一种基于质子辐照Ni的系统及高纯度Ni靶件的制备方法

技术领域

本发明涉及核技术及核医学应用领域，更具体地涉及一种基于质子辐照Ni的系统及高纯度Ni靶件的制备方法。

背景技术

医用放射性核素是医学诊断、治疗和疾病研究所用的含有放射性的核素，适用于人体疾病诊断和治疗。全球每年超过4千万人接受医用放射性同位素诊断(90％)或治疗(10％)。放射性药物指含有放射性核素供医学诊断和治疗用的一类特殊药物，主要指用于机体内进行医学诊断或治疗的含放射性核素标记的化合物或生物制剂。放射性药物是核医学的重要组成部分，它们广泛应用于癌症的诊疗、心肌成像和心脏疾病诊断，以及神经退行性疾病的状态监测。由于放射性药物具有的特殊半衰期，药物根据不同的核素，会在短时间或者一定时间内渐渐“消失”。放射性药物按用途分为诊断用放射性药物和治疗用放射性药物。诊断用放射性药物又可分为单光子放射性药物和正电子放射性药物，它们分别作为单光子断层扫描仪 (SPECT)或正电子断层扫描仪(PET)的显像剂，在分子水平上研究药物在活体内的功能和代谢过程，实现生理和病理过程的快速、无损和实时成像，为真正意义上的早期诊断、及时治疗提供技术支持。99mTc因具有能量适宜的γ射线(140keV)和半衰期(T1/2＝6.02h)，辐射损伤小并有良好的显像分辨率，广泛用于心、脑、肾、骨、肺、甲状腺等多种疾患的SPECT 诊断。全球每年99mTc标记药物用于核医学诊断超过3000万次，占全球核医学临床诊断药物的80％。诊断用核素药物中锝[99mTc]及其标记化合物占80％以上；随着PET/CT显像仪器的推广应用，氟[18F]、铜[64Cu]、镓[68Ga]、锆[89Zr]、碘[123I]等正电子放射性核素的应用也逐年增多。

对于治疗用放射性药物，主要是通过靶向药将放射性同位素直接导入病灶，并利用核素自身衰变产生的β射线或α射线照射病灶癌细胞，从而抑制或者破坏病变细胞组织来达到治疗目的。如131I是最早用于疾病治疗的放射性同位素之一，约占核医学治疗药物的90％，可治疗甲状腺增生等疾病；89Sr则是具有亲骨性的放射性药物，用于缓解骨转移癌引起的骨痛，具有良好的长效镇痛作用；68Ga和177Lu是当前最具前景和市场活力的靶向放射性诊疗一体化核素；223Ra是FDA及EMA批准的第一个临床治疗α核素，主要用于治疗伴有骨转移症状但无内脏转移的多种癌症。

当今医用放射性核素主要通过反应堆和加速器生产，部分可通过放射性核素发生器和核燃料后处理获得。后两者实际上也是通过反应堆、加速器或反应堆中使用过的核燃料来提取。

加速器主要生产的是缺中子放射性核素，是放射性同位素生产的另一种重要方式，在很大程度上弥补了放射性核素种类的不足。目前，可用加速器生产的放射性核素种类占已知放射性核素种类的60％以上。然而，虽然国内现有130余台回旋加速器，但主要进行18F的生产，主要时缺乏用于其他医用核素批量生产的靶制备系统、靶辐照冷却系统、同位素分离纯化系统等，严重影响新型放射性药物研发。由于医用放射性核素供不应求，特别是短寿命的医用放射性核素紧缺，极大地影响了患者疾病诊断治疗和我国核医学的正常用药和健康发展。因此，为了实现医用核素的生产自主化、规模化供应，将开展基于加速器生产医用核素核心设备研发，完善和开发新的材料及生产工艺流程，配合计算机技术实现整个过程的自动化、遥控化成为医用同位素生产领域的发展趋势，减少放射性废物的排放，为国内生产医用同位素提供设备工艺具有重要的作用。

因此，如何保证医用同位素的稳定供应是使用医用放射性核素进行医学诊断、治疗的一大难题，其中又以提供稳定的Ni靶为主。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于质子辐照Ni的系统及高纯度Ni靶件的制备方法，从而解决现有技术中辐照Ni靶方法所存在的Ni靶制备效率低、冷却能力低、生产效率低、经济成本高等问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于质子辐照Ni的系统，其特征在于，包括高纯度Ni靶件，用于对所述高纯度Ni靶件进行质子源辐照的质子加速器，以及用于给所述Ni靶件进行降温的冷却机构。

进一步的，所述高纯度Ni靶件的制备方法为：

采用(NH4)2NiSO4作为电解质，电解装置中采用高纯度金垫片作为阴极，高纯度铂丝作阳极，电解电压为2.5V，电解电压为电流15～25mA，电镀时间12～60h。

进一步的，所述电解质(NH4)2NiSO4的制备方法为：

用6mol/L的HNO3溶液溶解Ni靶，生成Ni(NO3)2，在真空环境下加热蒸发干燥；

将残渣Ni(NO3)2溶解到H2SO4溶液中，生成NiSO4，在真空环境下加热蒸发干燥；

将NiSO4溶解到氨水NH4OH中，生成(NH4)2Ni(SO4)2溶液。

进一步的，所述Ni靶件的制备方法为：

将电解质溶液装入电解池，金盘作阴极，高纯度铂丝作阳极，电解电压为2.5V，电解电流为20mA；同时在电镀过程中持续滴入NH4OH溶液，维持电解液的pH为9，观察电解液颜色从绿色逐渐变成无色以完成电解。

进一步的，所述电解池为圆形其直径12mm，深度0.2mm。

进一步的，还包括对所述Ni靶件进行检测，包括采用电子显微镜SEM扫描Ni靶，测定靶结构均匀性；使用电子显微镜和能量色散X射线测定Ni靶内杂质成分；通过α-阶梯装置测量金盘上Ni靶件的厚度。

进一步的，所述质子加速器发射的质子能量小于20MeV，所述质子加速器功率为2kW。

进一步的，所述Ni靶件背部采用水冷却模式，所述Ni靶件正面采用氦气冷却。

进一步的，所述Ni靶件和所述质子加速器辐照截面存在夹角。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明电镀过程中需要滴入NH

本发明采用斜面角设计技术，这可以有效增大靶面积，从而有效降低单位靶上功率密度，降低靶冷却要求；

本发明采用水冷+气冷双冷却模式，可有效降低靶冷却温度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种基于质子辐照Ni的系统，包括高纯度Ni靶件，用于对所述高纯度Ni靶件进行质子源辐照的质子加速器，以及用于给所述Ni靶件进行降温的冷却机构，对于高纯度Ni靶件本发明着重提供其制备方法，质子加速器采用现有成熟机构，对于冷却机构主要是用于给 Ni靶件进行冷却(质子辐照过程中会升温)。

本方法中高纯度Ni靶件的制备方法为：

用6mol/L的HNO

将残渣Ni(NO

将NiSO

将(NH4)

更具体的做法为：将电解质溶液装入电解池，金盘作阴极，高纯度铂丝作阳极，电解电压为2.5V，电解电流为20mA；同时在电镀过程中持续滴入NH4OH溶液，维持电解液的pH为9，观察电解液颜色从绿色逐渐变成无色以完成电解。

-所述电解池为圆形其直径12mm，深度0.2mm，电解池表面光滑。

-还包括对所述Ni靶件进行检测，，通过物理技术评估Ni固体靶质量，以确定均匀性，主要包括靶厚、靶成分及结构。包括采用电子显微镜SEM扫描Ni靶，测定靶结构均匀性；使用电子显微镜和能量色散X射线测定Ni靶内杂质成分；通过α-阶梯装置测量金盘上Ni 靶件的厚度。

-所述质子加速器发射的质子能量小于20MeV，所述质子加速器功率为2kW。

-所述Ni靶件背部采用水冷却模式，所述Ni靶件正面采用氦气冷却，可有效降低靶冷却温度。

-所述Ni靶件和所述质子加速器辐照截面存在夹角，夹角形成了斜面，这可以有效增大靶面积，从而有效降低单位靶上功率密度，降低靶冷却要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。