阅读说明：本技术 一种生产医用同位素225Ac的方法和装置 (Production of medical isotope225Ac process and apparatus ) 是由 张宇皓 刘伯学 王思弘 王柏松 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于医用放射性治疗核素领域,具体涉及一种生产医用同位素<Sup>225</Sup>Ac方法和装置。解决目前生产<Sup>225</Sup>Ac的方法存在的产量低,成本高、过程复杂等问题,用大功率高能电子束转换为韧致辐射轰击<Sup>226</Sup>Ra样品靶,通过光核反应<Image he="86" wi="631" file="DDA0002530675320000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>产生<Sup>225</Sup>Ac,最后对<Sup>226</Sup>Ra样品靶进行化学溶解,分离出<Sup>225</Sup>Ac,该方法不仅不需要昂贵的<Sup>229</Sup>Th,而且成本低,简单方便,无放射性废物处理问题。(The invention belongs to the field of medical radiotherapeutic nuclides, and particularly relates to a method for producing medical isotope 225 Ac process and apparatus. Solving the existing production 225 The Ac method has the problems of low yield, high cost, complex process and the like, and converts high-power and high-energy electron beams into bremsstrahlung bombardment 226 Ra sample target by photonuclear reaction Generating 225 Ac, last pair 226 Chemical dissolving Ra sample target, and separating 225 Ac, which process does not only require expensive 229 Th, low cost, simple and convenient operation, and no radioactive waste disposal problem.)

一种生产医用同位素225Ac的方法和装置

技术领域

本发明属于医用放射性治疗核素领域，具体涉及一种生产医用同位素²²⁵Ac方法和装置。

背景技术

随着现代医学对肿瘤诊疗的不断更新和发展，肿瘤的治疗正在向精准化的靶向治疗发展。除了靶向化疗药物外，靶向放射性核素治疗药物越来越受到重视，前景非常广阔。经α粒子释放而衰减的放射性同位素，典型的如²²⁵Ac和²¹³Bi(²¹³Bi是²²⁵Ac的衰变子体)，正迅速成为对肿瘤的诊断和治疗，特别是肿瘤靶向治疗研究的趋势和重点领域，临床前的动物实验研究和初步的临床实践取得了很成功的结果。这主要是因为：1)²²⁵Ac有优良核物理性质，半衰期短(10天)，且其衰变子体²²¹Fr和²¹⁷At以及²¹³Bi大都是短寿命的α粒子释放体，都能作为肿瘤靶向治疗核素。²²⁵Ac的衰变链如图1所示。2)²²⁵Ac及其子体的释放α粒子的平均能量为6-8MeV，在组织中具有很高线性能量转移(LET)，高LET辐射的高沉积能量密度导致了大量肿瘤细胞DNA的双链断裂，对肿瘤细胞内DNA的杀伤效应大。3)这些高LET辐射粒子，LET值一般为80-99keV/μm，在组织中的作用距离很短(约2-100微米，即6-8个细胞范围内)，在这么短的距离内提供几乎所有的能量，所以他们只对肿瘤靶组织有巨大的杀伤，而对肿瘤靶组织周围正常组织几乎无毒副作用。这和目前治疗效果很好的硼中子捕获治疗技术(BNCT)是同样的道理。与使用直接电子束、伽马射线(目前广泛使用的外照射放疗技术)或医疗同位素的辐射治疗(内照射)方法相比，这种治疗方法精准，可大大减少对周围健康组织的损害。4)这些放射性同位素的组织生物效应好，他们能与摄取时间短的多肽和亲和血癌细胞的抗体等有机结合形成很强的肿瘤靶向性。可有效杀死大小在2-120微米范围内的癌细胞。如用一种干扰HER 2/neu受体的单克隆抗体对白血病、淋巴瘤、乳腺、卵巢、神经母细胞瘤和***癌均有效。

²²⁵Ac目前主要是从²³³U衰变的²²⁹Th中提取，如图2，不仅²²⁹Th半衰期很长(T_1/2＝7880y)，而且仅有很少部分转换为²²⁵Ac。由于²³³U全世界的量非常有限，所以宝贵。现在世界范围内²²⁹Th主要有三个来源，可以生产相关的²²⁵Ac。这些来源每一个都要从已经裂变的前体²³³U进行化学分离，过程复杂，放射性废料大。自1997年以来，美国ORNL每年只供应720mCi的高纯度²²⁵Ac；俄罗斯奥宾斯克的物理和电力工程研究所也有类似的供应量；德国Karlsruhe的超铀元素研究所拥有较小的²²⁹Th源，每年只能生产350mCi的²²⁵Ac。导致全球范围内²²⁵Ac供应严重不足，价格高达1百万美元/mCi。所有这些²²⁵Ac即使是支持少数有限临床研究试验，也远远不能满足需求，更不要说临床治疗应用和普遍推广了。

目前，用于临床研究²²⁵Ac的最主要方法是通过长寿命²²⁹Th的衰变，也有一些其它研究，以调查增加²²⁹Th母体或²²⁵Ac本身可用供应量的不同方法。但生产满足市场要求数量的²²⁹Th是具有挑战性的，因为它的半衰期非常长。

发明内容

为了解决目前生产²²⁵Ac的方法存在的成本高、过程复杂等问题，本发明公开了一种生产医用同位素²²⁵Ac方法和装置，用大功率高能电子束转换为韧致辐射轰击²²⁶Ra，通过光核反应产生²²⁵Ac，该方法不仅不需要昂贵的²²⁹Th，而且产量高，成本低，简单方便，无放射性废物处理问题。

本发明的技术方案是提供一种生产医用同位素²²⁵Ac的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、利用电子束辐照韧致辐射转换靶产生X射线光子束；

步骤2、利用所述X射线光子束照射²²⁶Ra样品靶；

步骤3、将照射过的²²⁶Ra样品靶冷却设定时间后，产生的²²⁵Ra经β^-衰变成²²⁵Ac，对²²⁶Ra样品靶进行化学溶解，分离出²²⁵Ac。

进一步地，所述韧致辐射转换靶的材料为金属钨、金属钽或金属铂；所述²²⁶Ra样品靶的材料为粉末状硫酸钡和硫酸镭的混合物或单一的硝酸镭或盐酸镭，若为单一的硝酸镭或盐酸镭，则以铝为载体。

进一步地，为了提高²²⁵Ra在样品靶的比活度，步骤1中，所述电子束的能量位于20MeV～60MeV之间；电子束平均功率位于1kW～120kW之间；电子束的横截面尺寸小于所述²²⁶Ra样品靶靶面尺寸。

进一步地，步骤3中，所述设定时间为18天；所述韧致辐射转换靶的厚度为2-3.5mm；所述²²⁶Ra样品靶的厚度为10-20mm；²²⁶Ra样品靶靶盘或片的直径为20.0-30.0mm；入射电子束的横截面直径为10.0-15.0mm。

进一步地，步骤3中采用如下步骤进行化学溶解及分离出²²⁵Ac：

步骤3.1、将冷却设定时间后的²²⁶Ra样品靶溶于9MHCl中；

步骤3.2、将上述溶液蒸干，用浓度为0.1MHCl溶解成溶液；

步骤3.3、将0.1MHCl溶液转移到用Dowex-50阳离子交换剂填充的层析柱中；用9MHClO₄洗涤柱，除去Al、Fe、Mg、Ra、Pa、Po、Pb和Bi；再用5MHNO₃洗脱²²⁵Ac。

本发明还提供一种生产医用同位素²²⁵Ac的装置，其特殊之处在于：包括靶室装置与至少一个电子加速器；

所述靶室装置包括箱体、转换靶靶盒、冷却管道及样品靶托架；

所述转换靶靶盒位于箱体内；所述冷却管道包括进气管道与出气管道；所述进气管道的一端与转换靶靶盒左侧壁密封且连通，另一端与外部氦气冷环路系统相连；所述出气管道的一端与转换靶靶盒右侧壁密封且连通，另一端与外部氦气冷环路系统相连；所述转换靶靶盒内部安装有固定的韧致辐射转换靶，冷却管道内的氦气能够对韧致辐射转换靶进行冷却；

所述样品靶托架位于转换靶靶盒内部，且能从转换靶靶盒内取出；所述样品靶托架内固定²²⁶Ra样品靶，²²⁶Ra样品靶的靶面与韧致辐射转换靶的靶面相对且平行；冷却管道内的氦气能够对²²⁶Ra样品靶进行冷却；

所述电子加速器包括真空管道，所述真空管道穿入箱体垂直指向转换靶靶盒侧壁；所述真空管道的中心轴线与进气管道及出气管道的中心轴线垂直，真空管道内的电子束以垂直于韧致辐射转换靶的方向轰击韧致辐射转换靶产生X射线光子束，照射²²⁶Ra样品靶。

进一步地，所述转换靶靶盒的材料为不锈钢；韧致辐射转换靶包括多个平行且间隔设置的靶片；氦气吹入各个靶片之间的间隙，对韧致辐射转换靶进行冷却；

所述样品靶托架包括架体及固定在架体一端的样品靶靶盒；所述²²⁶Ra样品靶位于样品靶靶盒内，所述²²⁶Ra样品靶包括多个平行且间隔设置的²²⁶Ra样品靶片，氦气吹入各个靶片之间的间隙，对²²⁶Ra样品靶进行冷却。

进一步地，每个²²⁶Ra样品靶的靶片厚度为0.5mm-1mm，相邻两个²²⁶Ra样品靶靶片之间的间隙为0.5-1mm；韧致辐射转换靶中各个靶片的厚度为0.5mm，相邻两个靶片之间的间隙为0.5mm；韧致辐射转换靶与²²⁶Ra样品靶之间有1-3mm的间隔。

进一步地，为了将样品靶托架从转换靶靶盒内取出，该装置还包括盲板，转换靶靶盒一端开口且开口端伸出箱体固定在箱体上，所述盲板以可拆卸的方式密封固定在转换靶靶盒的开口端；样品靶托架的架体与盲板固连。通过将盲板和固连的托架从转换靶靶盒中抽出，卸掉和安装²²⁶Ra样品靶。

进一步地，为了提高²²⁵Ac的生产效率，所述电子加速器为两个，所述真空管道的一端为真空窗，其中一个电子加速器真空管道的真空窗与转换靶靶盒的前侧壁相对；另一个电子加速器真空管道的真空窗与转换靶靶盒的后侧壁相对；真空窗与转换靶靶盒之间具有间隙。

进一步地，真空管道与转换靶靶盒也可以一体设置，其中一个电子加速器真空管道的一端与转换靶靶盒的前侧壁密封连接；另一个电子加速器真空管道的一端与转换靶靶盒的后侧壁密封连接；将电子束轰击的转换靶靶盒的前侧壁和后侧壁的部分定义为靶窗；所述靶窗为类凸凹透镜结构，凹陷方向指向转换靶靶盒内部；且凹陷中心厚度小于边沿厚度；其中凸面为椭球面、球状面或平面。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用转换靶转换的X射线辐照大约500-1000毫克的²²⁶Ra靶材料5天，通过光核反应

即可生产大约1-2Ci的²²⁵Ac。不仅不需要昂贵的²²⁹Th，产量高，简单方便，也无放射性废物处理问题。

2、本发明制备的²²⁵Ac纯度高，不会产生²²⁷Ac。其它常用的²²⁵Ac生产过程可共生相当量的²²⁷Ac，²²⁷Ac是一种长寿命(T_1/2＝21.8年)和剧毒同位素，其存在可能严重影响临床应用和效果。

3、本发明生产²²⁵Ac的设备，相对于反应堆或高能质子加速器的生产设施投入少，成本低。快增殖反应堆可通过²²⁶Ra(n，2n)²²⁵Ra_和高达70-500MeV的高能质子加速器可通过^natU或²³²Th(p,x)²²⁵Ac生产²²⁵Ac，但这两个生产设施不仅投资规模要远远大于本发明，而且运营、维护和环境风险也很高。

附图说明

图1为²²⁵Ac的衰变链示意图；

图2为从²³³U衰变的²²⁹Th中提取²²⁵Ac的示意图；

图3为²²⁶Ra光核反应道(γ,n)，(γ,2n)，(γ,3n)，(γ,np)和(γ,p)的反应截面与射线能量的关系；

图4为²²⁴Ra衰变到稳定同位素²⁰⁸Pb示意图；

图5为²²⁶Ra样品靶照射后，²²⁵Ra的衰减与²²⁵Ac的生成关系图；

图6为²²⁵Acα衰变的α谱图；

图7为实施例中采用的生产医用同位素²²⁵Ac的靶室装置示意图；

图8为沿电子束流方向的靶室装置剖视图；

图9为沿气路方向的靶室装置剖视图；

图10为转换靶靶盒内部局部放大的一种结构图；

图11a为转换靶靶盒内部局部放大的另一结构图，其中靶窗凸面为球状面；

图11b为转换靶靶盒内部局部放大的另一结构图，其中靶窗凸面为平面；

图12为箱体结构示意图；

图13为冷却管道与转换靶靶盒的装配示意图；

图中附图标记为：1-箱体，12-上侧壁，13-下侧壁，14-左侧壁，15-右侧壁，16-开孔，17-气路固定法兰，18-底板法兰，2-转换靶靶盒，20-韧致辐射转换靶，201-靶窗，21-盲板，22-进气管道，23-出气管道，24-端法兰，3-样品靶托架，31-架体，32-样品靶靶盒，33-样品靶，4-真空管道。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

本发明利用高能电子束辐照韧致辐射转换靶产生足够的X射线光子束，并利用X射线光子束照射²²⁶Ra样品靶；放置18天后，辐照产生的²²⁵Ra经β^-衰变成一定量的²²⁵Ac，再对²²⁶Ra样品靶进行化学溶解、分离出²²⁵Ac。

光核反应截面一般较小，但在能量10～25MeV范围内出现较宽的(3～7MeV)巨偶极共振峰(GDR)，由于巨偶极共振峰的现象，对²²⁶Ra的光核反应会有相对高的光核反应截面，如图3，²²⁶Ra(γ，n)²²⁵Ra的光核反应截面～290mb。阈能量为6.2MeV，峰值截面能量为12MeV。

除了²²⁶Ra(γ，n)²²⁵Ra反应产生²²⁵Ra外，X射线与²²⁶Ra还可发生其他的几个光核反应，如(γ,2n)，(γ,3n)，(γ,np)和(γ,p)，图3描绘了X射线与²²⁶Ra发生光核反应的截面与射线能量的关系。

下表列出了²²⁶Ra的光核反应的反应道、截面和反应产生核素及半衰期：

反应道	阈能量	截面	产物	产物半衰期
					(γ,2n)	11.4	500	Ra-224	3.6d
(γ,n)	6.4	290	Ra-225	14.9d
					(γ,3n)	19.5	20	Ra-223	11.43d
(γ,np)	13.4	0.2	Fr-224	3.3m
					(γ,P)	7.5	0.1	Fr-225	3.98m

在上述5种反应道中除了²²⁶Ra(γ，n)²²⁵Ra和²²⁶Ra(γ，2n)²²⁴Ra外，其余反应截面都很小而且半衰期很短，所以产物很少，可忽略。较大量的副产物为²²⁴Ra，半衰期为3.6天。²²⁴Ra-经过4次α衰变和3次β^-衰变，每一衰变的半衰期都很短，最后衰变到稳定同位素²⁰⁸Pb，衰变链如图4所示。如果辐照后，将²²⁶Ra样品靶冷却5个半衰期即18天，则可衰变掉97％的²²⁴Ra，而²²⁵Ra仅衰变了一半多点。这就是照射后为什么要冷却放置18天后再处理样品靶的原因之一。为了提高²²⁵Ra在样品靶的比活度，电子束的横截面尺寸要较小于²²⁶Ra样品靶的横截面尺寸。电子加速器发出的高能电子束能量要大于20MeV，但最好不超过60MeV，最佳能量为40MeV；电子加速器发出的电子束平均功率要大于1kW，优选功率为40kW，更优选100kW。优选Rhodotron或电子直线加速器(Linac)。该类电子加速器能连续稳定工作发出的高能电子束，至少能连续工作1天(24小时)至6天。韧致辐射转换靶的材料选择高转换效率和耐高温的的金属钨(W)、金属钽(Ta)或金属铂(Pt)。由于金属钨(W)材料具有所需的物理性质，例如高熔点和高热导率，优选金属钨(W)。

²²⁶Ra为Ra(镭)的最稳定同位素，半衰期为1600年。镭在空气中相当的不稳定，很容易与氮气、氧气发生反应生成氮化镭或氧化镭。所以本发明²²⁶Ra样品靶选为粉末状硫酸钡和硫酸镭的混合物并压制成样品盘/片，也可以仅用硝酸镭或盐酸镭压制成样品盘/片，此时应该以铝为载体。

由于²²⁵Ac是由²²⁵Ra的衰变产生的，产生的²²⁵Ac在累积的过程中也在衰变，因此在某一最佳时间点，需要将²²⁵Ac与²²⁵Ra分离。图5是²²⁶Ra样品靶照射后，²²⁵Ra的衰减与²²⁵Ac的生成关系图。将²²⁶Ra样品靶靶材冷却保存18天后，²²⁵Ac达到最大积累量，同时这时反应副产物²²⁴Ra经过5个半衰期的衰变降到3％左右，因此辐照后18天是分离²²⁵Ac的最佳时间。

分离时，首先将冷却后的²²⁶Ra样品靶溶解于9MHCl中，然后将该溶液蒸干，残渣用浓度为0.1MHCl溶解成溶液(初始溶液)，最后将初始溶液用下述的离子交换方法分离：

(1)、将0.5ml的0.1MHCl初始溶液转移到用Dowex-50阳离子交换剂(200-400目)填充的0.2×4.0cm层析柱中；(2)、用4ml9MHClO₄洗涤柱，以除去Al、Fe、Mg、Ra、Pa、Po、Pb和Bi；(3)、最后用1ml5MHNO₃洗脱²²⁵Ac。

²²⁵Ac及其母体²²⁵Ra(T_1/2＝14.9d)每隔几周(14-18天)再重复上述步骤洗脱一次获的²²⁵Ac，俗称再“挤奶”一次。²²⁵Ac的活度通过其子产物²²¹Fr(E_r＝217.6keV，分支比12.5％，T_1/2＝4.8min)和²¹³Bi(E_r＝439.7keV，分支比27.3％，T_1/2＝45.6min)的活性测定。

为了确保经上述分离纯化过程得到要求的²²⁵Ac，本发明通过实验获取样品靶的厚度并通过MonteCarlo模拟确定了最佳电子束流和²²⁶Ra样品靶的靶盘直径等参数。

为了比较²²⁵Ra在不同厚度的²²⁶Ra样品靶的辐照中形成的辐射产率，用氯化铅作为靶进行了分析。薄靶(厚度小于0.05mm)含有9.6mg粉末PbCl₂(7.16mgPb)。通过类似于照射薄的²²⁶Ra样品靶的程序照射薄靶。厚靶(厚度大于0.5mm)是内径为8mm的钢圆筒，用5.4gPbCl₂粉末(4.00gPbO)对其进行填充，靶样品厚度10mm。在15μA的电子电流和50MeV的最大光子能量下照射两个靶10分钟。在照射完成后5天测量这些靶的活性。在厚靶的情况下，从试管中取出辐照过的PbCl₂粉末，充分混合，可从中取出13mg样品(即9.7mgPb)。氯化铅模型实验表明，从薄靶到4克厚靶，目标产物的比收率下降不超过20％。该实验证明样品靶的总厚度可以达到10.0-20.0mm。因此，本实施例选取20个厚度为0.5-1.0mm之间的靶片组成²²⁶Ra样品靶。

通过MonteCarlo模拟确定了最佳电子束流和样品靶盘直径。优选地，最佳束流直径为约10.0-15.0mm。样品靶盘直径为20.0-30.0mm。特别是对于样品材料非常稀少或昂贵的情况，如²²⁶Ra。样品靶应尽可能小。如果样品的质量较小，则样品靶的直径也较小，因为，电子束流的横截面或直径相对样品较小约10％至50％。例如，20mm直径的靶可以通过12mm直径的束流，10mm直径的靶可以通过5mm直径的束流。

用分辨率为16keV的活性面积为0.6cm²的αSi(Au)探测器对最终产物进行了α射线测量。在不锈钢载体上涂上²²⁵Ac溶液，然后蒸发溶液制成的α样品，测量的²²⁵Ac样品的α谱图如图6所示。很清楚，²²⁵Ac衰变链中的四个α衰变核素很清晰，能量分别为E_α(²²⁵Ac)＝5.8MeV，E_α(²²¹Fr)＝6.3MeV，E_α(²¹⁷At)＝7.1MeV，E_α(²¹³Po)＝8.4MeV。说明本发明获得的²²⁵Ac纯度很高，满足要求。

从α谱的测量数据表明，本发明²²⁵Ac的产率为550Bq/(μA·h·mg)。外推当电子最大能量达50MeV，束流电流为1mA及以上时，用转换后的X射线辐照0.5-1.0g²²⁶Ra样品150小时，可产生大于1-2Ci的²²⁵Ac。

在本实施例中，为了提高冷却效率，冷却剂直接接触韧致辐射转换靶及²²⁶Ra样品靶。为防止冷却剂氧化和腐蚀韧致辐射转换靶和样品靶，冷却剂选择为惰性气体氦。转换器和样品容器保持在或低于各自的熔点。韧致辐射转换靶和样品靶是独立的，但彼此之间能够很好地对中，并且紧密地安排在一起形成了一个整体的紧凑系统，必须将转换靶靶盒与样品靶靶盒之间的距离降到最小，这两个组件不能发生热接触。

因此，本实施例可选用如图7所示的装置，包括靶室装置与两个电子加速器；当然在其他实施例中也可以根据实际需求采用一个电子加速器。

结合图8至图10，可以看出靶室装置包括箱体1、转换靶靶盒2、冷却管道、样品靶托架3及盲板21；转换靶靶盒2位于箱体1内，其一端开口且开口端伸出箱体固定在箱体1上，盲板21以可拆卸的方式密封固定在转换靶靶盒2的开口端；韧致辐射转换靶20固定在转换靶靶盒2内部。转换靶靶盒2的材料为不锈钢，也可根据实际需求选用其他耐辐照抗压力材料，如；韧致辐射转换靶20的厚度为2-3.5mm；可以是一块转换靶，也可以包括多个平行且间隔设置的靶片；氦气通过冷却管道吹入各个靶片之间的间隙，对韧致辐射转换靶进行冷却。优选金属钨(W)作为韧致辐射转换靶材料，钨转换靶直径为4cm。

冷却管道包括进气管道22与出气管道23，进气管道22的一端与转换靶靶盒2左侧壁密封且连通，另一端与外部氦气冷环路系统相连；出气管道23的一端与转换靶靶盒2右侧壁密封且连通，另一端与外部氦气冷环路系统相连。

样品靶托架3位于转换靶靶盒2内部，包括架体31及固定在架体31一端的样品靶靶盒32，架体31与盲板21固连，通过拆卸盲板21可将样品靶托架3从转换靶靶盒2内部取出。样品靶靶盒的材料为不锈钢。样品靶靶盒32面对韧致辐射转换靶的端部开口；如图10与图11，²²⁶Ra样品靶33固定在样品靶靶盒32内，²²⁶Ra样品靶靶盘的靶面与转换靶靶面相对且平行，且韧致辐射转换靶20与²²⁶Ra样品靶33之间有1-3mm的间隔。冷却管道内的氦气能够同时对²²⁶Ra样品靶33进行冷却。²²⁶Ra样品靶33包括多个平行且间隔设置的²²⁶Ra样品靶片。每个²²⁶Ra样品靶片的厚度为0.5mm-1mm，相邻两个²²⁶Ra样品靶片之间的间隙为0.5-1mm。

电子加速器包括传输电子束流的真空管道4，真空管道4穿入箱体1垂直指向转换靶靶盒2侧壁，真空管道的中心轴线与进气管道22及出气管道23的中心轴线垂直；氦气流方向、电子束流方向和样品靶托架取出或***方向三者正交(互成90度)，真空管道内的电子束以垂直于转换靶靶面的方向轰击转换靶产生X射线光子束，照射²²⁶Ra样品靶。如图10所示，真空管道4的一端为真空窗，其中一个电子加速器真空管道的真空窗与转换靶靶盒2的前侧壁相对；另一个电子加速器真空管道的真空窗与转换靶靶盒2的后侧壁相对；真空窗与转换靶靶盒2之间具有间隙，真空窗也可与转换靶靶盒2的侧壁合二为一，如图11所示，其中一个电子加速器真空管道的一端与转换靶靶盒2的前侧壁密封连接；另一个电子加速器真空管道的一端与转换靶靶盒2的后侧壁密封连接。将电子束轰击的转换靶靶盒2的前侧壁和后侧壁的部分定义为靶窗201；靶窗为类凸凹透镜结构，凹陷方向指向转换靶靶盒2内部；且凹陷中心厚度小于边沿厚度；其中凸面为椭球面、球状面(图11a)或平面(图11b)，靶窗中心处最薄，优选0.25-0.5mm厚度。靶窗材料选择耐热、耐蚀合金的铬镍铁合金或因康镍合金(Inconel:镍80％，铬14％，铁6％)以及马氏体时效钢(Maraging steel)等。

如图12，箱体1为方形的壳体，其上侧壁12、下侧壁13、左侧壁14及右侧壁15均开开孔16，开孔16的大小能够保证转换靶靶盒2从箱体1内取出；在上侧壁12、左侧壁14及右侧壁15的开孔位置处均设有气路固定法兰17，在下侧壁13的开孔位置处设有底板法兰18；所有的气路固定法兰17均由两件半法兰构成。结合图8与图9，盲板21的下端面设有端法兰24，端法兰24的法兰孔与转换靶靶盒2截面形状相适配，转换靶靶盒2的一端穿过端法兰24的法兰孔与盲板21固连；且端法兰24位于箱体上侧壁12的气路固定法兰17上端面，并与其固连；箱体左侧壁14及右侧壁15的气路固定法兰17从进气管道22与出气管道23的侧面将其与箱体1固定。为了提高腔体的密封性能，盲板21与端法兰24之间设有密封圈。

如图13所示，进气管道22与出气管道23均包括主管道231及喇叭口232，且喇叭口232的小端为矩形开口。采用氩弧焊把主管道231、喇叭口232、转换靶靶盒2及端法兰24焊接到一起，保证高气压密封性能。其中喇叭口232的大端与主管道231焊接，喇叭口232的小端与气路装配体腔体21左右两侧壁焊接。高压氦气路最大工作压力为2MPa，因此，主管道选择内径为50mm、壁厚为4mm的316L不锈钢管道，可以承受4MPa的压力，保证气冷系统的安全性。高压氦气在2MPa压力时流量为300g/s。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。另外，需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。