具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

溶解靶片的过程应尽量缩短时间，一方面溶靶时间过长会导致目标产品的衰变，造成产率降低，另一方面应尽量缩短操作放射性物质的时间。现有的溶解靶片方法中，为了保证溶解效率，需要在相对开放的环境下手工操作实现靶片的加热溶解。其中，加热一般为水浴加热，溶解反应产生的副产物氢气能实现鼓泡搅拌，在通风状态下不会出现氢气和酸气聚集。但是，手工操作以及相对开放式操作的缺点也是显而易见的，一方面既会对操作人员造成伤害，又会对操作环境造成污染和腐蚀，另一方面会容易引入环境的杂质降低目标产品的质量。

本发明第一方面实施例提供了一种加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置，请参阅图1至图2，包括溶解槽组件、加热组件以及升降组件。

溶解槽组件内构造出溶解槽，用于放置靶片以及溶靶液，在溶靶结束后回收溶解槽内的反应溶液以及靶片。

溶解槽组件包括溶解槽底座11以及溶解槽上盖12，溶解槽底座11与溶解槽上盖12平行设置。溶解槽底座11上靠近溶解槽上盖12的一侧向内凹陷形成第一凹槽111，溶解槽上盖12上与第一凹槽111对应的位置向内凹陷形成第二凹槽121。溶解槽上盖12设置于上方，溶解槽底座11设置于下方。

第一凹槽111与第二凹槽121扣合后形成溶解槽，第一凹槽111与第二凹槽121远离时，用于放置或取出靶片。

第二凹槽121的底部设置有贯通于溶解槽上盖12的液体孔122和气体孔123，液体孔122内插设有导管124。

使用时，在导管124处加注溶靶液，并通过导管124吸取溶靶后的反应溶液。溶靶时，在气体孔123处收集反应时产生的废气，烘干溶解槽时，还可以在气体孔123处通气，使溶解槽和靶片快速烘干。

加热组件用于加热靶片以及溶靶液，以促进溶靶反应的快速发生。加热组件放置在第一凹槽111内，加热组件靠近第二凹槽121的一侧构造出平面。

使用时，靶片组件放置在加热组件的平面上，靶片组件包括靶片以及套设在靶片边缘处的密封垫。第二凹槽121的内壁底部扣合于密封垫，第二凹槽121、密封垫以及靶片构成密闭的容纳空间。在此容纳空间内加注溶靶液，在一定的温度下进行溶靶反应。

升降组件连接于溶解槽上盖12，用于驱动溶解槽上盖12进行位置状态切换，位置状态包括第一位置状态和第二位置状态。

在第一位置状态下，第二凹槽121扣合于溶解槽底座11，即第二凹槽121的内壁底部抵接于靶片组件的密封垫。

在第二位置状态下，第二凹槽121与溶解槽底座11之间具有间隔，用于放置以及取出靶片组件。

由上述可知，溶解槽底座11与溶解槽上盖12之间构造出溶解槽，加热组件放置在第一凹槽111内，靶片组件放置在加热组件的平面上。升降组件驱动溶解槽上盖12，使第二凹槽121的内壁底端抵接于靶片组件的密封垫。密封垫、靶片以及第二凹槽121构成溶靶液的容纳空间，通过液体孔122向容纳空间内注入溶靶液。气体孔123用于收集溶靶时产生的废气，将废气统一注入碱处理瓶，避免废气泄露污染空气或者对操作人员造成损伤。溶靶反应结束后，通过导管124吸取溶解槽内的反应溶液，加注超纯水进行清洗，将清洗后的液体统一收集。对清洗后的溶解槽以及靶片进行烘干，烘干后取出靶片组件。

溶靶过程的各个环节均可自动化完成，废气集中处理，操作人员不必直接接触溶靶装置以及靶片，减少了放射性物质以及废气对操作人员造成的伤害和对操作环境造成的污染和腐蚀。

溶解槽上盖12的第二凹槽121直接接触溶靶液以及靶片组件，溶靶液具有较强的酸性和氧化性，靶片组件具有放射性。

根据本发明的一个实施例，第二凹槽121的内壁上设置有内胆125，内胆125选用具有抗氧化、抗酸性以及抗辐射的材料制作，避免了第二凹槽121或者溶解槽上盖12直接接触溶靶液或者靶片组件。

在一项实施例中，内胆125采用PEEK材料制作。

在一项实施例中，整个溶解槽上盖12均采用抗氧化、抗酸性以及抗辐射的材料制作。

在一项实施例中，为了使内胆125与靶片组件抵接良好，内胆125靠近加热组件的一端向外凸出形成凸台1251，凸台1251伸出第二凹槽121的底部边缘。

使用时，升降组件驱动溶解槽上盖12靠近溶解槽底座11，凸台1251抵接于靶片组件的密封垫，形成密闭的溶靶空间。

根据本发明的一个实施例，升降组件包括底板31、顶板32以及侧板33。

底板31和顶板32平行设置，侧板33连接于底板31和顶板32的同侧，底板31和顶板32之间具有一定的间距。溶解槽底座11安装在底板31上，位于底板31上靠近顶板32的一侧。溶解槽上盖12设置在溶解槽底座11和顶板32之间的位置，溶解槽上盖12和顶板32之间设置有驱动机构34。

使用时，底板31用于固定溶解槽底座11，驱动机构34使溶解槽上盖12靠近或者远离溶解槽底座11，升降组件可以确保溶解槽底座11和溶解槽上盖12之间的位置稳定性和精确性。

在一项实施例中，驱动机构34为气缸，气缸包括气缸本体和活动端。气缸本体连接于顶板32，活动端连接于溶解槽上盖12。

气缸本体设置于顶板32的上方时，顶板32上还设置有通孔，活动端插接在通孔内，活动端的端部连接于溶解槽上盖12。

顶板32上与液体孔122对应的位置设置有液体流通孔，顶板32上与气体孔123对应的位置设置有气体流通孔，以实现液体与气体的流通。

根据本发明的一个实施例，溶解槽底座11和溶解槽上盖12之间设置有缓冲件112，缓冲件112可以减缓靶片组件上来自升降组件的压力，避免靶片组件在外力作用下产生形变或者损伤。

在一项实施例中，缓冲件112的数量为四个，均匀分布在溶解槽底座11的四个角落。

在切换至第一位置状态时，缓冲件112可以减小应力差，确保扣合精度，确保溶解槽底座11和溶解槽上盖12之间的位置稳定性和精确性。与此同时，缓冲件112还可以缓解靶片组件上来自升降组件的压力，避免靶片出现损伤或者变形。

在切换至第二位置状态下，缓冲件112在自身液压或/和弹簧的作用下弹性复位，内部压力释放，顶开溶解槽上盖12，方便靶片组件的放入和取出。

在一项实施例中，缓冲件112为液压缓冲器，液压缓冲器依靠液压阻尼对作用在其上的物体进行缓冲减速至停止，起到一定程度的保护作用，可以在工作过程中防止硬性碰撞导致机构损坏。液压缓冲器在自身液压和弹簧的双重弹性作用下使其弹性复位，内部压力释放，顶开装置的溶解槽上盖12。

根据本发明的一个实施例，加热组件包括加热板21和加热棒22。加热板21内设置有加热孔，加热棒22插设在加热孔内。加热孔的数量可以为多个，均匀分布在加热板21内，使加热板21各处温度保持均匀平衡。

使用时，加热棒22连接于控制电路，可以远程调整加热板21上的温度，进而调节靶片溶解时的速率。

在一项实施例中，加热组件上还设置有温度传感器23。温度传感器23用于监测加热组件处的温度，及时反馈加热组件的温度，以便于精确控制。

根据本发明的一个实施例，靶片组件烘干后需要取出，为了避免操作人员直接接触靶片组件，加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置还包括顶出组件4。

在一项实施例中，顶出组件4安装在侧板33上。顶出组件4包括顶出气缸41和顶杆42，顶杆42连接于顶出气缸41。

溶解槽底座11上位于侧板33和第一凹槽111之间的位置设置有顶出孔，顶出孔的孔底与加热组件的平面平齐。溶解槽底座11上位于第一凹槽111与远离侧板33的一侧之间的位置设置有缺口，缺口的底面与加热组件的平面平齐或者不高于加热组件的平面。

在加热组件包括加热板21的情况下，顶出孔的孔底以及缺口的底面与加热板21的板面平齐。

使用时，顶出气缸41推动顶杆42向前运动，顶杆42在加热组件的平面处接触靶片组件，将靶片组件从缺口处推出。顶出组件4工作时，可以通过远程控制，避免了操作人员直接接触靶片组件，减少了放射性危险。

根据本发明第二方面实施例提供的加速器放射性核素固体靶自动溶靶方法，可以适用于⁵⁷Co、⁶⁴Cu、⁶⁷Ga、⁶⁸Ge、¹⁰⁹Cd、¹¹¹In等多种核素的溶靶过程，应用范围广泛。请参阅图3至图4，包括以下步骤：

S1、将靶片和溶靶液放入溶解槽内，在第一温度条件下持续通气搅拌并收集溶靶过程中的废气。

S2、经过第一时间间隔后收集反应溶液，使用超纯水冲洗靶片和溶解槽并收集冲洗后的液体。

S3、在第二温度条件下烘干溶解槽和靶片，烘干过程中向溶解槽内持续通气并收集经过溶解槽的气体，将靶片取出并收集。

可以理解的是，将靶片组件放入溶解槽内，向溶解槽内注入溶靶液。溶靶液的选择与靶片的材质相关，可以选择硝酸溶液或者盐酸溶液与过氧化氢溶液的混合溶液。溶靶时的温度与靶片材质以及选用的溶靶液相关，促进溶靶反应的发生。

为了使溶靶过程中溶靶液与靶片充分接触，需要对溶靶液进行搅拌。

在一项实施例中，溶解槽处于真空状态，利用反应产生的氢气鼓泡对溶靶液进行搅拌。

在另一项实施例中，向溶靶液内注入气体，通过气体鼓泡搅拌。

反应过程中会产生氢气、酸气等废气，废气统一收集后通入碱处理瓶，避免废气对环境造成污染，也可以减少对操作人员的损伤。

溶靶过程控制在3-10分钟，溶靶结束后收集溶解槽内的反应溶液。

收集完反应溶液后，溶解槽以及靶片上仍旧沾有反应产物，该部分反应产物具有放射性。需要将反应产物充分收集利用，以增加生产效率。

收集完溶解槽内的反应溶液后，通过超纯水对溶解槽以及靶片组件进行清洗，将清洗后的液体统一收集进反应溶液中。

溶解槽以及靶片清洗结束后，需要清理加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置。烘干溶解槽以及靶片，在烘干过程中持续通气。经过溶解槽的气体统一收集至碱处理瓶，避免泄露。然后，将靶片组件取出并收集。

为了缩短溶靶时间，减少溶靶液与靶片在溶解槽内的升温过程所占用的时间，将靶片和溶靶液放入溶解槽内之前还包括以下步骤：

S10、对溶解槽进行真空度检测并预热至初始温度。

可以理解的是，在放入靶片之前对溶解槽进行预热，可以降低靶片在溶解槽内的升温过程所占用的时间。靶片与溶靶液放入溶解槽之后，在预热温度下快速升温至第一温度，节省了溶靶的时间。

在放入靶片之前对溶解槽进行真空度检测，真空度在0至-30kpa之间，可以检测溶解槽的密封性，避免溶靶过程中出现泄漏，杜绝了放射性泄漏对环境和操作人员的影响。

以下结合两个实施例阐述加速器放射性核素固体靶自动溶靶方法的操作过程：

实施例一

放射性¹¹¹In核素经由以铜靶片为基底，在铜基底上镀镉后经回旋加速器粒子轰击后发生¹¹²Cd(p,2n)¹¹¹In核反应生成。

步骤1、检查溶靶装置的完整性，使操作软件处于待装入靶片组件的状态，将靶片放入溶解槽中。

步骤2、对溶解槽进行真空度检测，确保反应时无气体泄漏。

步骤3、抽取4-9mol/L的硝酸溶液作为溶靶液，溶靶温度控制在18-25摄氏度。溶靶过程中，溶靶槽内处于真空状态，利用反应产生的氢气对反应溶液进行搅拌，增加反应效率。反应过程中产生的气体通入碱处理瓶，进行废气的回收处理。

步骤4、溶靶3-10分钟之后收集反应溶液，使用5mL超纯水冲洗靶片和溶解槽，将冲洗后的液体回收至反应溶液中，避免放射性核素的流失。

步骤5、在80-120摄氏度下烘干溶解槽和靶片，烘干时间持续3-10min，在烘干过程中向溶解槽内持续通气，并将经过溶解槽的气体收集至碱处理瓶，进行废气的回收处理。最后，将靶片从溶解槽内取出。

实施例二

靶片为铜基底，在铜基底上镀金后再镀镍，镍镀层经回旋加速器产生的粒子进行轰击后发生⁶⁴Ni(p,n)⁶⁴Cu核反应。

步骤1、检查溶靶装置的完整性，使操作软件处于待装入靶片组件的状态，将靶片放入溶解槽中。

步骤2、对溶解槽进行真空度检测，确保反应时无气体泄漏。然后，对溶解槽进行预热，预热温度控制在80摄氏度。

步骤3、用5mol/L的盐酸溶液与过氧化氢溶液配置溶靶液，溶靶温度控制在100摄氏度。溶靶过程中，溶靶槽内处于真空状态，利用反应产生的氢气对反应溶液进行搅拌，增加反应效率。反应过程中产生的气体通入碱处理瓶，进行废气的回收处理。

步骤4、溶靶5分钟之后收集反应溶液，使用5mL超纯水冲洗靶片和溶解槽，将冲洗后的液体回收至反应溶液中，避免放射性核素的流失。

步骤5、在100摄氏度下烘干溶解槽和靶片，烘干时间持续5min，在烘干过程中向溶解槽内持续通气，并将经过溶解槽的气体收集至碱处理瓶，进行废气的回收处理。最后，将靶片从溶解槽内取出。

综上所述，本发明实施例提供的加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置及方法，加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置包括溶解槽组件、加热组件和升降组件。溶解槽组件的溶解槽底座构造出第一凹槽，溶解槽上盖构造出第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽扣合后形成溶解槽。加热组件设置在第一凹槽内，加热组件靠近第二凹槽的一侧形成平面，用于放置靶片。第二凹槽的底部设置有液体孔和气体孔，用于输送溶靶液以及气体。升降组件连接于溶解槽上盖，用于控制溶解槽上盖靠近或者远离溶解槽底座。使用时，靶片放置在加热组件的平面上，第二凹槽抵接于靶片的边缘形成密闭的溶靶环境，溶靶液的加入以及反应溶液的收集可以通过液体孔进行，反应中产生的废气通过气体孔统一收集处理。靶片溶解后，向液体孔内注入超纯水对溶解槽和靶片进行冲洗。通过加热组件、液体孔以及气体孔协同工作，对溶解槽和靶片进行烘干。溶靶过程的各个环节均可自动化完成，废气可以集中处理，操作人员不必直接接触溶靶装置以及靶片，减少了放射性物质以及废气对操作人员造成的伤害和对操作环境造成的污染和腐蚀。

在第二凹槽内设置内胆的情况下，增加了加速器放射性核素固体靶自动溶靶装置的抗氧化、抗酸性以及抗辐射性能，增加了装置的使用寿命。

在升降组件包括底板、顶板、侧板以及驱动机构的情况下，可以确保第二凹槽与靶片组件之间位置的精确性和稳定性。

在溶解槽底座和溶解槽上盖之间设置有缓冲件的情况下，缓冲件依靠阻尼对作用在其上的物体进行缓冲减速至停止，起到一定程度的保护作用，可以在工作过程中防止硬性碰撞导致机构损坏。

在加热组件上设置有温度传感器的情况下，温度传感器用于监测加热组件处的温度，及时反馈加热组件的温度，以便于精确控制。

在侧板上安装顶出组件的情况下，顶出气缸推动顶杆向前运动，顶杆在加热组件的平面处接触靶片组件，将靶片组件从缺口处推出。顶出组件工作时，可以通过远程控制，避免了操作人员直接接触靶片组件，减少了放射性危险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。