ターゲット及びそれを備えるターゲット装置
【課題】ブリスタリングが発生し難い肉厚であっても十分な強度を有するターゲット及びそれを備えるターゲット装置を提供する。
【解決手段】ターゲット装置５は、陽子線Ｌの照射を受けて中性子を発生する物質からなる、固体状で且つ板状のターゲット１０と、陽子線Ｌが通過する真空領域を形成するフランジ付き短管１３と、ターゲット１０に対してフランジ付き短管１３とは反対側に位置すると共にターゲット１０に接する冷却板１５とを備える。ターゲット１０の周辺部１０ａは、フランジ付き短管１３とる冷却板１５とによって挟持されている。ターゲット１０は、ターゲット１０の周辺部１０ａよりも内側において、陽子線Ｌの照射側に向けて突出した部分１０ｂを有している。
【解決手段】ターゲット装置５は、陽子線Ｌの照射を受けて中性子を発生する物質からなる、固体状で且つ板状のターゲット１０と、陽子線Ｌが通過する真空領域を形成するフランジ付き短管１３と、ターゲット１０に対してフランジ付き短管１３とは反対側に位置すると共にターゲット１０に接する冷却板１５とを備える。ターゲット１０の周辺部１０ａは、フランジ付き短管１３とる冷却板１５とによって挟持されている。ターゲット１０は、ターゲット１０の周辺部１０ａよりも内側において、陽子線Ｌの照射側に向けて突出した部分１０ｂを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及びそれを備えるターゲット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Linear Energy Transfer）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：Boron NCT）と呼ばれることもある。
【０００３】
非特許文献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。この装置では、タングステン製の基板上にリチウムなどからなるフィルム状のターゲットを形成し、その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、ターゲット及び基板では、非常に大きいエネルギーレベルの加速粒子の照射を受けるため、温度の上昇を抑える必要がある。そのため、この装置では、基板に冷却水の流路（channels for cooling）となる溝を形成し、その溝内を流動する冷却水によってターゲットの冷却を行っていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Journal of Physics: Conference Series”, Institute ofPhysics Publishing, 2006, Vol.41, pp.460-465.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の溝（冷却水の流路）をターゲットで塞ぎ、冷却水をターゲットに接するように流すと、ターゲットの排熱効果を高めることができる。しかしながら、ターゲットのうち加速粒子の照射を受ける側の面と、冷却水に接する側の面との間の温度差が非常に大きくなる。すなわち、ターゲットのうち加速粒子の照射を受ける側の面は加熱により膨張し、ターゲットのうち冷却水に接する側の面は冷却により収縮する。そのため、加速粒子の照射後、ターゲットに熱歪みが発生してしまう。
【０００６】
このように、ターゲットの排熱効果を高めるために冷却水をターゲットに接するように流した場合、ターゲットに温度差による熱歪みが発生し、ターゲットの強度が低下してしまう。そのため、ターゲットの強度の更なる向上が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲット及びそれを備えるターゲット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、板状のターゲットと、ターゲットに対して加速粒子の照射側とは反対側に位置する、ターゲットの冷却部とを備え、ターゲットは、周辺部よりも内側において、加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るターゲット装置が備えるターゲットは、周辺部よりも内側において、加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有している。つまり、ターゲットが、温度差による熱歪みによる変形量を予め考慮した形状とされている。そのため、ターゲットが、温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。その結果、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲットを得ることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、突出した部分は、周辺部よりも薄肉である。このようにすると、周辺部及びその近傍が相対的に（突出した部分と比較して）厚肉となることから、ターゲットをターゲット装置に取り付けるにあたり周辺部を利用することで、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１１】
好ましくは、突出した部分は、断面弧状である。このようにすると、熱歪みによるターゲットの強度低下が一層抑制される。
【００１２】
好ましくは、ターゲットは、周辺部よりも内側において、突出した部分の頂部よりも加速粒子の照射側とは反対側に向けて突出した、前記ターゲットを冷却部に対して固定するための固定部を有している。このようにすると、固定部を利用することにより、ターゲットを冷却部に対して固定することができる。そのため、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１３】
好ましくは、周辺部は平板状部分を有し、当該平板状部分が前記冷却部に対して固定されている。このようにすると、ターゲットの周辺部をターゲット装置に取り付けやすくなる。
【００１４】
一方、本発明に係るターゲットは、板状のターゲットであって、周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るターゲットは、周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることから、ターゲットが、温度差による熱歪みによる変形量を予め考慮した形状とされている。そのため、ターゲットが、温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。その結果、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲットを得ることが可能となる。
【００１６】
好ましくは、突出した部分は、周辺部よりも薄肉である。このようにすると、周辺部及びその近傍が相対的に（突出した部分と比較して）厚肉となることから、ターゲットをターゲット装置に取り付けるにあたり周辺部を利用することで、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１７】
好ましくは、突出した部分は、断面弧状である。このようにすると、熱歪みによるターゲットの強度低下が一層抑制される。
【００１８】
好ましくは、周辺部よりも内側において、突出した部分の頂部よりも厚み方向のうち他方の方向に向けて突出した、他の部材に対して固定するための固定部を有している。このようにすると、固定部を利用することにより、ターゲットを、他の部材であるターゲット装置に対して固定することができる。そのため、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１９】
好ましくは、周辺部は平板状である。このようにすると、ターゲットの周辺部をターゲット装置に取り付けやすくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、十分な強度を有するターゲット及びそれを備えるターゲット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係るターゲット装置を装着したＢＮＣＴ装置を示す側面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るターゲット装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】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。
【図６】図６は、図２のターゲットを背面側から見たときの斜視図である。
【図７】図７は、本実施形態に係るターゲット装置の他の例を示す断面図である。
【図８】図８は、図７のターゲットを背面側から見たときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
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。
【００２４】
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１３と冷却板（冷却部）１５とを有する。
【００２５】
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Ｓ１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Ｓ２、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Ｓ２には、防蝕のための陽極酸化処理が施されている。
【００２６】
冷却板１５は銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金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孔１９と冷却水を排出するための排出孔２１とが形成されている。
【００２７】
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孔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孔２１に連通している。冷却水Ｗは、導入孔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、裏側の排出孔２１を通って排出される。
【００２８】
隣接する一対の螺旋溝１７は、カーブを描くように並んでいる。複数の螺旋溝１７によって冷却溝２６は形成され、各螺旋溝１７は並行部に相当する。なお、本実施形態では、冷却溝２６を複数の螺旋溝１７によって形成するが、例えば、何重にも巻く一本の螺旋溝を冷却溝として形成してもよい。この場合、一本の螺旋溝の中で、内外に隣接して並んだ流路領域が、隣接する一対の並行部となる。また、冷却溝として左右に蛇行する一本の蛇行溝を形成してもよい。この場合、一本の蛇行溝の中で、隣接して並んだ上流側及び下流側の流路領域が、隣接する一対の並行部となる。
【００２９】
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、導入孔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、排出孔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。
【００３０】
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、導入孔１９及び排出孔２１を塞ぐように取り付けられており、導入孔１９内に冷却水Ｗの導入路を形成し、排出孔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。
【００３１】
ターゲット１０の周辺部１０ａは、平板状を呈しており、フランジ付き短管１３と冷却板１５とに挟まれている。一方、ターゲットの周辺部１０ａよりも内側の部分１０ｂは、陽子線Ｌの照射側に向けて突出している（図２及び図６参照）。この内側の部分１０ｂ（突出した部分）は、その断面が弧状となっている。そのため、ターゲット１０は、全体として板状体であるといえる。
【００３２】
本実施形態では、ターゲット１０の背面Ｓ２側における内側の部分１０ｂの頂部と背面Ｓ２との距離Ｈ（図２参照）を０．５ｍｍに設定している。そのため、厳密には、冷却板１５の一方の端面１５ａとターゲット１０との間に、僅かに隙間が生じることとなる（ただし、図面上では隙間を誇張して描いているため、図示された隙間と実際の寸法とは必ずしも一致していない。）。そして、この隙間を通じて、冷却水Ｗが異なる螺旋溝１７に移ることも想定される。しかしながら、隙間を流れる冷却水Ｗの水量は螺旋溝１７に沿って流れる冷却水Ｗの水量と比較してごく少量であるので、全ての螺旋溝１７がターゲット１０によって実質的に塞がれているといって差し支えない。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を実質的に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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、陽子線Ｌの照射によって、ターゲット１０のうち陽子線Ｌの照射を受ける側の面（端面Ｓ１）は加熱により膨張し、ターゲット１０のうち冷却水Ｗに接する側の面（背面Ｓ２）は冷却により収縮する。そのため、陽子線Ｌの照射後、ターゲット１０に熱歪みが発生する。さらに、冷却水Ｗの沸騰を防止するために、冷却水Ｗは７ｋＰａ程度の高圧状態（すなわち、沸点が上昇された状態）で流路内を循環する。そのため、ターゲット１０には、冷却側（背面Ｓ２側）から陽子線Ｌの照射側（端面Ｓ１側）に向けて大きな圧力（水圧）がかかっている。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、ターゲット１０の内側の部分１０ｂが陽子線Ｌの照射側に向けて突出している。つまり、ターゲット１０が、予め、（ｉ）温度差による熱歪み及び（ｉｉ）水圧による荷重による変形量を考慮した形となっている。そのため、ターゲット１０が温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。また、平板状のターゲットと比較して、ターゲット１０が、冷却水の水圧に対する耐圧性に優れた構造となっている。その結果、ターゲット１０を厚肉とせずとも十分な強度を得ることが可能となり、それに伴い、加速粒子がターゲット１０内に留まり、ターゲット１０内で水素を生じるブリスタリング（blistering：気泡形成）と呼ばれる現象も発生し難くなっている。
【００４０】
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に形成された導入孔１９及び排出孔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。
【００４１】
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（Ｈ２）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、ターゲット１０の内側の部分１０ｂの頂部及びその近傍の厚みを、周辺部１０ａよりも薄くしてもよい。この場合、頂部及びその近傍は相対的に（周辺部１０ａと比較して）薄肉となることから、ターゲット１０の排熱効果が高められると共に、ブリスタリングが発生し難くなる。一方、周辺部１０ａ及びその近傍は相対的に（頂部と比較して）厚肉となることから、フランジ付き短管１３と冷却板１５とによって強固に保持でき、ターゲット１０の全体としての強度が高められる。
【００４６】
また、本実施形態ではターゲット１０の内側の部分１０ｂを、断面弧状としたが、ターゲット１０は温度差による熱歪みを予め考慮した形状であればよく、ターゲット１０に温度差が作用した場合にターゲット１０の材料の降伏点以下となるような形状であればよい。なお、ターゲット１０を、水圧の荷重による変形量をも予め考慮した形状としてもよい。
【００４７】
また、ターゲット１０を、図７及び図８に示されるような形状とすることもできる。具体的には、図７及び図８に示されるターゲット１０は、図２及び図６に示されるターゲット１０の頂部を背面Ｓ２側に向けて押し出した形状となっている。すなわち、このターゲット１０は、周辺部１０ａよりも内側の部分１０ｂが上面から見て円形であり、側面から見ると２つの頂点をもって陽子線Ｌの照射側に向けて突出している。また、内側の部分１０ｂの中心部Ｃ１においても、冷却板１５に固定される構造になっている。すなわち、このターゲット１０は２つの断面弧状を呈しており、周辺部１０ａと、周辺部１０ａに囲まれた部分Ｃ１（陽子線Ｌの照射側とは反対側に向けて突出した部分）とによって冷却板１５に固定されている。
【００４８】
このようにすると、中心部Ｃ１が冷却板１５に近接することとなるので、中心部Ｃ１と冷却板１５とを接続（例えば、ボルト等の機械的手段にて固定）することによって、ターゲット１０を冷却板１５に対して確実に取り付けることができるようになる。つまり、中心部Ｃ１が、ターゲット１０を冷却板１５に対して固定するための固定部となる。そのため、ターゲット１０をターゲット装置１に対して強固に保持することができ、ターゲット１０の全体としての強度を高めることができる。なお、図７及び図８においては、ターゲット１０は厚み方向から見て円形であったが、ターゲット１０が取り付けられるターゲット装置１に応じて、円形以外の他の形状としてもよい。また、固定部は、周辺部１０ａよりも内側において、陽子線Ｌの照射側に向けて突出している部分の頂部よりもその反対側に向けて突出していればよい。そのため、図７及び図８のように、固定部がターゲット１０の中心に位置している必要はなく、数箇所に固定部を設けたり、直線状に固定部を形成してもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、円板状のターゲット１０を用いたが、板状であれば、ターゲット１０を四角形状等の他の形状としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ターゲット、１０ａ…周辺部、１０ｂ…内側の部分、１０ｃ…ターゲットに形成された遊嵌孔、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…導入孔、２１…排出孔、３９…蓋部、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。
【技術分野】
【０００１】
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及びそれを備えるターゲット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（Linear Energy Transfer）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：Boron NCT）と呼ばれることもある。
【０００３】
非特許文献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。この装置では、タングステン製の基板上にリチウムなどからなるフィルム状のターゲットを形成し、その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、ターゲット及び基板では、非常に大きいエネルギーレベルの加速粒子の照射を受けるため、温度の上昇を抑える必要がある。そのため、この装置では、基板に冷却水の流路（channels for cooling）となる溝を形成し、その溝内を流動する冷却水によってターゲットの冷却を行っていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Journal of Physics: Conference Series”, Institute ofPhysics Publishing, 2006, Vol.41, pp.460-465.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の溝（冷却水の流路）をターゲットで塞ぎ、冷却水をターゲットに接するように流すと、ターゲットの排熱効果を高めることができる。しかしながら、ターゲットのうち加速粒子の照射を受ける側の面と、冷却水に接する側の面との間の温度差が非常に大きくなる。すなわち、ターゲットのうち加速粒子の照射を受ける側の面は加熱により膨張し、ターゲットのうち冷却水に接する側の面は冷却により収縮する。そのため、加速粒子の照射後、ターゲットに熱歪みが発生してしまう。
【０００６】
このように、ターゲットの排熱効果を高めるために冷却水をターゲットに接するように流した場合、ターゲットに温度差による熱歪みが発生し、ターゲットの強度が低下してしまう。そのため、ターゲットの強度の更なる向上が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲット及びそれを備えるターゲット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、板状のターゲットと、ターゲットに対して加速粒子の照射側とは反対側に位置する、ターゲットの冷却部とを備え、ターゲットは、周辺部よりも内側において、加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るターゲット装置が備えるターゲットは、周辺部よりも内側において、加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有している。つまり、ターゲットが、温度差による熱歪みによる変形量を予め考慮した形状とされている。そのため、ターゲットが、温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。その結果、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲットを得ることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、突出した部分は、周辺部よりも薄肉である。このようにすると、周辺部及びその近傍が相対的に（突出した部分と比較して）厚肉となることから、ターゲットをターゲット装置に取り付けるにあたり周辺部を利用することで、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１１】
好ましくは、突出した部分は、断面弧状である。このようにすると、熱歪みによるターゲットの強度低下が一層抑制される。
【００１２】
好ましくは、ターゲットは、周辺部よりも内側において、突出した部分の頂部よりも加速粒子の照射側とは反対側に向けて突出した、前記ターゲットを冷却部に対して固定するための固定部を有している。このようにすると、固定部を利用することにより、ターゲットを冷却部に対して固定することができる。そのため、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１３】
好ましくは、周辺部は平板状部分を有し、当該平板状部分が前記冷却部に対して固定されている。このようにすると、ターゲットの周辺部をターゲット装置に取り付けやすくなる。
【００１４】
一方、本発明に係るターゲットは、板状のターゲットであって、周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るターゲットは、周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることから、ターゲットが、温度差による熱歪みによる変形量を予め考慮した形状とされている。そのため、ターゲットが、温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。その結果、熱歪みによる強度低下が生じ難いターゲットを得ることが可能となる。
【００１６】
好ましくは、突出した部分は、周辺部よりも薄肉である。このようにすると、周辺部及びその近傍が相対的に（突出した部分と比較して）厚肉となることから、ターゲットをターゲット装置に取り付けるにあたり周辺部を利用することで、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１７】
好ましくは、突出した部分は、断面弧状である。このようにすると、熱歪みによるターゲットの強度低下が一層抑制される。
【００１８】
好ましくは、周辺部よりも内側において、突出した部分の頂部よりも厚み方向のうち他方の方向に向けて突出した、他の部材に対して固定するための固定部を有している。このようにすると、固定部を利用することにより、ターゲットを、他の部材であるターゲット装置に対して固定することができる。そのため、ターゲットをターゲット装置に対して強固に保持することができ、ターゲットの全体としての強度が高められる。
【００１９】
好ましくは、周辺部は平板状である。このようにすると、ターゲットの周辺部をターゲット装置に取り付けやすくなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、十分な強度を有するターゲット及びそれを備えるターゲット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係るターゲット装置を装着したＢＮＣＴ装置を示す側面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るターゲット装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】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。
【図６】図６は、図２のターゲットを背面側から見たときの斜視図である。
【図７】図７は、本実施形態に係るターゲット装置の他の例を示す断面図である。
【図８】図８は、図７のターゲットを背面側から見たときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
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。
【００２４】
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１３と冷却板（冷却部）１５とを有する。
【００２５】
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Ｓ１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Ｓ２、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Ｓ２には、防蝕のための陽極酸化処理が施されている。
【００２６】
冷却板１５は銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金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孔１９と冷却水を排出するための排出孔２１とが形成されている。
【００２７】
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孔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孔２１に連通している。冷却水Ｗは、導入孔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、裏側の排出孔２１を通って排出される。
【００２８】
隣接する一対の螺旋溝１７は、カーブを描くように並んでいる。複数の螺旋溝１７によって冷却溝２６は形成され、各螺旋溝１７は並行部に相当する。なお、本実施形態では、冷却溝２６を複数の螺旋溝１７によって形成するが、例えば、何重にも巻く一本の螺旋溝を冷却溝として形成してもよい。この場合、一本の螺旋溝の中で、内外に隣接して並んだ流路領域が、隣接する一対の並行部となる。また、冷却溝として左右に蛇行する一本の蛇行溝を形成してもよい。この場合、一本の蛇行溝の中で、隣接して並んだ上流側及び下流側の流路領域が、隣接する一対の並行部となる。
【００２９】
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、導入孔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、排出孔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。
【００３０】
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、導入孔１９及び排出孔２１を塞ぐように取り付けられており、導入孔１９内に冷却水Ｗの導入路を形成し、排出孔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。
【００３１】
ターゲット１０の周辺部１０ａは、平板状を呈しており、フランジ付き短管１３と冷却板１５とに挟まれている。一方、ターゲットの周辺部１０ａよりも内側の部分１０ｂは、陽子線Ｌの照射側に向けて突出している（図２及び図６参照）。この内側の部分１０ｂ（突出した部分）は、その断面が弧状となっている。そのため、ターゲット１０は、全体として板状体であるといえる。
【００３２】
本実施形態では、ターゲット１０の背面Ｓ２側における内側の部分１０ｂの頂部と背面Ｓ２との距離Ｈ（図２参照）を０．５ｍｍに設定している。そのため、厳密には、冷却板１５の一方の端面１５ａとターゲット１０との間に、僅かに隙間が生じることとなる（ただし、図面上では隙間を誇張して描いているため、図示された隙間と実際の寸法とは必ずしも一致していない。）。そして、この隙間を通じて、冷却水Ｗが異なる螺旋溝１７に移ることも想定される。しかしながら、隙間を流れる冷却水Ｗの水量は螺旋溝１７に沿って流れる冷却水Ｗの水量と比較してごく少量であるので、全ての螺旋溝１７がターゲット１０によって実質的に塞がれているといって差し支えない。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を実質的に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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、陽子線Ｌの照射によって、ターゲット１０のうち陽子線Ｌの照射を受ける側の面（端面Ｓ１）は加熱により膨張し、ターゲット１０のうち冷却水Ｗに接する側の面（背面Ｓ２）は冷却により収縮する。そのため、陽子線Ｌの照射後、ターゲット１０に熱歪みが発生する。さらに、冷却水Ｗの沸騰を防止するために、冷却水Ｗは７ｋＰａ程度の高圧状態（すなわち、沸点が上昇された状態）で流路内を循環する。そのため、ターゲット１０には、冷却側（背面Ｓ２側）から陽子線Ｌの照射側（端面Ｓ１側）に向けて大きな圧力（水圧）がかかっている。
【００３９】
ここで、本実施形態においては、ターゲット１０の内側の部分１０ｂが陽子線Ｌの照射側に向けて突出している。つまり、ターゲット１０が、予め、（ｉ）温度差による熱歪み及び（ｉｉ）水圧による荷重による変形量を考慮した形となっている。そのため、ターゲット１０が温度差による熱歪みの影響を受けたとしても、その熱歪みによる強度低下が生じ難い構造（応力緩和が図られた構造）となっている。また、平板状のターゲットと比較して、ターゲット１０が、冷却水の水圧に対する耐圧性に優れた構造となっている。その結果、ターゲット１０を厚肉とせずとも十分な強度を得ることが可能となり、それに伴い、加速粒子がターゲット１０内に留まり、ターゲット１０内で水素を生じるブリスタリング（blistering：気泡形成）と呼ばれる現象も発生し難くなっている。
【００４０】
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に形成された導入孔１９及び排出孔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。
【００４１】
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（Ｈ２）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、ターゲット１０の内側の部分１０ｂの頂部及びその近傍の厚みを、周辺部１０ａよりも薄くしてもよい。この場合、頂部及びその近傍は相対的に（周辺部１０ａと比較して）薄肉となることから、ターゲット１０の排熱効果が高められると共に、ブリスタリングが発生し難くなる。一方、周辺部１０ａ及びその近傍は相対的に（頂部と比較して）厚肉となることから、フランジ付き短管１３と冷却板１５とによって強固に保持でき、ターゲット１０の全体としての強度が高められる。
【００４６】
また、本実施形態ではターゲット１０の内側の部分１０ｂを、断面弧状としたが、ターゲット１０は温度差による熱歪みを予め考慮した形状であればよく、ターゲット１０に温度差が作用した場合にターゲット１０の材料の降伏点以下となるような形状であればよい。なお、ターゲット１０を、水圧の荷重による変形量をも予め考慮した形状としてもよい。
【００４７】
また、ターゲット１０を、図７及び図８に示されるような形状とすることもできる。具体的には、図７及び図８に示されるターゲット１０は、図２及び図６に示されるターゲット１０の頂部を背面Ｓ２側に向けて押し出した形状となっている。すなわち、このターゲット１０は、周辺部１０ａよりも内側の部分１０ｂが上面から見て円形であり、側面から見ると２つの頂点をもって陽子線Ｌの照射側に向けて突出している。また、内側の部分１０ｂの中心部Ｃ１においても、冷却板１５に固定される構造になっている。すなわち、このターゲット１０は２つの断面弧状を呈しており、周辺部１０ａと、周辺部１０ａに囲まれた部分Ｃ１（陽子線Ｌの照射側とは反対側に向けて突出した部分）とによって冷却板１５に固定されている。
【００４８】
このようにすると、中心部Ｃ１が冷却板１５に近接することとなるので、中心部Ｃ１と冷却板１５とを接続（例えば、ボルト等の機械的手段にて固定）することによって、ターゲット１０を冷却板１５に対して確実に取り付けることができるようになる。つまり、中心部Ｃ１が、ターゲット１０を冷却板１５に対して固定するための固定部となる。そのため、ターゲット１０をターゲット装置１に対して強固に保持することができ、ターゲット１０の全体としての強度を高めることができる。なお、図７及び図８においては、ターゲット１０は厚み方向から見て円形であったが、ターゲット１０が取り付けられるターゲット装置１に応じて、円形以外の他の形状としてもよい。また、固定部は、周辺部１０ａよりも内側において、陽子線Ｌの照射側に向けて突出している部分の頂部よりもその反対側に向けて突出していればよい。そのため、図７及び図８のように、固定部がターゲット１０の中心に位置している必要はなく、数箇所に固定部を設けたり、直線状に固定部を形成してもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、円板状のターゲット１０を用いたが、板状であれば、ターゲット１０を四角形状等の他の形状としてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ターゲット、１０ａ…周辺部、１０ｂ…内側の部分、１０ｃ…ターゲットに形成された遊嵌孔、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…導入孔、２１…排出孔、３９…蓋部、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、板状のターゲットと、
前記ターゲットに対して前記加速粒子の照射側とは反対側に位置する、前記ターゲットの冷却部とを備え、
前記ターゲットは、周辺部よりも内側において、前記加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有していることを特徴とするターゲット装置。
【請求項２】
前記突出した部分は、前記周辺部よりも薄肉であることを特徴とする、請求項１に記載されたターゲット装置。
【請求項３】
前記突出した部分は、断面弧状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載されたターゲット装置。
【請求項４】
前記ターゲットは、前記周辺部よりも内側において、前記突出した部分の頂部よりも前記加速粒子の照射側とは反対側に向けて突出した、前記ターゲットを前記冷却部に対して固定するための固定部を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載されたターゲット装置。
【請求項５】
前記周辺部は平板状部分を有し、当該平板状部分が前記冷却部に対して固定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたターゲット装置。
【請求項６】
板状のターゲットであって、
周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることを特徴とするターゲット。
【請求項７】
前記突出した部分は、前記周辺部よりも薄肉であることを特徴とする、請求項６に記載されたターゲット。
【請求項８】
前記突出した部分は、断面弧状であることを特徴とする、請求項６又は７に記載されたターゲット。
【請求項９】
前記周辺部よりも内側において、前記突出した部分の頂部よりも前記厚み方向のうち他方の方向に向けて突出した、他の部材に対して固定するための固定部を有していることを特徴とする、請求項６又は７に記載されたターゲット。
【請求項１０】
前記周辺部は平板状部分を有することを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載されたターゲット。
【請求項１】
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、板状のターゲットと、
前記ターゲットに対して前記加速粒子の照射側とは反対側に位置する、前記ターゲットの冷却部とを備え、
前記ターゲットは、周辺部よりも内側において、前記加速粒子の照射側に向けて突出した部分を有していることを特徴とするターゲット装置。
【請求項２】
前記突出した部分は、前記周辺部よりも薄肉であることを特徴とする、請求項１に記載されたターゲット装置。
【請求項３】
前記突出した部分は、断面弧状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載されたターゲット装置。
【請求項４】
前記ターゲットは、前記周辺部よりも内側において、前記突出した部分の頂部よりも前記加速粒子の照射側とは反対側に向けて突出した、前記ターゲットを前記冷却部に対して固定するための固定部を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載されたターゲット装置。
【請求項５】
前記周辺部は平板状部分を有し、当該平板状部分が前記冷却部に対して固定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載されたターゲット装置。
【請求項６】
板状のターゲットであって、
周辺部よりも内側において、厚み方向のうち一方の方向に突出した部分を有していることを特徴とするターゲット。
【請求項７】
前記突出した部分は、前記周辺部よりも薄肉であることを特徴とする、請求項６に記載されたターゲット。
【請求項８】
前記突出した部分は、断面弧状であることを特徴とする、請求項６又は７に記載されたターゲット。
【請求項９】
前記周辺部よりも内側において、前記突出した部分の頂部よりも前記厚み方向のうち他方の方向に向けて突出した、他の部材に対して固定するための固定部を有していることを特徴とする、請求項６又は７に記載されたターゲット。
【請求項１０】
前記周辺部は平板状部分を有することを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載されたターゲット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２０３８８２（Ｐ２０１０−２０３８８２Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９００３（Ｐ２００９−４９００３）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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