回旋加速器培訓(xùn)班-核醫(yī)學(xué)大型設(shè)備培訓(xùn)

1、陳英茂解放軍總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科核醫(yī)學(xué)大型設(shè)備培訓(xùn)2010-6-18l1929年，勞倫斯年，勞倫斯(Ernest Orlando Lawrence ；19011958；美國(guó)物理學(xué)家美國(guó)物理學(xué)家) 提出了回旋加速器的理論。提出了回旋加速器的理論。用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓軌道旋轉(zhuǎn)，多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng)，直至達(dá)到高能量。勞倫斯因回旋加速器的一系列成果獲得了1939年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。l1938年，托馬斯（年，托馬斯（L. H. Thomas）的研究，解決了相對(duì)論及）的研究，解決了相對(duì)論及橫向聚焦的問(wèn)題，為后來(lái)的等時(shí)性回旋加速器奠定了基礎(chǔ)。橫向聚焦的問(wèn)題，為后來(lái)的等時(shí)性回旋加速器奠定了基礎(chǔ)。磁場(chǎng)沿方位角周期

2、性變化，使加速粒子沿平衡軌道受到一個(gè)方位角周期性變化的磁場(chǎng)力，以維持軸向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定。同時(shí)，磁場(chǎng)沿粒子軌道一周的平均值也隨半徑逐漸增強(qiáng)，滿足等時(shí)性場(chǎng)的要求。1945年，通過(guò)改變加速電壓的頻率，解決相對(duì)論的限制。60年代后，等時(shí)性回旋加速器得到了迅速發(fā)展。l加速粒子的帶電性質(zhì)：加速粒子的帶電性質(zhì)：1 正離子回旋加速器；2 負(fù)離子回旋加速器l加速粒子的種類數(shù)：加速粒子的種類數(shù)：1 單粒子回旋加速器；2 多粒子回旋加速器l加速器的構(gòu)造：加速器的構(gòu)造：1 臥式回旋加速器；2 立式回旋加速器l醫(yī)用回旋加速器多為負(fù)離子回旋加速器醫(yī)用回旋加速器多為負(fù)離子回旋加速器l電場(chǎng)力：電場(chǎng)力：帶電粒子在電場(chǎng)中跨過(guò)電位差U

3、時(shí)，獲動(dòng)能Ek=qUl洛倫茲力：洛倫茲力：帶電粒子以速度 v 在磁場(chǎng) B 中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到一個(gè)力-洛倫茲力 F 的作用：F=q(v x B) F= qvB sin洛倫茲力總是與 v 和 B 垂直，因此不做功，但使粒子不斷改變運(yùn)動(dòng)方向l帶電粒子在磁場(chǎng)中的帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)：圓周運(yùn)動(dòng)：粒子以初速度 v 垂直進(jìn)入均勻磁場(chǎng)中，在洛倫茲力作用下作圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度v2/r，向心力為洛倫茲力qvB， qvB=mv2/r | v/r = qB/ m | v = Bq/ m r粒子回旋頻率：fc=v/(2r)=qB/(2m)：與v、r無(wú)關(guān)，取決于B和q/ml相對(duì)論中的質(zhì)量與能量相對(duì)論中的質(zhì)量與能量l

4、粒子的靜止質(zhì)量為m0，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m；根據(jù)相對(duì)論原理粒子的靜止能量為0，總能量為l磁場(chǎng)磁場(chǎng)畢奧-薩伐爾定律 = 電流通過(guò)螺線管中：B=0nI磁介質(zhì)增強(qiáng)磁場(chǎng)：安培分子環(huán)流假說(shuō) - 電子繞核旋轉(zhuǎn)，自旋諧振電路元件諧振電路元件交流電路中元件的特性：阻抗 Z = U0/I0 ; 相位差 = u - i 電阻 R u(t) = U0 cos t ; i(t) = I0 cos t ; u = i ZR = R ； = 0電容 C 充電電量 q(t) = Q0cos t ; u(t) = q(t)/C = Q0 /C cos t ;i(t) = dq(t)/dt = Q0 cos (t + /2) ; u

5、= 0 ; i = /2 ZC = U0/ I0 = 1/C； = - /2 電感 L 自感電動(dòng)勢(shì) L = - Ldi/dt ; i(t) = I0 cos t ; u(t) = -L = Ldi/dt = LI0 cos (t + /2) ;u = /2 ; i = 0 ;ZL = U0/ I0 = L； = /2 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振在電感、電容、電阻串聯(lián)電路中電容 C 與 電感 L 上的電壓相位差為180度總阻抗 Z =R2 + (L - 1/C)21/2 ; 相位差 = tan-1 (L - 1/C)/R 諧振時(shí)：L = 1/C ; 總阻抗 最小 = R ; 相位差 = 0 諧振頻率 f0

6、 = 0/2 = 1/2(LC)1/2品質(zhì)因數(shù) Q = 0L/R = 1/0CR 電壓分配：Uc/U = UL/U = Q頻率選擇性：f0/f = Qu加速器最關(guān)鍵部件加速器最關(guān)鍵部件磁極和電極磁極和電極；產(chǎn)生兩個(gè)基本場(chǎng)：偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和加速電場(chǎng)；決定加速器的基本結(jié)構(gòu)。u經(jīng)典回旋加速器的基本構(gòu)造：1. 核心部件為D形盒，形如扁圓金屬盒沿直徑剖開的兩半，因形得名“D盒”。2. 兩D盒之間留有窄縫，中心放置離子源提供被加速的帶電粒子。3. 兩D盒之間接交流電源，在縫隙里形成交變電場(chǎng)。因金屬D盒屏蔽在每個(gè)D盒內(nèi)的電場(chǎng)為零。4. D盒裝在真空容器里，并位于巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，

7、磁場(chǎng)方向垂直于D盒表面。加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程由離子源來(lái)的帶電粒子在兩D盒縫隙中被電場(chǎng)加速進(jìn)入D盒內(nèi)，在洛侖茲力作用下轉(zhuǎn)向做圓周運(yùn)動(dòng)再次來(lái)到D盒縫隙，調(diào)整交變電場(chǎng)的頻率使其這時(shí)電場(chǎng)的方向正好使粒子再次加速，隨后進(jìn)入另一邊的D盒內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，再次轉(zhuǎn)向來(lái)到D盒縫隙，再次加速。粒子圓周運(yùn)動(dòng)半徑 r 隨速度 v 增加v/(2r)=qB/(2m)，到邊緣時(shí)被引出到靶l(wèi)諧振條件諧振條件保證粒子每次通過(guò)保證粒子每次通過(guò)D盒縫隙均被加速的條件是：交變電盒縫隙均被加速的條件是：交變電場(chǎng)的頻率場(chǎng)的頻率 fD 為帶電粒子的回旋頻率為帶電粒子的回旋頻率 fC 的整倍數(shù)的整倍數(shù)h：fD = h fC ，h 稱為諧波數(shù)

8、。稱為諧波數(shù)。l等時(shí)性加速器等時(shí)性加速器不考慮相對(duì)論效應(yīng)，由 fc=v/(2r)=qB/(2m) 可知，對(duì)均勻的磁場(chǎng)，fC 是恒定的。只要電場(chǎng)滿足 fD = h fC ，粒子就可不斷地被加速。相對(duì)論效應(yīng)使 fC 隨 m 增加而減小，逐漸 fD = h fC 不再滿足，粒子的速度達(dá)到極限。突破相對(duì)論效應(yīng)限制的思路：為使突破相對(duì)論效應(yīng)限制的思路：為使 fC 不隨不隨 m 增加而減小，可設(shè)計(jì)磁場(chǎng)的分布使其強(qiáng)度增加而減小，可設(shè)計(jì)磁場(chǎng)的分布使其強(qiáng)度 B 隨隨粒子軌道半徑粒子軌道半徑 r 的增加而增加，并剛好抵消的增加而增加，并剛好抵消 m 的增加，從而使的增加，從而使 fC 保持恒定。保持恒定。l磁鋼度

9、磁鋼度G：G = B rmax 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與最大軌道半徑rmax的乘積對(duì)確定的粒子，磁剛度決定了粒子的最高加速能量l粒子的能量：粒子的能量：粒子能被加速的最高動(dòng)能。常用單位為 MeVE Ek k=(Gqc)=(Gqc)2 2+ + 0 02 2) )1/2 1/2 - - 0 0l粒子束流的品質(zhì)參數(shù)粒子束流的品質(zhì)參數(shù)能散度：束流中粒子能量分散的程度 發(fā)射度：束流橫截面尺寸與發(fā)散角的乘積。常用單位是 毫米毫弧度亮度：粒子束通過(guò)單位截面、單位立體角的束流強(qiáng)度 束流強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)的粒子數(shù)或電荷數(shù)。 常用單位為 微安l基本組成及主要功能基本組成及主要功能磁場(chǎng)系統(tǒng)：為加速粒子提供向心力洛倫茲力射頻

10、系統(tǒng)：為加速粒子提供能量-加速電場(chǎng)離子源系統(tǒng)：提供要加速的帶電粒子引出系統(tǒng)：使加速粒子脫離回旋加速軌道射向靶靶系統(tǒng)： 為生產(chǎn)核素進(jìn)行特定核反應(yīng)的場(chǎng)所真空系統(tǒng)：降低束流丟失；高壓電場(chǎng)絕緣冷卻系統(tǒng)：為各個(gè)高產(chǎn)熱部件降溫控制系統(tǒng)：監(jiān)控各個(gè)系統(tǒng)，并發(fā)出各種指令使加速器 協(xié)調(diào)正常運(yùn)行，以完成用戶的相應(yīng)任務(wù)磁場(chǎng)系統(tǒng)磁場(chǎng)系統(tǒng)磁場(chǎng)系統(tǒng)磁場(chǎng)系統(tǒng) 由磁鐵、線圈、電源配給系統(tǒng)等組成。 磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)：粒子動(dòng)力學(xué)和LH Thomas的軸向聚焦理論。 結(jié)構(gòu)采用扇形磁極，形成峰-谷磁場(chǎng)。常用的扇形磁極有直邊扇形、螺旋扇形和分離扇形等。 磁鐵由含碳量極低的純鐵或低碳鋼制成。1. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的選擇磁感應(yīng)強(qiáng)度的選擇磁鐵設(shè)計(jì)的

11、目標(biāo)：在于滿足加速粒子達(dá)到終能量所必需的磁鋼度G。磁場(chǎng)B愈高，造價(jià)愈低。然而磁場(chǎng)過(guò)高時(shí)，鋼材的導(dǎo)磁率將迅速下降，發(fā)生“磁飽和”現(xiàn)象，激磁效率大降；并且磁場(chǎng)將隨激勵(lì)水平而顯著變化，給加速離子能量和品種的調(diào)節(jié)造成巨大的困難。通常B在1.22.0T之間。離子種類和能量固定的加速器的磁感應(yīng)強(qiáng)度往往選在 2.0T 附近，離子和能量可變的加速器則選擇在低限附近。2.磁體設(shè)計(jì)磁體設(shè)計(jì)等時(shí)性： 要求磁場(chǎng)必須沿半徑方向逐漸增加磁場(chǎng)必須沿半徑方向逐漸增加磁場(chǎng)滿足上述等時(shí)性條件，將導(dǎo)致粒子的軸向運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定Thomas指出：磁場(chǎng)沿方位角周期性變化，可產(chǎn)生軸向的聚焦力磁場(chǎng)的調(diào)變度f(wàn) ：調(diào)變度愈高、軸向聚焦能力愈強(qiáng)調(diào)變

12、度愈高、軸向聚焦能力愈強(qiáng)激勵(lì)效率：磁鐵氣隙中的實(shí)際磁通量與理想值之比激磁功率取決于氣隙的平均高度隨著氣隙的增大，造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用將迅速上升。常數(shù)00)(BBr)rc(B )rc(BB(r)cc22202122202111)cos1)(),(NfrBrBBBBBBBfminmax磁場(chǎng)系統(tǒng)磁場(chǎng)系統(tǒng)lRF是回旋加速器中關(guān)鍵而復(fù)雜的系統(tǒng)是回旋加速器中關(guān)鍵而復(fù)雜的系統(tǒng)二個(gè)功能：加速電場(chǎng)；從離子源中拉出離子電場(chǎng)主要由下列的子系統(tǒng)構(gòu)成lRF諧振腔(RF Cavity RCAV)lRF電源發(fā)生器(RF power generator RFPG)lRF饋通電纜（RF Feeder cable）1. RF諧振腔諧振

13、腔 安裝于真空室內(nèi)部主要由D電極、耦合電容或電感、調(diào)節(jié)電容、附屬金屬腔組成?，F(xiàn)代等時(shí)性加速器中，采用單D（=180o）、雙D（90o）、4個(gè)D（ cos(hcos(h + + )=1)=1c.h 的選擇：使 sin(h/2) = 1；也要兼顧頻率過(guò)高的代價(jià)。d. 對(duì)進(jìn)入D電極時(shí)初相位滿足 =(n+1/2)-h/2 的離子，其每圈獲得的最大能量h=2， =35o ，V=40kV，Ek=91.77 keV 需218圈達(dá)20MeV等效等效RLC串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路電容 C 與 電感 L 上的電壓相位差為180度總阻抗 Z =R2 + (L - 1/C)21/2 ; 諧振時(shí)：L = 1/C ; 總

14、阻抗 最小 = R 諧振頻率 f0 = 0/2 = 1/2(LC)1/2品質(zhì)因數(shù) Q = 0L/R = 1/0CR 加速電壓 ：Uc1 = QU - Uc23.RF饋通電纜饋通電纜RF電纜由同軸的中空銅外殼和銅心導(dǎo)體構(gòu)成，并用螺旋型的塑膠間隔裝置固定銅心和銅外殼電纜的長(zhǎng)度是一個(gè)重要參數(shù)：當(dāng)不匹配時(shí)，RF諧振腔失調(diào)諧2. RF電源發(fā)生器電源發(fā)生器 產(chǎn)生Dee電壓主要部件和功能a. 由振蕩器、晶體管放大器、真空管放大器、回路控制器及工作電源組成b. 振蕩器： RF發(fā)生器，驅(qū)動(dòng)晶體管放大器c. 晶體管放大器：放大RF，驅(qū)動(dòng)真空管放大器d. 真空管放大器：RF放大，通過(guò)RF饋通電纜將其傳輸?shù)街C振腔耦合

15、元件e. 回路控制器：包括真空管放大器的輸入、輸出相位檢測(cè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；D電極電壓提取反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)f. 電源配給器：主要為真空管放大器提供工作電壓 真空管的工作電源：陰極、屏極、柵極、板極4個(gè)電源系統(tǒng)l離子源系統(tǒng)離子源系統(tǒng) 是加速器關(guān)鍵部件之一產(chǎn)生帶電粒子，為加速器提供離子束許多性能指標(biāo)（如束流強(qiáng)度、發(fā)射度、能散度、離子種類等）主要取決于離子源系統(tǒng)由離子源，離子源電源和氣體管理系統(tǒng)組成離子源多為冷陰極型 (Penning ionization gauge，PIG)，陰極連接到離子源電源，離子源室（陽(yáng)極）接地。D電極的中心區(qū)充當(dāng)離子拉出器（Puller），當(dāng)D電極電壓為正時(shí)，離子被拉出并在磁場(chǎng)的軌道

16、中被加速，束流脈沖與RF同頻率。 l離子源與束流性能離子源與束流性能束流強(qiáng)度：由陰極電流調(diào)節(jié)； 發(fā)射度、亮度：與等離子體溫度、等離子體的發(fā)射面有關(guān)，還與離子源在引出區(qū)的空間電荷、氣體原子的散射有關(guān)。能散度：與離子游離方式和電流的波動(dòng)等因素有關(guān)。離子源的能量分散造成軌道分散，被捕獲到的離子數(shù)減少l離子源氣體的質(zhì)量離子源氣體的質(zhì)量是影響電離效率、發(fā)射度和離子源陰極壽命的重要因素氣體純度大于99.995%，CH2含量小于1.0ppm更換離子源氣體后，須用氣體沖排干凈管道l負(fù)氫形成的機(jī)理負(fù)氫形成的機(jī)理 主要是通過(guò)離解吸附和分離復(fù)合形成離解吸附是等離子體內(nèi)部形成負(fù)離子的主要過(guò)程，對(duì)于氫分子這一過(guò)程為：e

17、 + H2 H2- H- + H分離復(fù)合反應(yīng)：熱燈絲發(fā)射的電子在弧壓加速下與H2分子（或H原子）碰撞，使分子處于激發(fā)態(tài)（H2*），H2*與1eV的電子作用產(chǎn)生H-、H。這種反應(yīng)的幾率較?。?H2 + e H2* ； H2* + e(1eV) H- + H 離子源放電腔真空度不高，H-與氣體碰撞很易丟失電子，難以獲取高強(qiáng)度H-離子束。（相比之下 H+ 需要的真空度要低一些。）等離子體建立在兩個(gè)相對(duì)的陰極之間，在磁場(chǎng)中將保持等離子體濃聚。在電場(chǎng)中，電子和H-離子獲得的動(dòng)能相等：meve2=mHvH2 ve/vH = ( mH /me )1/2 = 47， 在引出區(qū)電子流約是H-離子流的50倍。因此

18、，H-離子源的引出系統(tǒng)，應(yīng)兼有抑制或消除電子的功能。主要包括剝離碳膜、裝載碳膜的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)器、馬達(dá)等裝置。被加速的負(fù)離子在通過(guò)剝離膜時(shí)被剝?nèi)ザ€(gè)電子，轉(zhuǎn)變?yōu)檎x子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)行軌道將向相反的方向偏轉(zhuǎn)。根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度，合理地設(shè)計(jì)剝離碳膜的位置和引出管道的出口位置，就可引導(dǎo)束流進(jìn)入任意靶。用剝離膜引出束流，其效率可以接近百分之百。18F-13N15O11C18F2132456H-D-Ion SourceExtraction System雙束流引出Fixed target同時(shí)生產(chǎn)兩種核素l靶系統(tǒng)：完成特定核反應(yīng)的裝置靶系統(tǒng)：完成特定核反應(yīng)的裝置l靶系統(tǒng)由靶載體、靶、控制系統(tǒng)組成靶系統(tǒng)由靶載體、靶、控制

19、系統(tǒng)組成l靶載體分固定和轉(zhuǎn)動(dòng)兩類靶載體分固定和轉(zhuǎn)動(dòng)兩類固定靶載體的靶位一字排開，固定不動(dòng)，需要的束流引出系統(tǒng)復(fù)雜轉(zhuǎn)動(dòng)靶載體就像左輪手槍，束流引出通道固定，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)靶載體將目標(biāo)靶送入通道，需要的束流引出系統(tǒng)簡(jiǎn)單。l每個(gè)靶有下列主要部分每個(gè)靶有下列主要部分： 靶體，包括靶的前后法蘭（flange），水冷卻和氦冷卻管路，靶室窗，支撐連接部件等。靶室窗箔膜一般為Havar合金或鈦； 靶室，裝載靶物質(zhì)，完成核反應(yīng)的空腔。l靶體由水冷卻，靶室窗與真空窗由氦氣冷卻靶體由水冷卻，靶室窗與真空窗由氦氣冷卻靶系統(tǒng)靶系統(tǒng)（Target System）l靶分為氣體靶、液體靶和固體靶。靶分為氣體靶、液體靶和固體靶。氣體

20、靶的靶室材料通常是鋁，如碳-11靶，氧-15靶，氟-18氣體靶；而液體靶的靶室材料通常是銀，如氮-13靶，氟-18靶。l液體靶又分為低壓靶和高壓靶液體靶又分為低壓靶和高壓靶。在低壓狀態(tài)下，輻解和靶水沸騰會(huì)造成靶物質(zhì)的較大損失，影響產(chǎn)額。因此，必須考慮密封和冷卻，使輻解產(chǎn)生的氧和氫復(fù)合。低壓靶可以對(duì)豐度低于50%的18O-水進(jìn)行可靠轟擊。高壓靶室內(nèi)無(wú)膨脹空間，使水的輻解降低或輻解后的氧和氫容易復(fù)合，故產(chǎn)量顯著提高。高壓靶對(duì)18O-水的純度和豐度要求較高，豐度大于90%，純度要求其電阻率大于18.0Mcm，因?yàn)殡s質(zhì)分子能夠阻礙水的輻解產(chǎn)物氧原子和氫原子的復(fù)合，也可能會(huì)引起爆炸。靶系統(tǒng)靶系統(tǒng)（Tar

21、get System）l降低束流的丟失（較低的氣體剝離）；對(duì)高頻高壓電場(chǎng)提供絕緣。l包括真空室、真空泵、高真空閥和高、低真空計(jì)。l真空系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)行，保持10-7mbar（10-5Pa）的真空度真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)（Vacuum System）l開真空腔維修規(guī)則：降低真空室的操作時(shí)間，維修后，應(yīng)盡快關(guān)閉真空室；盡可能使用干燥空氣或氮?dú)獯嬷車諝鈱?duì)真空室進(jìn)行泄氣；在一次真空室的泄氣后，對(duì)回旋加速器進(jìn)行短時(shí)間的空靶運(yùn)行。l冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) 包括水冷卻系統(tǒng)和He冷卻系統(tǒng)。水冷卻系統(tǒng)主要用于從各系統(tǒng)中將熱量帶出，帶出的熱量在二級(jí)水冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行熱交換，將熱量傳送到初級(jí)冷卻系統(tǒng)。He冷卻系統(tǒng)主要在打靶期

22、間對(duì)真空窗和靶窗的Havar箔膜和鈦箔膜進(jìn)行冷卻。l水冷卻系統(tǒng)：水冷卻系統(tǒng)：由兩個(gè)彼此獨(dú)立的單元組成，即一級(jí)水冷卻系統(tǒng)和二級(jí)水冷卻系統(tǒng)。一級(jí)水冷卻系統(tǒng)為熱交換器提供冷卻的水源，有足夠能力發(fā)散掉由二級(jí)水冷卻系統(tǒng)帶出的熱負(fù)荷?？墒褂米詠?lái)水。二級(jí)水冷卻系統(tǒng)提供加速器各系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的冷卻水，要求其水溫相對(duì)恒定，使用去離子水，電導(dǎo)率 5 S。l氦冷卻系統(tǒng)：氦冷卻系統(tǒng)：由He氣體、壓縮機(jī)、熱交換器和流量計(jì)等組成。He氣在Havar箔膜和鈦箔膜之間高速循環(huán)，使箔膜間產(chǎn)生的熱能快速地經(jīng)He氣傳送到熱交換器并由二級(jí)冷卻水將熱量帶出。如果He冷卻循環(huán)有空氣被充入，有可能變化為放射性臭氧，可損害O-環(huán)和隔膜。因此

23、維修保養(yǎng)后須填充He氣，確保在循環(huán)中僅存在He氣。系統(tǒng)系統(tǒng)（Cooling System）系統(tǒng)系統(tǒng)（ Control System）l控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)：根據(jù)Master System的命令執(zhí)行加速器的不同程序。由加速器控制單元、真空控制單元和界面控制單元組成。l加速器控制單元加速器控制單元：控制和調(diào)節(jié)加速器和外圍設(shè)備。l界面控制系統(tǒng)界面控制系統(tǒng)：加速器控制單元和加速器其他子系統(tǒng)間的一種連接界面。l真空控制單元真空控制單元：控制回旋加速器真空系統(tǒng)的所有功能。l自屏蔽裝置：通常有兩個(gè)屏蔽層部分自屏蔽裝置：通常有兩個(gè)屏蔽層部分l內(nèi)屏蔽層內(nèi)屏蔽層由混有環(huán)氧樹脂和碳硼化合物的高密度鉛構(gòu)成能使高能中子的能

24、量降低至熱中子水平吸收放射性核素產(chǎn)生的射線l外屏蔽層外屏蔽層加聚乙烯和碳硼化合物的水泥塊通過(guò)熱中子的彈性碰撞，繼續(xù)減緩中子的運(yùn)動(dòng)，最終吸收將產(chǎn)生的次級(jí)射線的輻射減至最小屏蔽屏蔽系統(tǒng)系統(tǒng)診斷系統(tǒng)（有些加速器的診斷系統(tǒng)不完整）監(jiān)測(cè)分析束流軌道上幾個(gè)位置的束流。并發(fā)出調(diào)整優(yōu)化靶束流的指令由3-4個(gè)探測(cè)器和一個(gè)束流分析器組成一個(gè)探測(cè)器位于加速器內(nèi)靠近中心區(qū)的軌道上方，可伸出探測(cè)（有的加速器無(wú)）；另一是束流出口處的上下準(zhǔn)直器上（或束流引出碳膜上)的電流計(jì)；第三個(gè)是束流出口處 “閘門”上（或靶上）的電流計(jì)。束流分析器-接受分析各個(gè)探測(cè)器的信息，并發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令診斷診斷系統(tǒng)系統(tǒng)l不可選則的參數(shù)：束流的能

25、量是固定參數(shù)。不可選則的參數(shù)：束流的能量是固定參數(shù)。l可選擇的生產(chǎn)條件可選擇的生產(chǎn)條件核反應(yīng)、束流的強(qiáng)度、轟擊時(shí)間。核反應(yīng)、束流的強(qiáng)度、轟擊時(shí)間。l核素產(chǎn)額的影響因素核素產(chǎn)額的影響因素束流強(qiáng)度越高，核素產(chǎn)額越高。束流強(qiáng)度越高，核素產(chǎn)額越高。轟擊時(shí)間一般在核素的轟擊時(shí)間一般在核素的12個(gè)半衰期內(nèi)完成，轟擊個(gè)半衰期內(nèi)完成，轟擊時(shí)間太長(zhǎng)，由于衰變，產(chǎn)額增加不明顯。時(shí)間太長(zhǎng)，由于衰變，產(chǎn)額增加不明顯。產(chǎn)額的高低也依賴于靶的設(shè)計(jì)和構(gòu)造以及靶物質(zhì)的產(chǎn)額的高低也依賴于靶的設(shè)計(jì)和構(gòu)造以及靶物質(zhì)的化學(xué)形式。化學(xué)形式。產(chǎn)額也與束流的能量有關(guān)。產(chǎn)額也與束流的能量有關(guān)。l半衰期：半衰期：110 minl18O（p，n

26、）18F核反應(yīng)生產(chǎn)核反應(yīng)生產(chǎn)18F -最常用最常用l靶材料為豐度靶材料為豐度95%的的18O-H2Ol與其他正電子核素（與其他正電子核素（11C、13N、15O）相比，）相比，18F有如下優(yōu)點(diǎn)：有如下優(yōu)點(diǎn)：半衰期較長(zhǎng)，有相對(duì)較充足的標(biāo)記和顯像時(shí)間；半衰期較長(zhǎng)，有相對(duì)較充足的標(biāo)記和顯像時(shí)間； 標(biāo)記靈活，可標(biāo)記芳烴，烷烴和含氨基、羥基、巰標(biāo)記靈活，可標(biāo)記芳烴，烷烴和含氨基、羥基、巰基的化合物等多種類型的有機(jī)化合物；基的化合物等多種類型的有機(jī)化合物； 可取代有機(jī)分子中的氫原子、羥基和其他鹵原子等可取代有機(jī)分子中的氫原子、羥基和其他鹵原子等。l半衰期：半衰期：20 minl最常用的核反應(yīng)為最常用的核反應(yīng)為14N（P，）11C。l靶材料為含有痕量靶材料為含有痕量O2的高純的高純N2氣。氣。l在在11C-CO2的生產(chǎn)中應(yīng)注意的影響因素：的生產(chǎn)中應(yīng)注意的影響因素： 靶氣體氮?dú)獾募兌葢?yīng)大于靶氣體氮?dú)獾募兌葢?yīng)大于99.9995% 與靶材料和輻射劑量有關(guān)，經(jīng)質(zhì)