to sandwich the main body portion 27. The main body 27 is formed with the spiral groove 17 described above. Of the pair of overhang portions 28 and 29, the lower overhang portion 28 is formed with an introduction hole 31 communicating with the introduction groove 19. Further, the overhang portion 28 is connected to an upstream pipe 33 laid for introducing the cooling water W via both flange pipes 32. Further, a discharge hole 35 communicating with the discharge groove 21 is formed in the upper overhanging portion 29. The overhang portion 29 is connected to a downstream pipe 37 laid for discharging the cooling water W through both flange pipes 36.

冷却板１５の背面には、冷却板１５の本体部２７及び両張出し部２８，２９の形状に対応する形状の蓋部３９がボルト留めされている。蓋部３９は、導入溝１９及び排出溝２１を塞ぐように取り付けられており、導入溝１９内に冷却水Ｗの導入路を形成し、排出溝２１内に冷却水Ｗの排出路を形成する。なお、冷却板１５と蓋部３９とを一体成形するようにしてもよい。 On the back surface of the cooling plate 15, a lid portion 39 having a shape corresponding to the shape of the main body portion 27 and the two overhang portions 28 and 29 of the cooling plate 15 is bolted. The lid portion 39 is attached so as to close the introduction groove 19 and the discharge groove 21, forms an introduction path for the cooling water W in the introduction groove 19, and forms a discharge path for the cooling water W in the discharge groove 21. . The cooling plate 15 and the lid portion 39 may be integrally formed.

ターゲット１０は、フランジ付き短管１３と冷却板１５とに挟まれている。ターゲット１０は、冷却板１５の本体部２７に当接し、すべての螺旋溝１７を塞ぐように配置されている。図５に示されるように、ターゲット１０の縁部には、外周に沿って等間隔になるように、複数の遊嵌孔（「クリアランスホール」、「貫通孔」または「挿通孔」ともいう）１０ｃが形成されている。遊嵌孔１０ｃは、ボルト（ボルト部）４３の径よりも大きな内径を有する穴（挿通穴）であり、ボルト４３が挿通可能であれば足りる。 The target 10 is sandwiched between a flanged short tube 13 and a cooling plate 15. The target 10 is disposed so as to contact the main body 27 of the cooling plate 15 and close all the spiral grooves 17. As shown in FIG. 5, a plurality of loose insertion holes (also referred to as “clearance holes”, “through holes”, or “insertion holes”) are formed at the edge of the target 10 at equal intervals along the outer periphery. 10c is formed. The loose fitting hole 10 c is a hole (insertion hole) having an inner diameter larger than the diameter of the bolt (bolt portion) 43, and it is sufficient if the bolt 43 can be inserted.

フランジ付き短管１３の両端にはフランジ部４１があり、一方のフランジ部４１には、ターゲット１０の遊嵌孔１０ｃに対応して複数の遊嵌孔４１ａが形成されている。また、冷却板１５には、ターゲット１０の遊嵌孔１０ｃに対応して複数のねじ穴１５ｄが形成されている。フランジ部４１の遊嵌孔４１ａから差し込まれたボルト４３は、ターゲット１０の遊嵌孔１０ｃを挿通し、冷却板１５のねじ穴１５ｄに螺合する。複数のボルト４３の締め付けにより、フランジ部４１はターゲット１０を冷却板１５側に押圧し、ターゲット１０は、フランジ部４１と冷却板１５との間で、挟み付けられた状態で固定される。ボルト４３及びねじ穴１５ｄによって締結部４４が構成される。なお、フランジ部４１には、フランジ付き短管１３内を気密するシール材４５を装着するための環状溝４７が形成されている。また、冷却板１５には、冷却水Ｗの漏洩を防止するために気密するシール材４９を装着するための環状溝５１が形成されている。 There are flange portions 41 at both ends of the flanged short tube 13, and one flange portion 41 has a plurality of loose fitting holes 41 a corresponding to the loose fitting holes 10 c of the target 10. The cooling plate 15 has a plurality of screw holes 15 d corresponding to the loose fitting holes 10 c of the target 10. The bolt 43 inserted from the loose fitting hole 41 a of the flange portion 41 is inserted into the loose fitting hole 10 c of the target 10 and screwed into the screw hole 15 d of the cooling plate 15. By tightening the plurality of bolts 43, the flange portion 41 presses the target 10 toward the cooling plate 15, and the target 10 is fixed while being sandwiched between the flange portion 41 and the cooling plate 15. The fastening portion 44 is configured by the bolt 43 and the screw hole 15d. The flange portion 41 is formed with an annular groove 47 for mounting a sealing material 45 that hermetically seals the inside of the flanged short tube 13. The cooling plate 15 is formed with an annular groove 51 for mounting an airtight seal member 49 to prevent the cooling water W from leaking.

ターゲット１０はベリリウム（Ｂｅ）からなり、２（ｍＡ）、３０（ＭｅＶ）の陽子線Ｌの照射を受けると６０ｋＷ程度の排熱が必要となり、効率よく排熱できなければ溶けてしまう虞がある。本実施形態に係るターゲット１０は、冷却板１５のすべての螺旋溝１７を塞ぐように配置され、螺旋溝１７内に冷却水Ｗの流路を形成するようになっているので、ターゲット１０に接するように冷却水Ｗの流路が形成される。その結果として、ターゲット１０を冷却水Ｗによって直接冷却できるようになり、ターゲット１０の排熱効率を向上できる。 The target 10 is made of beryllium (Be), and when irradiated with a proton beam L of 2 (mA) or 30 (MeV), exhaust heat of about 60 kW is required. . The target 10 according to the present embodiment is disposed so as to close all the spiral grooves 17 of the cooling plate 15, and is configured to form a flow path of the cooling water W in the spiral groove 17. Thus, the flow path of the cooling water W is formed. As a result, the target 10 can be directly cooled by the cooling water W, and the exhaust heat efficiency of the target 10 can be improved.

陽子線Ｌをターゲット１０に照射する際には、予めビームダクト９及びフランジ付き短管１３内の空気は除去され、真空領域Ｖ（図２参照）が形成される。本実施形態では、フランジ付き短管１３と冷却板１５とは、ターゲット１０を挟むようにして配置されているため、フランジ付き短管１３内の真空領域Ｖと冷却板１５に形成された冷却水Ｗの流路とはターゲット１０によって完全に縁切りされている。従って、フランジ付き短管１３内に冷却水Ｗが漏れてしまうことはなく、真空領域Ｖでの真空度の低下を防止できる。 When the target 10 is irradiated with the proton beam L, the air in the beam duct 9 and the flanged short tube 13 is removed in advance, and a vacuum region V (see FIG. 2) is formed. In this embodiment, since the flanged short tube 13 and the cooling plate 15 are arranged so as to sandwich the target 10, the vacuum region V in the flanged short tube 13 and the cooling water W formed in the cooling plate 15 are arranged. The flow path is completely cut off by the target 10. Therefore, the cooling water W does not leak into the flanged short tube 13, and a reduction in the degree of vacuum in the vacuum region V can be prevented.

また、ターゲット１０は、陽子線Ｌの照射によって高温になるため熱膨張する。特にターゲット１０は板状であるため、広がる方向への膨張の方が、ターゲット１０の板厚が厚くなる方向への膨張よりも大きい。本実施形態では、ボルト４３の締め付けによってターゲット１０を固定しているが、ボルト４３はターゲット１０の遊嵌孔１０ｃに通されているだけであり、ボルト４３と遊嵌孔１０ｃの内面との間には僅かな隙間（クリアランス）がある。そして、ターゲット１０が熱膨張によって広がっても、この隙間で吸収されてしまうため、ターゲット１０のズレに伴う真空度の低下や冷却水Ｗの漏れを防止できる。 Moreover, since the target 10 becomes high temperature by irradiation of the proton beam L, it expands thermally. In particular, since the target 10 has a plate shape, the expansion in the expanding direction is larger than the expansion in the direction in which the plate thickness of the target 10 increases. In this embodiment, the target 10 is fixed by tightening the bolt 43, but the bolt 43 is only passed through the loose fitting hole 10c of the target 10, and between the bolt 43 and the inner surface of the loose fitting hole 10c. There is a slight gap (clearance). And even if the target 10 spreads due to thermal expansion, it is absorbed in this gap, so that the degree of vacuum and the cooling water W leakage due to the deviation of the target 10 can be prevented.

図１に示されるように、中性子減速装置７には、ターゲット装置５を受け入れるために開放された円筒状のターゲット収容部７ａが設けられている。中性子減速装置７は、前後方向に移動可能であり、ビームダクト９に固定されたターゲット装置５をターゲット収容部７ａ内に収容する。中性子減速装置７は、ターゲット装置５を冷却板１５側から受け入れる。冷却板１５の螺旋溝１７に冷却水Ｗを導入、排出するための流路は、冷却板１５に形成された導入溝１９及び排出溝２１によって形成されている。従って、冷却板１５の周りには、冷却水Ｗの導入用または排出用の配管は無く、障害物は少ない。中性子減速装置７が移動してターゲット装置５をターゲット収容部７ａ内に受け入れる際には、障害物が無い分、ターゲット１０を中性子減速装置７に近づけることができる。その結果として、ターゲット１０から発生した中性子を中性子減速装置７で減速させて低エネルギーの中性子として患者に照射する際のロスが低減する。 As shown in FIG. 1, the neutron moderator 7 is provided with a cylindrical target accommodating portion 7 a that is opened to receive the target device 5. The neutron decelerator 7 is movable in the front-rear direction, and accommodates the target device 5 fixed to the beam duct 9 in the target accommodating portion 7a. The neutron moderator 7 receives the target device 5 from the cooling plate 15 side. A flow path for introducing and discharging the cooling water W to and from the spiral groove 17 of the cooling plate 15 is formed by an introduction groove 19 and a discharge groove 21 formed in the cooling plate 15. Accordingly, there is no piping for introducing or discharging the cooling water W around the cooling plate 15 and there are few obstacles. When the neutron decelerator 7 moves and receives the target device 5 in the target accommodating portion 7a, the target 10 can be brought closer to the neutron decelerator 7 because there is no obstacle. As a result, the neutron generated from the target 10 is decelerated by the neutron moderator 7 and the loss when irradiating the patient as a low energy neutron is reduced.

ターゲット１０に照射する陽子線Ｌは３０（ＭｅＶ）程度のエネルギーレベルである。陽子線Ｌは、ターゲット１０内に留まると、水素（Ｈ_２）ガスに変換され、ブリスタリングという現象を引き起こす。しかしながら、ターゲット１０の板厚Ｄは、必要な中性子発生量を損なうことなく陽子線Ｌが透過可能な厚さであるため、ターゲット１０内でのブリスタリングの発生は抑えられる。陽子線Ｌが透過可能な厚さは、ターゲット１０の材質、照射される陽子線Ｌのエネルギーレベルによって異なるが、本実施形態での陽子線Ｌは、その飛程距離である５．８（ｍｍ）以下の板厚であれば透過可能である。飛程距離は、±０．３ｍｍ程度のばらつきがあるため、このばらつきを考慮すると、本実施形態での陽子線Ｌの透過可能な厚さは、ばらつき範囲内の下限値以下、すなわち、５．８−０．３＝５．５（ｍｍ）以下となる。一方で、ターゲット１０の板厚Ｄが薄くなればなるほど、中性子発生に伴うエネルギーロスが大きくなる。そこで、本実施形態では、ターゲット１０の板厚Ｄとして５．５ｍｍを採用した。ターゲット１０の板厚Ｄを５．５ｍｍとすることで、３％程度のロスが生じる。これは、例えば、２０分程度の正規の治療時間に対して３％程度のロス、すなわち０．６分程度の僅かな治療時間の延長に相当し、微差であると判断できる。 The proton beam L irradiated to the target 10 has an energy level of about 30 (MeV). When the proton beam L stays in the target 10, it is converted into hydrogen (H ₂ ) gas, causing a phenomenon of blistering. However, since the plate thickness D of the target 10 is a thickness that allows the proton beam L to pass through without impairing the necessary amount of neutron generation, the occurrence of blistering in the target 10 can be suppressed. The thickness through which the proton beam L can be transmitted differs depending on the material of the target 10 and the energy level of the irradiated proton beam L, but the proton beam L in the present embodiment is 5.8 (mm), which is its range. ) Transmission is possible with the following plate thickness. Since the range of the range has a variation of about ± 0.3 mm, in consideration of this variation, the transmissive thickness of the proton beam L in this embodiment is equal to or less than the lower limit within the variation range, that is, 5. 8-0.3 = 5.5 (mm) or less. On the other hand, the thinner the plate thickness D of the target 10, the greater the energy loss associated with neutron generation. Therefore, in the present embodiment, 5.5 mm is adopted as the plate thickness D of the target 10. By setting the plate thickness D of the target 10 to 5.5 mm, a loss of about 3% occurs. This corresponds to, for example, a loss of about 3% with respect to a regular treatment time of about 20 minutes, that is, a slight extension of the treatment time of about 0.6 minutes, and can be judged to be a slight difference.

ターゲット１０を透過した陽子は、主として螺旋溝１７内を通過する冷却水Ｗによって捕捉される。冷却水Ｗに陽子線Ｌが捕捉されても、ブリスタリングという現象は生じない。従って、ターゲット１０を透過した陽子線Ｌが、今度は他の金属部材などにブリスタリングを生じさせるという問題も引き起こし難い。その結果として、ターゲット１０を陽子の透過可能な厚さ以下に抑え易くなり、ターゲット１０内のブリスタリングの発生を低減できる。 Protons that have passed through the target 10 are captured mainly by the cooling water W that passes through the spiral groove 17. Even if the proton beam L is captured by the cooling water W, the phenomenon of blistering does not occur. Therefore, it is difficult to cause a problem that the proton beam L that has passed through the target 10 causes blistering in other metal members. As a result, the target 10 can be easily suppressed to a thickness that allows protons to pass through, and the occurrence of blistering in the target 10 can be reduced.

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment.

ターゲット１０としてはベリリウム（Ｂｅ）に限定されず、タンタル（Ｔａ）などを用いることもできる。また、ターゲット１０の透過可能な厚さは、ターゲット１０に用いる材質や照射する加速粒子のエネルギーによって異なり、適宜に選択することができる。例えば、タンタル（Ｔａ）からなるターゲット１０の場合には、３０（ＭｅＶ）程度のエネルギーレベルの陽子線Ｌを照射する場合には、透過可能な厚さは１．２（ｍｍ）となる。 The target 10 is not limited to beryllium (Be), and tantalum (Ta) or the like can also be used. Further, the transmissive thickness of the target 10 varies depending on the material used for the target 10 and the energy of the accelerated particles to be irradiated, and can be selected as appropriate. For example, in the case of the target 10 made of tantalum (Ta), when the proton beam L having an energy level of about 30 (MeV) is irradiated, the transmissive thickness is 1.2 (mm).

本発明の実施形態に係るターゲット装置を装着したＢＮＣＴ装置の側面図である。It is a side view of a BNCT device equipped with a target device according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係るターゲット装置の断面図である。It is sectional drawing of the target apparatus which concerns on this embodiment. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of FIG. 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of FIG. ターゲット装置に取り付けられたターゲットの上部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the upper part of the target attached to the target apparatus.

Explanation of symbols

１０…ターゲット、１０ｃ…ターゲットに形成された遊嵌孔、１３…フランジ付き短管（筒部）、１５…冷却板（冷却部）、１５ｄ…冷却板に形成されたねじ穴、１７…螺旋溝、１９…導入溝、２１…排出溝、３９…蓋部、４１…フランジ付き短管のフランジ部、４３…ボルト（ボルト部）、４４…締結部、Ｌ…陽子線（加速粒子）、Ｄ…ターゲットの板厚、Ｖ…真空領域、Ｗ…冷却水。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Target, 10c ... Free fitting hole formed in target, 13 ... Short pipe with flange (cylinder part), 15 ... Cooling plate (cooling part), 15d ... Screw hole formed in cooling plate, 17 ... Spiral groove , 19 ... introduction groove, 21 ... discharge groove, 39 ... lid part, 41 ... flange part of a short pipe with flange, 43 ... bolt (bolt part), 44 ... fastening part, L ... proton beam (acceleration particles), D ... Target plate thickness, V ... vacuum region, W ... cooling water.

Claims

A solid target made of a substance that generates neutrons when irradiated with accelerated particles;
A cooling unit in contact with the target;
A cylindrical portion forming a vacuum region through which the accelerated particles pass;
A flange portion formed at one end of the cylindrical portion and in contact with the target;
A fastening portion that presses the flange portion toward the cooling portion and clamps and fixes the target between the flange portion and the cooling portion ;
The cooling part is blocked by the target, and a groove through which cooling water passes is formed.
The target is flat.
The plate thickness of the target is a thickness that allows the acceleration particles to pass through,
The fastening portion has a screw hole formed in the cooling portion, and a bolt portion that penetrates the flange portion and is screwed into the screw hole.
The target device is characterized in that a loose fitting hole through which the bolt portion is inserted is formed in the target.

The cooling unit is a plate having one surface in contact with the target and the other surface on the back side of the one surface, the other surface communicates with the groove, and the groove An introduction groove for introducing cooling water, a discharge groove for discharging the cooling water from the groove and communicating with the groove are formed,
The target device according to claim 1 , further comprising a lid portion attached to the other surface of the cooling unit so as to close the introduction groove and the discharge groove.