制备放射性同位素材料的靶体及其用途.pdf

提供了用于从靶体(12)回收富集放射性同位素原料(14)的系统和方法。所述系统和方法能够在用高能粒子轰击所述靶体后较短的时间(如数小时)内回收所述原料，这极大地简化了所述靶体的化学处理，并且减少了这种处理的成本(如减少了对昂贵的长期储存的需要)。具体而言，将化学保护层(16)设置于所述靶体(12)的放射性同位素原料(14)和基材(18)之间。在用合适源(如粒子加速器)辐射所述靶体之后，经辐射的放射性同位素原料可被去除而不去除所述基材，因为所述化学保护层提供了保护。所述系统和方法还能够使使用者在单次轰击所述靶体中获得三种不同的放射性同位素，进一步减少了制备放射性同位素的成本。

1.  用于制备放射性同位素的靶体，所述靶体包括：
包含冷却剂通道的基体；
设置于该基体上的保护层；和
设置于该基体上的放射性同位素原料，其中所述保护层设置于所述基体和所述放射性同位素原料之间。

2.  权利要求1所述的靶体，其中所述保护层包含铬。

3.  权利要求1所述的靶体，其中所述保护层包含铬、钽、钨、金、铌、铝、锆、或铂、或它们的组合。

4.  权利要求1～3中任一项所述的靶体，其中所述保护层包含电镀层。

5.  权利要求1～4中任一项所述的靶体，其中所述保护层包含无光精整的表面。

6.  权利要求1～5中任一项所述的靶体，其中所述保护层包含对通过化学品去除来说呈化学耐受性的材料，其中所述放射性同位素原料易于通过化学品去除。

7.  权利要求6所述的靶体，其中所述基体易于通过所述化学品去除。

8.  权利要求1～7中任一项所述的靶体，其中所述保护层包含其它放射性同位素原料。

9.  权利要求1～8中任一项所述的靶体，其中所述基体包含其它放射性同位素原料。

10.  权利要求1～9中任一项所述的靶体，其中所述放射性同位素原料包含铊203。

11.  权利要求1～9中任一项所述的靶体，其中所述放射性同位素原料包含镉-112或锌-68。

12.  用于制备放射性同位素的靶体的制造方法，包括：
将保护层电镀到靶体的基体上；和
将放射性同位素原料设置在该保护层上。

13.  权利要求12所述的方法，包括抛光所述基体的用于电镀的区域。

14.  权利要求12或13所述的方法，包括涂覆所述基体的不用于电镀的区域。

15.  权利要求12～14中任一项所述的方法，其中所述保护层的电镀包括制备无光精整的保护层表面。

16.  权利要求12～15中任一项所述的方法，包括延长电镀时间以增加无光精整的粗糙度和增加所述保护层的厚度。

17.  权利要求12～16中任一项所述的方法，其中所述保护层包含铬。

18.  权利要求12～16中任一项所述的方法，其中所述保护层包含铬、钽、钨、金、铌、铝、锆、或铂、或它们的组合。

19.  权利要求12～18中任一项所述的方法，其中所述放射性同位素原料包含铊203、或镉-112、或锌-68、或它们的组合。

20.  权利要求12～19中任一项所述的方法，包括制备具有配置成接收流体冷却剂循环的冷却剂部分的靶体。

21.  放射性同位素的制备方法，包括：
将高能粒子轰击到位于靶体的化学保护层上的原料上以产生该原料的放射性同位素。

22.  权利要求21所述的方法，包括在不去除受所述保护层保护的靶体基材的情况下去除所述具有所述放射性同位素的原料。

23.  权利要求22所述的方法，其中，去除包括：以化学方式去除所述原料，同时所述化学保护层保留在所述靶体的基材上。

24.  权利要求22或23所述的方法，包括在去除所述原料后去除所述化学保护层，并得到所述化学保护层的另一种放射性同位素。

25.  权利要求24所述的方法，包括在去除所述原料后和去除所述化学保护层后，去除至少一部分的所述基材，并得到所述基材的其它放射性同位素。

26.  权利要求21～25中任一项所述的方法，其中所述原料包含富集的铊203.

27.  权利要求21～26中任一项所述的方法，包括从所述原料的剩余物分离所述放射性同位素。

28.  权利要求27所述的方法，其中所述剩余物基本上不含有长半衰期的放射性材料。

29.  权利要求27或28所述的方法，包括再次使用所述原料的剩余物以制造其它放射性同位素。

30.  权利要求21～29中任一项所述的方法，其中轰击包括：在所述原料中产生第一放射性同位素，在所述化学保护层中产生第二放射性同位素，和在所述靶体的基材中产生第三放射性同位素。

31.  用于从经辐射的靶体去除材料的方法，包括：
以化学方式从所述靶体上剥离包含第一放射性同位素材料的第一层；和
利用所述靶体的第三层显著地减少或防止所述靶体第二层的去除，其中，所述第三层在以化学方式剥离前位于所述第一层和所述第二层之间。

32.  权利要求31所述的方法，其中所述第三层对用于以化学方式剥离所述第一层的化学品有耐受性。

33.  权利要求31或32所述的方法，包括在以化学方式剥离所述第一层后，从所述经辐射的靶体以化学方式剥离所述包含第二放射性同位素材料的第三层。

34.  权利要求33所述的方法，包括在以化学方式剥离所述第一层后和在以化学方式剥离所述第三层后，从所述经辐射的靶体以化学方式剥离所述包含第三放射性同位素材料的第二层。

35.  权利要求34所述的方法，其中所述第二层包含所述靶体的基体。

36.  权利要求31～35中任一项所述的方法，包括从所述第一层的剩余部分以化学方式剥离所述第一放射性同位素材料。

37.  权利要求36所述的方法，包括能在少于一周、一天或数小时的较短时间内对用于其它放射性同位素的产生的剩余部分进行回收。

38.  权利要求36或37所述的方法，其中所述第一放射性同位素材料包含铅201并且所述剩余部分包含富集的铊203。

39.  权利要求31～38中任一项所述的方法，其中所述第一层包含铊203，所述第二层包含铜和所述第三层包含铬51。

40.  用于制备放射性同位素的系统，包括：
粒子加速器；
靶体，该靶体包括：
基体；
设置于所述基体表面上的保护层，其中所述保护层包含铬、
钽、钨、金、铌、铝、锆或铂、或者它们的组合；和
设于所述保护层上的放射性同位素原料，其中所述保护层位
于所述基体和所述放射性同位素原料之间；和
与所述粒子加速器结合的控制系统。

41.  权利要求40所述的系统，其中所述粒子加速器包括回旋加速器。

42.  权利要求40所述的系统，其中所述粒子加速器包括线性粒子加速器。

43.  权利要求40、41或42所述的系统，其中所述放射性同位素原料易于通过化学品去除，并且所述保护层对通过所述化学品的去除基本上具有耐受性。

制备放射性同位素材料的靶体及其用途
技术领域
本发明总体涉及放射性同位素材料；更具体地，本发明涉及有效地制备放射性同位素材料的系统和方法。
背景技术
本部分意在向读者介绍可能与如下描述和/或要求保护的本发明的各方面相关的各方面。相信这样的讨论对为读者提供背景信息从而更好地理解本发明的各方面是有帮助的。因此，应当理解的是，应基于上述考虑来阅读这些论述，而不是作为对现有技术的承认。
放射性同位素的制备可以通过以下方式实现：经由粒子加速器加速带电或者不带电的粒子使它们到达含有富集的放射性同位素原料的靶上。通常，这样的材料包括高比例的非放射性材料，当用高能粒子(质子或中子)辐射所述非放射性材料时，可能至少部分转变成放射性材料。当与其上沉积有所述非放射性材料的靶碰撞时，带电粒子(如质子)与富集放射性同位素原料的核相互作用，在所述放射性同位素原料内引发核反应，由此产生了所需的放射性同位素。不利的是，在轰击靶期间，加速的质子也会与相邻于原料设置的靶的基材相互作用，由此产生表现出较长衰减期即半衰期的放射性同位素，所述半衰期是指放射性同位素衰减到其初始量一半时的时间量。结果，所述基材的长半衰期放射性材料趋向于妨碍了所述原料的非放射性部分的立即回收(reclamation)。因此，可能经过相当长的时间，在一些情况下长达六个月以上，辐射量才减少到允许回收所述原料的非放射性源部分的安全水平。在这段时间内，所述高放射性材料通常贮存在特别的区域，这会显著增加制备放射性同位素的成本。
发明内容
以下给出本发明的某些示例性方面。应当理解的是，给出这些方面仅是为了向读者提供本发明可能采用的某些形式的简要总结，这些方面不意图限制本发明的范围。实际上，本发明可能包括没有在下文中提出的多种多样的方面。
提供了用于从用高能带电粒子轰击的靶体回收富集放射性同位素原料的系统和方法。所述系统和方法能够使使用者在轰击靶体后较短的时间(如数小时)内回收所述原料，极大地简化了所述靶体的化学处理，并且减少了这种处理的成本(如减少对昂贵的长期储存的需要)。具体地说，在一些实施方式中，化学保护层设置于靶体的放射性同位素原料和基材之间。在用合适的源(如粒子加速器)辐射靶体后，可以在不去除基材的情况下移除所述经辐射的放射性同位素原料，因为化学保护层提供了保护。例如，所述化学保护层可对用于去除所述经辐射的放射性同位素原料的化学品有化学耐受性。所述系统和方法也可让使用者在单次轰击靶体中得到三种不同的放射性同位素，进一步降低了制备放射性同位素的成本。例如，所述经辐射的放射性同位素原料也可通过总的来说不与所述化学保护层反应的第一化学品去除，接着，所述化学保护层可通过总的来说不与所述基材反应的第二化学品去除，然后所述基材可通过第三化学品去除。
本发明的第一个方面涉及具有放射性同位素原料(例如，铊203)的靶体，该靶体当用高能粒子轰击时产生放射性同位素，从该放射线同位素可得到放射性药物。所述放射性同位素原料设置于化学保护层(例如，粗糙的或无光精整的铬)之上，而所述化学保护层又设置于靶体的基层(例如，铜或铝)之上。所述靶体可结合(例如，直接地或间接地连接)至适于在靶体受高能粒子辐射时从靶体中去除热量的冷却剂系统(例如，循环流体冷却剂，如水)。
本发明的第二个方面涉及用于制备放射性同位素的靶体。该靶体包括基体、设置于该基体上的保护层和设置于该保护层上的放射性同位素原料。对所述基体、保护层和原料进行定位使得所述保护层设置于基体和放射性同位素原料之间。此外，该靶体的基体包括冷却剂通道。
此外，本发明的第三个方面涉及其上设置有保护层的靶体的制造方法。所述保护层(例如，铬层)可电镀到靶体的基体层上。可以进行将铬电镀到靶体的基体层上，使铬获得具有粗糙纹理的表面。换句话说，所述表面可显得暗淡并且感觉较粗糙，而不是有光泽的外观和光滑的感觉。所述铬表面的粗糙纹理提供了适于保持放射性同位素原料的表面形态。例如，所述表面形态可以通过较长的电镀过程(例如，30分钟，而不是5分钟)来实现。
此外，本发明的第四个方面涉及用于制备放射性同位素的靶体的制造方法。在这种方法中，将保护层(例如，铬层)电镀到所述靶体的基体上。然后，将放射性同位素原料(例如，铊203)沉积到保护层上，使得所述保护层设置于所述基体和所述放射性同位素原料之间。
此外，本发明的第五个方面涉及从经辐射的靶体去除材料的方法。在这个方面中，含有第一放射性材料的第一层被从所述经辐射的靶体以化学方式剥离(strip)。利用所述靶体的第三层基本上阻碍了或防止了所述靶体的第二层的去除。在第一层从所述经辐射的靶体上以化学方式被剥离之前，所述靶体的该第三层位于所述第一层和第二层之间。
此外，本发明的第六个方面涉及制备放射性同位素的方法。在该方法中，将高能粒子轰击到沉积在靶体的化学保护层上的原料上，以产生原料的放射性同位素。
此外，本发明的第七个方面涉及制备放射性同位素的系统。该系统包括粒子加速器、靶体和与粒子加速器结合的控制系统。该第七方面的所述靶体包括基体、设置于基体表面上的保护层和设置于该保护层上的放射性同位素原料。该保护层位于所述基体和所述放射性同位素原料之间。此外，所述保护层包括铬、钽、钨、金、铌、铝、锆、或铂，或它们的组合。
存在着与本发明的各方面相关的上述特征的各种改进。进一步的特征也可结合到所述各方面中。这些改进和其它特征可以单独或以任意组合形式存在。例如，在下文中讨论的、与一种或多种所展示的实施方式相关的各种特征可单独地或以任意组合结合到本发明的任一上述方面中。而且，以上给出的简要总结仅意在使读者熟悉本发明的某些方面和内容，而不是为了限制要求保护的主题。
附图说明
当在参照附图阅读下文的详细说明时，会更好的理解本发明的各种特征、方面和优势，在所述附图中，在所有图片中类似的符号表示类似的部件。其中：
图1是粒子加速系统的框图；
图2是回旋加速器的示意图；
图3是线性粒子加速器的示意图；
图4是靶体的剖切截面图；
图5和6是靶体的透视图；
图7是靶体的制备方法的流程图；
图8是靶体的电镀方法的流程图；
图9是制备放射性同位素的方法的流程图；
图10是从靶体收集多种放射性材料的方法的流程图；
图11是利用医学成像的方法的流程图；和
图12成像系统的框图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体的实施方式。为尽量给出这些实施方式的简明说明，实际实施的所有特征可能没有全部记载于说明书中。应当理解的是，在任何这样的实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须作出大量的就该实施而言特定的决定以达到对各种实施来说可能不同的开发者的特定目的，例如顺应与系统相关的限制或与商业相关的限制。此外，应当理解，这样的开发努力可能是复杂的和耗时的，但是对于受益于本发明公开内容的本领域普通技术人员来说，仍然是设计、装备和制造的常规工作。
当介绍本发明的各种实施方式的要素时，“一个”、“一种”、“该”和“所述”意指存在一个以上的所述要素。术语“包含”、“包括”和“具有”意指包含的关系，并表示可能会有除了所列出要素之外的其它要素。此外，为了简便而使用“上面”、“下面”、“之上”、“之下”和这些术语的变化形式，但是并不要求组件的任何特定方向。本文所使用的术语“结合”指直接或间接地连接的状态或接触的状态。
现在来解释附图，图1是示例性粒子加速系统10的框图。所述系统10包括具有多层的靶体12，所述多层中的至少一层适于在该层受到高能带电粒子辐射时产生放射性同位素。所述靶体12可包括包含富集的放射性同位素原料的层14，该层在受到高能带电粒子轰击或辐射时会产生放射性同位素。而所述放射性同位素又可以单独或与其他物质(如标记试剂)组合而作为用于医疗诊断或治疗目的放射药物使用。所述层14可包括放射性同位素原料，如镉-112、或锌-68、或铊203，或者它们的组合。例如，在一些实施方式中，所述层14可包括富集的铊203，可从中获得到放射性药物铊201并用于核医学。
构成所述层14的原料可设置于具有无光精整或粗糙表面的保护层16上，所述无光精整或粗糙表面配置成将所述原料保留在所述靶体12上。换句话说，所述保护层的表面16可显得暗淡和感觉粗糙。所述保护层16是适于当以化学方式处理所述靶体12以获得从所述靶体12的辐射产生的所需放射性药物时以化学方式保护基体层18的化学保护层。所述保护层16可包括在轰击后以化学方式从靶体12剥离层14时对所用的化学物质呈惰性的铬和/或其它材料，如铱、钽、钨、金、铌、铝、锆或铂、或它们的组合。也就是说，所述层16可以基本防止包含在所述基体层18中的不期望的长半衰期放射性同位素副产物溶解于可含有从所述层14产生的放射性同位素的化学剥离溶液(stripping solution)如硝酸中。在这种方式中，所述保护层16可确保仅有所需的放射性同位素通过所述化学剥离方法获得，使得所述原料就可以在较短时间内回收。
所述保护层16可以经由电镀或能够在不使用任何粘合剂或中间层而将所述层16形成在所述基体层18上的其它方法沉积到所述基体层18上。例如，可以将所述靶体12电镀较长时间(例如，15、20、25、30、45、50或更多分钟)以增加在所述基体层18上的保护层16的量和粗糙度。已经发现可以通过电镀所述基体层18约25～30分钟来实现合适的粗糙铬层16，所用时间显著大于常规电镀铬的时间(如数分钟或更少)。应当注意的是，这样长时间电镀铬的结果(例如，较厚的粗糙层16)对于通常期望平滑的有光泽的铬层的其它应用来说是不期望的。也就是说，长时间电镀的独特结果是改善将其它材料粘附到所述电镀层16上的能力。
所述靶体12的基体层18可以包括金属，如铜、铝和/或其他导电材料。例如，所述基体层18可以用铝模铸而成，然后用铜涂覆。因为导电，随着在辐射所述靶体12时温度的增加，所述靶体12的基体层18可适于有效地从所述靶体12将热量转移走。
所述粒子加速系统10包括配置成加速如线22所示的带电粒子的粒子加速器20。所述带电粒子22加速以获得当粒子22与靶体12撞击时足以产生放射性材料的能量。因此，所述层14可包括放射性同位素和放射性同位素原料的混合物。当加速的粒子22与所述层14的原料相互作用时发生的核反应促进了放射性同位素的产生。例如，当制备放射性同位素铊201时，可以用经加速器20加速的质子22辐射富集的铊203。所述质子22可产生自粒子源24，所述粒子源24将所述带电粒子22注入所述加速器20使得所述粒子22可加速朝向靶体12。
当加速的带电粒子22与靶体12碰撞时，粒子动能的显著量可被靶体12吸收。对加速的粒子22所赋予的能量的吸收会导致对靶体12温度升高。为了减轻靶体12的过热，靶体12可结合到与所述靶体12相邻设置的冷却剂系统26。冷却剂系统26可以包括以流体方式与靶体12结合的流体连接器，这样流体如水可以沿着或穿过所述靶体12循环，由此将在辐射靶体12时被其吸收的热量除去。在所展示的实施方式中，冷却剂系统26显示为与靶体12分离并设置于靶体12之后。在其它实施方式中，所述冷却系统26可以是靶体12的一部分，或者它可设置为远离靶体12。
粒子加速系统10包括控制系统28，其与粒子加速器20、靶体12和/或冷却剂系统26结合。控制系统28可配置成例如控制各种参数，如粒子22的加速能量、加速的带电粒子22的电流强度和其它与所述加速器20的运行和功能性相关的运行参数。控制系统28可以与靶体12结合以监控例如靶体12的温度。控制系统28可与冷却剂系统26结合以控制冷却剂的温度和/或监控和/或控制流速。
现在参考图2，展示了与具有保护层16的靶体12一起使用的另一种粒子加速器40。该粒子加速器40可以包括用于加速带电粒子如质子的回旋加速器。回旋加速器40可采用固定的磁场和交变电场来加速带电粒子。回旋加速器40可包括两个分隔开一定距离的D形中空真空室42、44。位于室42、44之间的是粒子源46。所述粒子源46发射带电粒子47，使得粒子47的轨迹开始于设置在中空D形真空室42、44之间的中心区域。方向和强度恒定的磁场48以在整个室42、44内产生使得磁场48可以垂直于所述室42、44的平面向内或者向外指向。遍布所述真空室42、44的点48表示所述磁场从所述室42、44的平面向外或向内指向。换句话说，中空真空室42、44的D形表面设置成垂直于所述磁场的方向。
每个中空真空室42、44可以通过连接点52、54分别与控制器50连接。控制器50可以调控例如包含于控制器50内的交流电源。所述交流电源可配置成在室42、44之间的区域中产生如箭头56所示的交变电场。因此，由该电源提供的电压信号频率产生了室42、44之间的振荡电场。当带电粒子47从粒子源46发射时，粒子47会受电场56影响，迫使粒子47在特定方向上即根据电荷的正负而沿着或逆着电场的方向上移动。当带电粒子47移动接近室42、44时，粒子47会不再受电场的影响。但是，粒子47会受到指向垂直于它们的速度方向的磁场的影响。这时，移动的粒子47会受到洛伦兹力，该力导致粒子47进行匀速圆周运动，如图2的圆形路径47所示。因此，每次带电粒子47经过室42、44之间的区域时，粒子47都受到由交变电场产生的电场力，这增加了粒子47的能量。在这种方式中，在粒子47越过室42、44之间的区域的短暂时间内，在室42、44之间的区域中的室42、44之间电场的反复转向导致粒子47向外螺旋至所述D形室42、44的边缘。
最终，粒子47会达到临界半径使得它们的速度对于粒子47而言太大而不能保持圆形路径，导致它们沿切线方向射入靶体12。粒子47加速时所得的能量会在粒子47与靶体12撞击时积累到靶体12中。结果，这会引发靶体12内的核反应，在靶体12的层14～18内产生放射性同位素。控制器50可适于控制磁场48的强度和电场56的强度，由此控制带电粒子的速度从而控制其与靶体12撞击时的能量。如以上对于图1所说明的，控制器50也可与靶14和/或冷却剂系统26结合以控制靶14和/或冷却剂系统26的参数。
图3示出了与具有保护层16的靶体12一起使用的线性粒子加速器70。线性粒子加速器70可包括由导电材料如铜或铝形成的长中空管。由导电材料形成的小中空管74a～74d设置于管72内。线性加速器70的中空管72可与射频(RF)发生器76结合，该射频(RF)发生器76具有配置为发射特定频率的RF信号以在管72内传播的电极。RF发生器76进一步与控制器78结合以控制运行参数，例如RF频率和线性加速器70的其它功能。
由RF发生器76产生的电磁波在中空管72内传播，当粒子80受到沿管72传播的电场作用时，导致产生于粒子源82的带电粒子80加速。该电场随着粒子80获得动能使粒子80进一步沿着管72加速。带电粒子80也被引导通过如图3所示的中空管74a～74d以确保粒子80的线性路径。如图3所示，中空管74a～74d的长度随着粒子80的速度增加而沿着中空管72的长度增加。在这种方式中，带电粒子80可根据由RF发生器76产生的RF频率而以最佳形式加速。
控制器78可与中空管72、RF发生器76、靶体12和/或冷却剂系统26连接。控制器78可控制RF发生器76的频率，由此当带电粒子80沿中空管74a～74d传播时控制带电粒子80的加速。控制器78可与靶体12结合以监控各种参数，如温度、和与加速器70和靶体12相关的其它有关反馈信号。
图4是靶体12的实施方式的部分截面图。靶体12可包括设置于铬层16上的原料14，如富集的铊203、镉-112、锌-68或其它类型的源材料。保护铬层16设置于靶基体层18上。铬层16可经由电镀过程而设置于基体层18上。同样地，相对于常规的电镀铬，可延长电镀过程(例如，30分钟，而不是数分钟或更少)，从而获得所需厚度以保护基体层18，并获得所需粗糙度以将原料14固定在铬层16上。其它材料如钽、钨、金、铌、铝、锆或铂、或它们的组合也可经由电镀过程设置于基体层18上。
将铬层16电镀到基体层18上会涉及用于确保使铬层16具有适于支持原料14和产生放射性同位素的属性的某些步骤。这样的属性可包括铬层厚度和表面纹理。将铬电镀到靶体12上的过程可以包括磨光和/或抛光靶体12的用于电镀铬的部分。靶体12的不用于电镀铬的部分可以用某些保护涂层涂覆，所述保护涂层可以防止将铬电镀到靶体12的这些部分。然后，可将靶体12浸泡在含有铬溶液和其它参与电镀过程的相关材料的槽或容器中。靶体12可浸泡在槽中直到在靶基体层18上电镀出所需的铬厚度。在一些实施方式中，可将靶体12电镀25～45分钟长的时间量。在电镀过程期间，电镀槽可保持在约125度。
在将所需厚度的铬电镀至基体层18上后，可将靶体12从铬槽中取出并检查以验证铬层的厚度和其它属性适于负载原料14。例如，可以测量电镀过程之前和之后的靶体12的重量差，并得到铬厚度。此外，如前所述，会期望得到具有适于在靶体12受辐射时保持放射性同位素源材料的粗糙表面形态的铬层。也即，铬层16的表面可具有适于在靶体12被带电粒子轰击时将例如铊203保持在靶体12上的粗糙度和颗粒度。这样，在电镀靶体12后，不以任何方式抛光设置于靶体上的铬，使得铬层16的表面保持其粗糙度。铬层16的这种表面粗糙度特性可以通过电子显微镜检查和/或通过其在一定时间内保持水的能力来检查。
靶体12的基体层18可以包括金属材料如铜、铝、或其它导电材料、或它们的组合，或主要由以上材料组成。在一些实施方式中，基体层18可为涂覆铜的铝结构体。如图4进一步所示，冷却剂通道90可以形成为沿靶体12长度方向的通道或沟槽的一部分。冷却剂通道90便于沿靶体12的流体流动，从而可以在靶体12受带电粒子辐射时从靶体12去除热量。
在轰击靶体12期间，碰撞的带电粒子和靶体12材料的原子核之间的核相互作用可将这些核的一部分转变成放射性同位素。例如，在轰击后，层14可包含富集的铊203和放射性同位素铅201的组合。接着，铅201会衰变成铊201，铊201是期望的用于核医学的放射性同位素。类似地，铬层16和基体层18的一些原子核也会转变成放射性同位素核，这可产生其他所期望的放射性药物。
从靶体12提取所期望的放射性药物会涉及化学处理靶体12。靶体12的化学处理可适于去除靶体12的某些层而完整地保留其它层。在轰击后，例如，可以使用热硝酸从靶体12剥离铊203和铅201，所述热硝酸配置成去除这些物质但是不去除铬层16。也即，放射性同位素原料如铊203会易于被使铊203从靶体12剥离的化学品而去除，而铬层16对于这样的剥离化学品在化学上呈惰性或是有耐受性的，因此，不会被从靶体12上剥离。这样，铬层16保护基体层18不受硝酸剥离，由此基本上防止或减少了设置于基体层18中的长半衰期放射性同位素金属溶入含铊203和铅201的溶液的可能性。在这种方式中，进一步化学处理含铊203和铅201的溶液可在轰击后的较短时间内进行，这样可以分离上述物质。含铊203和铅201的溶液可进一步处理以化学分离出铅201，剩下含铊203的溶液，其可回收并因此重新利用于制备额外的放射性药物用的铊201。在这种方式中，可以非常快速地从化学溶液中回收铊203(例如，数小时或数天)，由此基本上避免了含铊203和201的化学溶液直至其它放射性同位素金属产生的放射量消减的昂贵储存(例如，数月甚至数年)。
在从靶体12去除含铊203和铅201的层14后，可进一步化学处理靶体12以去除铬层16，从铬层16可产生铬51。铬51可用作放射性药物，特别是用于标记红血球的放射性药物。可使用盐酸从靶体12去除铬51，盐酸不与靶体12的基体层18的金属反应。使用盐酸可防止基体层18产生的(即在轰击靶体12期间产生的)放射性同位素金属溶入含铬51的溶液中。在这种方式中，单次轰击靶体12可产生两种放射性药物，即来自层14的铊201和来自层16的铬51。因为用于轰击靶以产生放射性药物的粒子加速器的运行成本会相对较高，以一次靶辐射的代价产生两种放射性同位素可显著改善制备放射性药物的成本效率。如进一步在下文中所讨论的，单次辐射靶可进一步产生能从靶体12的基体层18产生的放射性同位素得到的第三种放射性药物。
图5展示了具有保护层16的另一种靶体100的透视图。该靶体100可与参照图1～4所讨论的靶体12相似。因此，该靶体100包括与参照靶体12所讨论的那些层相类似的层14、16和18。所示靶体100包含具有管状开口102和104的中空室101。管状开口102和104从靶体100的背表面向下延伸进入靶的基材18。管状开口102和104可在基体层18内内部相连，从而在两个管状开口102和104之间形成通道。
管状开口102和104可与外部冷却源结合，所述外部冷却源如图1所示的冷却剂源26，其可设置成将冷却剂如水供应到靶体100。利用与开口102和104结合的外部管，冷却剂可以经过开口102进入位于其间的通道并经过开口104从靶体100出来回到冷却剂源。设置于基体层18内侧的沟槽106配置成增加靶体100的表面积，由此当靶体100在靶受辐射而升温时，改善了从靶向冷却剂的热传递。
图6是具有保护层16的另一种靶体120的透视图。靶体120与参照图1～4所讨论的靶体12相类似。特别地，图6显示了靶体120的背侧透视图。在所展示的实施方式中，靶体120包括与保护层16相邻设置的源层14，如电镀在靶的基材18上的铬。此外，靶体120可包括沟槽122～128，它们在靶体120的背侧上形成直的或环形的通道。沟槽122～128可显著地延伸进入靶的基体18，由此有效地增加靶体120背侧的表面积。在另一实施方式中，沟槽122～128可形成其他形状和几何尺寸和/或可具有不同的深度。靶体120的背侧可结合至冷却剂源，如参照图1所讨论的冷却剂源26。冷却剂源26可将冷却剂供应到靶体120的背侧，从而冷却剂可流过沟槽或通道122～128，在靶受到辐射时冷却剂升温以从靶体120去除过量的热量。此外，通道122可与冷却剂源26的一部分形成密封。
图7是展示了具有保护层的靶(例如，12)的制备方法的流程图140。该方法开始于方框142，其中制备了基材，如图1中所示的基材18。基体层18的材料可包括金属物质，如铜或铝或它们的组合。然后，该方法进行到方框144，其中可将保护层，如图1所示的铬层16，设置于基体层18上。当靶体12被化学处理并且层14被从靶体12上去除时，保护层16可适于以化学方式保护基材18不受某些化学品侵害。
保护层16，如铬层，可被电镀在基体层18上以达到一定的厚度和粗糙度。例如，电镀过程可被显著延长(例如，20～50分钟，而不是数分钟或更少)以增加厚度并产生粗糙或无光精整的表面。然后，该方法进行到方框146，其中源或原料层，如铊203层14可设置于保护层16上。
图8是展示电镀方法的流程图150。该方法开始于方框151，其中靶体12的基体层18的用于电镀的部分可在电镀前被磨光或抛光。接着，在步骤152中，可用涂层材料涂覆基体层18的不用于电镀的部分以防止这些区域或部分被电镀。然后，方法进行到方框153，其中靶体12可浸渍在含有铬溶液的槽中。该槽可与供给足够电流的电源结合以实现电镀过程。当靶体12在约20～50分钟的时间范围被电镀时，可将在槽中的铬溶液保持在约125°F的温度。接着，该方法进行到步骤154，其中靶体12可从槽中取出。然后，该方法进行到步骤155，其中可检查新形成的电镀铬层16的表面以验证其具有所需纹理和表面形态特性。这样的特性可使铬层16的表面适于保持层14。
图9是从放射性同位素原料制备放射性同位素的方法流程图160。该方法160提供了在用高能粒子辐射靶体12后在短时间内(例如，数小时或数天，而不是数月或数年)以较便利的方式回收原料14的方法。方法开始于方框162，其中源或原料(例如，铊203)可设置于靶体12上的保护层16上。在其它实施方式中，原料可包括能制备放射性药物的其他类型的物质。当原料14设置于靶体12上时，该方法可进行到方框164，此期间靶体12可受带电粒子辐射。接着，该方法进行到方框166，其中对源层14的辐射可引发将其中的某些部分转变成可用作放射性药物的放射性同位素的核反应。例如，用高能质子轰击铊203可产生放射性同位素铅201。虽然铅201可能不是用作放射性药物的最终产物，但是其接下来的核衰变会产生放射性药物，即铊201。
然后，该方法会进行到方框168，其中可从靶体12去除含有源材料和新形成的放射性同位素材料的层14(图1)。例如，在辐射后剥离靶体12上的铅201和铊203可通过使用热硝酸溶液实现。热硝酸溶液可溶解层14而不影响铬保护层16。接着，该方法可进行到方框170，其中放射性同位素材料和原料可以化学方式分离。例如，铅201可通过多种合适的化学方法从起始铊203分离。在从原始溶液去除铅201后，剩下了铊203。因此，该方法可进行到方框172，其中原料如铊203可回收以再使用。在这种方式中，铊203可在辐射靶体12后非常快速地(例如，数小时或数天)被回收和再使用。因此，该方法160提供了对先前方法的显著改进，先前方法只能在可为6个月或更久的很长时间后回收铊203。
图10展示了在用高能带电粒子轰击靶后，从靶如图1的靶体12去除和分离放射性同位素的方法流程图190。当将含有放射性同位素原料和放射性同位素材料的层14设置于靶上时，该方法开始于方框192。保护层如铬保护层16可设置于原料14之下并且也可包括由辐射靶体12而产生的放射性同位素。因此，该方法可进行到方框194，其中放射性同位素和原料可通过化学处理从靶体12去除，所述化学处理如上文中参照图9的方法160所述的化学处理。同样地，这种化学处理可适于化学反应，由此仅去除设置于靶体12上的放射性同位素和原料14，而不与底部保护铬层16反应。保护铬层16适于保护底下的靶体12的基体层18，使得基体层18产生的放射性同位素材料不会溶解或成为含有所需放射性同位素材料和原料14的溶液的一部分。通过基本上防止产生自靶体12的基体层18的放射性材料与所需的放射性材料混合，可以进行更有效率和更快速的回收源放射性同位素材料。
因此，当放射性同位素和原料都从靶体12去除或剥离时，该方法可进行到方框196，其中放射性同位素材料和放射性同位素原料被分离并收集备用。然后，该方法进行到方框198，其中保护铬层16(包括由其产生的放射性同位素)可被从靶14剥离出。在这种方式中，也可用作放射性药物的第二放射性同位素的副产物(bi-product)可从保护铬层16得到。从靶体14去除保护层16可以使用用于去除铬层16同时对构成靶的基体层18的材料在化学上呈惰性的特定化学品来实现。这基本上防止了含在靶的基体层18内长半衰期放射性同位素溶解在含有来自保护铬层16的放射性同位素的溶液中。在某些实施方式中，当辐射靶14时，铬51可作为副产物产生在铬层16中，并可用不与含在靶的基体层18中的金属相互作用的盐酸从靶14去除。同样地，这能够回收铬51放射性同位素而不用等待很长时间以使基体层18内的长半衰期放射性同位素产生的辐射水平衰减到可接受的水平。
然后，该方法可进行到步骤200，其中基材或其某些部分可被剥离以产生第三放射性同位素如铜，其可接着衰减到可使用的放射性药物。这样，该方法190可实现以一次辐射靶而制备三种放射性药物。这显著改善了能得到放射性药物的放射性同位素的制备成本效率。
图11是展示了使用本文所述并参照图1～10展示的一种或多种放射性药物的示例性核医学方法的流程图210。如图所示，该方法210开始于方框212，其中提供了用于核医学的放射性同位素。例如，方框212可包括从上述的具有保护层16的靶体12产生铊201或其它放射性同位素。在方框214，该方法210通过以下方式进行：提供适于标定患者的特定部位(例如，器官)的标签剂(例如，表位或其它合适的生物定位部分(biological directingmoiety))。然后，在方框216，该方法210通过以下方式进行：将放射性同位素与标签剂结合以提供用于核医学的放射性药物。在某些实施方式中，放射性同位素可具有向特定器官或组织集中的自然趋势，因此，该放射性同位素的特征可在于是一种不用加入任何附加标签剂的放射性药物。然后，在方框218，方法210可通过以下方式进行：将一种或多种剂量的放射性药物抽取到注射器或其它容器中，如适于在核医学设备或医院中向患者给药放射性药物的容器中。在方框220中，方法210通过以下方式进行：将一定剂量的放射性药物和一种或多种附加流体注射或以一般方式给药到患者。在预定时间后，方法210通过以下方式进行：检测/显像标记到患者器官或组织的放射性药物(方框222)。例如，方框222可包括使用γ照相机或其他放射性照相成像设备以检测设置于脑、心脏、肝脏、肿瘤的组织、癌组织或各种其他器官或患病组织之上或之中或与它们结合的放射性药物。
参考图12，能使用通过图1～11的技术所得的放射性药物的成像系统240可包括成像设备242、系统控制器244、数据获取和处理电路246、处理器248、用户界面250和网络252。具体而言，该成像设备242配置成获得表示在向对象给药放射性药物后该对象的图像的信号。成像系统240可以包括正电子发射断层摄影术(PET)系统、单光子发射计算机断层摄影术系统、核医学γ射线照相机、或其它合适的成像方式。表示对象中所研究的区域的图像数据可以通过成像设备242生成在常规载体(如摄影胶片)上或在数字介质上。
系统控制器244可包括多种电路，如辐射源控制电路、计时电路、用于使数据获取与患者或移动台(table of movements)相协调的电路、用来控制辐射检测器位置的电路等等。在获取图像数据或信号之后，成像设备242可以对信号进行处理，例如，以转换成数字值，并将图像数据传送至数据获取电路246。在模拟介质如摄影胶片的情况下，数据获取系统可通常包括用于胶片的载体以及用于冲洗胶片的设备和生成硬拷贝的设备，硬拷贝可随后被数字化。对于数字化系统，数据获取电路246可根据需要进行多种初始处理功能，如调节数字动态范围、数据平滑或锐化、以及编译数据流和文件。然后将数据传送至处理器248，其中进行进一步处理和分析。对于常规介质如摄影胶片，处理器248可将文字信息应用于胶片，以及附着某些标注或识别患者的信息。在数字成像系统中，数据处理电路进行大量的数据分析、数据排序、锐化、平滑、特征识别等等。
最后，图像数据被送到使用者/用户界面250用以观察和分析。当在观察之前对图像数据进行操作时，使用者界面在一定程度上有利于观察基于收集的图像数据的重建图像。在摄影胶片的情况下，图像可张贴在看片灯或类似的显示器上以使放射科医生和参与的医生更容易地观看和注释图像序列。图像数据也能被传送到远程地点，如经过网络252。此外，使用者界面250可例如通过与系统控制器244的交互作用而能够控制成像系统。
虽然本发明还可有许多调整和可选形式，但具体的实施方式已经通过附图中的实例所展示并且在本说明书中详细说明。但是，应当理解的是，本发明不意图限制所公开的特别形式。相反，本发明涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有调整、等同形式和可选形式。