사이클로트론 및 동위원소 생산 시스템

사이클로트론 및 동위원소 생산 시스템{ISOTOPE PRODUCTION SYSTEM AND CYCLOTRON HAVING A MAGNET YOKE WITH A PUMP ACCEPTANCE CAVITY}

본원은, 본원과 동시에 출원되고 본원 명세서에서 전체적으로 참조에 의해 통합되는 특허출원으로서, 변호사 정리 번호(Attorney Docket No.)가 236099(553-1442US)이고 발명의 명칭이 "ISOTOPE PRODUCTION SYSTEM AND CYCLOTRON HAVING REDUCED MAGNETIC STRAY FIELDS"인 특허출원 및 변호사 정리 번호가 236102(553-1444US)이고 발명의 명칭이 "ISOTOPE PRODUCTION SYSTEM AND CYCLOTRON"인 특허출원에 개시된 청구대상과 관련된 청구대상을 포함한다.

본 발명의 실시예는 개략적으로 사이클로트론에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 방사성 동위원소를 생산하는데 사용되는 사이클로트론에 관한 것이다.

방사성 동위원소[방사성 핵종이라고도 함]는 의학적 치료, 이미징 및 연구 분야의 몇몇 용도뿐만 아니라 의료와 관련되지 않은 다른 용도에서도 이용된다. 방사성 동위원소를 생산하는 시스템은 통상적으로 사이클로트론과 같은 입자 가속기를 포함하고, 그러한 입자 가속기는 대전된 입자의 비임을 가속하고 그리고 그 비임을 타겟 물질로 지향시켜서 동위원소를 생성한다. 사이클로트론은 전기장 및 자기장을 이용하여 가속 챔버 내의 나선형 궤도를 따라서 입자를 가속하고 안내한다. 사이클로트론이 이용될 때, 가속된 입자와 상호작용할 수 있는 바람직하지 못한 가스 입자를 제거하기 위해서 가속 챔버를 배기한다. 예를 들어, 가속된 입자가 음의 수소 이온(H-)일 때, 가속 챔버 내의 수소 가스 분자(H ₂ ) 또는 물 분자가 수소 이온으로부터 약하게 결합된 전자를 분리할 수 있다. 이러한 전자가 이온으로부터 분리될 때, 그 이온은 중성 입자가 되어 가속 챔버 내의 전기장 및 자기장에 의해서 더 이상 영향을 받지 않게 된다. 중성 입자는 비가역적으로 손실되며, 또한 가속 챔버 내에서 바람직하지 못한 다른 반응을 유발할 수도 있다.

가속 챔버의 배기된 상태를 유지하기 위해서, 사이클로트론은 챔버에 유체적으로 연결된(fluidicly coupled) 진공 시스템을 이용한다. 그러나, 통상적인 진공 시스템은 바람직하지 못한 품질 및 성질을 가질 수도 있다. 예를 들어, 통상적인 진공 시스템은 크고 그리고 넓은 공간을 필요로 할 수 있다. 이는, 특히 최초에 대형 시스템을 이용하도록 디자인되지 않은 병원 내에서 사이클로트론 및 진공 시스템이 사용되어야 하는 경우에, 문제가 될 수 있다. 또한, 현존하는 진공 시스템은 통상적으로 몇 가지 상호 연결된 구성요소들, 예를 들어 복수의 펌프(여러 가지 타입의 펌프들을 포함), 밸브, 파이프, 및 클램프를 포함한다. 진공 시스템을 효율적으로 작동하기 위해서, (예컨대, 센서 및 게이지를 통해) 각 구성요소를 모니터링하고 그리고 이들 구성요소 중 일부를 개별적으로 제어할 필요가 있을 수도 있다. 또한, 몇 개의 상호연결된 구성요소들이 포함되는 경우에, 손상된 또는 마모된 부분들로 인해서 누설이 발생될 수 있는 보다 많은 인터페이스 또는 영역이 존재할 수도 있다. 이는 진공 시스템의 고비용 및 시간-소모적 유지보수를 유발할 수도 있다.

전술한 내용 이외에, 복잡한 진공 시스템은 냉각 서브시스템을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 공지된 진공 시스템에서, 몇 개의 확산 펌프가 가속 챔버에 유체적으로 연결된다. 확산 펌프는, 오일을 끓여서 증기로 만들고 그 증기를 제트 조립체를 통하도록 지향시키는 것에 의해 진공을 생성하기 위해서 작동 유체(예를 들어, 오일)를 이용한다. 그러나, 그 과정에서 발생된 대량의 열은 오일을 응축시키고 회수하기 위해서 진공 시스템으로부터 제거되어야만 한다. 냉각 서브시스템은 진공 시스템을 보다 더 복잡하게 만든다.

따라서, 가속 챔버로부터 바람직하지 못한 가스 입자를 제거하는 개선된 진공 시스템이 요구되고 있다. 또한, 공지된 진공 시스템보다 적은 공간을 필요로 하고, 적은 유지보수를 필요로 하며, 덜 복잡하고, 또는 저렴한 진공 시스템이 요구되고 있다.

일 실시예에 따르면, 자기장을 생성하여 대전 입자를 희망 경로를 따라 지향시키는 자석 조립체를 포함하는 사이클로트론이 제공된다. 사이클로트론은 또한 가속 챔버를 둘러싸는 요크 본체를 구비한 자석 요크를 포함한다. 자석 조립체는 요크 본체 내에 위치된다. 요크 본체는 가속 챔버에 유체적으로 연결된 펌프 수용(pump acceptance; PA) 공동을 형성한다. 사이클로트론은 또한 가속 챔버 내에 진공을 도입하도록 구성된 진공 펌프를 포함한다. 진공 펌프는 PA 공동 내에 위치된다.

다른 실시예에 따르면, 동위원소 생산 시스템이 제공된다. 그러한 시스템은, 자기장을 생성하여 대전 입자를 희망 경로를 따라 지향시키는 자석 조립체를 포함한다. 또한, 그러한 시스템은 가속 챔버를 둘러싸는 요크 본체를 구비하는 자석 요크를 포함한다. 자석 조립체는 요크 본체 내에 위치된다. 요크 본체는 가속 챔버에 유체적으로 연결된 펌프 수용(PA) 공동을 형성한다. 시스템은 또한 요크 본체 내의 PA 공동에 연결된 진공 펌프를 포함한다. 진공 펌프는 가속 챔버 내에 진공을 도입하도록 구성된다. 또한, 시스템은 동위원소의 생성을 위해서 대전 입자를 수용하도록 위치된 타겟 시스템을 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 요크 본체를 구비하는 자석 요크를 포함하는 사이클로트론이 제공된다. 요크 본체는 요크 본체의 중간 평면을 가로질러 서로 대향되게 위치되는 한쌍의 폴(poles)을 포함한다. 폴들은, 대전 입자가 희망 경로를 따라 지향되는 제 1 공간 영역을 이들 폴 사이에 구비한다. 사이클로트론은 또한 중간 평면을 가로질러 서로 대향되게 요크 본체 내에 위치된 한쌍의 자석 코일을 포함한다. 각각의 자석 코일은 대응하는 폴을 둘러싼다. 자석 코일들은 제 1 공간 영역을 둘러싸는 제 2 공간 영역을 이들 자석 코일 사이에 구비한다. 제 1 및 제 2 공간 영역은 자석 요크의 가속 챔버를 공동으로(collectively) 형성한다. 또한, 사이클로트론은, 가속 챔버에 유체적으로 연결되고 제 1 및 제 2 공간 영역 내에 진공을 유지하도록 구성되는 진공 펌프를 포함한다.

도 1은 일 실시예에 따라 형성된 동위원소 생산 시스템의 블록도,
도 2는 일 실시예에 따라 형성된 사이클로트론의 측면도,
도 3은 도 2에 도시된 사이클로트론의 바닥 부분의 측면도,
도 4는 도 2에 도시된 사이클로트론과 함께 사용될 수 있는 터보분자 펌프의 측면도,
도 5는 도 2에 도시된 사이클로트론과 함께 사용될 수 있는 요크 본체의 일부의 사시도,
도 6은 도 2에 도시된 사이클로트론과 함께 사용될 수 있는 자석 및 요크 조립체의 평면도,
도 7은 다른 실시예에 따라 형성된 동위원소 생산 시스템의 사시도,
도 8은 도 6에 도시된 동위원소 생산 시스템과 함께 사용될 수 있는 다른 실시예에 따라 형성된 사이클로트론의 측면도.

도 1은 일 실시예에 따라 형성된 동위원소 생산 시스템(100)의 블록도이다. 그러한 시스템(100)은 사이클로트론(102)을 포함하고, 그러한 사이클로트론은 이온 소스(ion source) 시스템(104), 전기장 시스템(106), 자기장 시스템(108) 및 진공 시스템(110)을 포함하는 몇 개의 서브시스템을 구비한다. 사이클로트론(102)의 사용 중에, 대전 입자가 이온 소스 시스템(104)을 통해서 사이클로트론(102) 내로 주입되거나 또는 그 내부에 배치된다. 자기장 시스템(108) 및 전기장 시스템(106)은 대전 입자의 입자 비임(112)을 생산함에 있어서 서로 협력하는 각각의 장(field)을 생성한다. 대전 입자는 소정 경로를 따라서 사이클로트론(102) 내에서 가속되고 안내된다. 시스템(100)은 또한 타겟 물질(116)을 포함하는 타겟 시스템(114)과, 추출 시스템(115)을 구비한다.

동위원소를 생성하기 위해서, 입자 비임(112)이 사이클로트론(102)에 의해서 추출 시스템(115)을 통해서 비임 전달 경로(117)를 따라서 그리고 타겟 시스템(114) 내로 지향되고, 그에 따라 입자 비임(112)이 대응하는 타겟 구역(120)에 위치되는 타겟 물질(116)로 입사된다. 시스템(100)이 다중 타겟 구역(120A-C)을 가질 수 있고, 그곳에는 독립적인 타겟 물질(116A-C)이 위치된다. 입자 비임(112)이 다른 타겟 물질(116)로 입사되도록, 이동 장치 또는 시스템(도시하지 않음)을 이용하여 입자 비임(112)에 대해서 타겟 구역(120A-C)을 이동시킬 수도 있다. 진공은 이동 프로세스 동안에도 유지될 수도 있다. 선택적으로, 사이클로트론(102) 및 추출 시스템(115)이 입자 비임(112)을 하나의 경로만을 따라서 지향시키지 않고, 입자 비임(112)을 각각의 서로 다른 타겟 구역(120A-C)에 대한 특유의 경로를 따라서 지향시킬 수도 있다.

동위원소 생산 시스템 및/또는 전술한 하나 또는 둘 이상의 서브시스템을 구비하는 사이클로트론(102)의 예가 미국 특허 제 6,392,246 호, 제 6,417,634 호, 제 6,433,495 호 및 제 7,122,966 호와, 미국 특허 출원 공보 제 2005/0283199 호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 본원 명세서에서 전체로서 참조에 의해 포함된다. 추가적인 예가 미국 특허 제 5,521,469 호 및 제 6,057,655 호와, 미국 특허출원 공보 제 2008/0067413 호 및 제 2008/0258653 호에도 기재되어 있으며, 이들 모두는 본원 명세서에서 전체로서 참조에 의해 포함된다.

시스템(100)은 의학적 치료, 이미징 및 연구 분야의 몇몇 용도뿐만 아니라 과학적 연구 또는 분석과 같이 의료와 관련되지 않은 다른 용도에서도 이용될 수 있는 방사성 동위원소(방사성 핵종이라고도 함)를 생산하도록 구성된다. 핵의학(Nuclear Medicine ;NM) 이미징 또는 양전자방출단층촬영(positron emission tomography; PET) 이미징과 같은 의료 목적을 위해서 사용될 때, 방사성 동위원소는 또한 트레이서(tracer)라고 지칭될 수 있다. 예로서, 시스템(100)은 액체 형태의 ¹⁸ F ^- 동위원소, CO ₂ 로서의 ¹¹ C 동위원소, 그리고 NH ₃ 로서의 ¹³ N 동위원소를 제조하기 위한 양자를 생성할 수도 있다. 이러한 동위원소를 만들기 위해서 이용되는 타겟 물질(116)은 부화된(enriched) ¹⁸ O 물, 천연 ¹⁴ N ₂ 가스, 및 ¹⁶ O-물일 수 있다. 시스템(100)은 또한 ¹⁵ O 가스(산소, 이산화탄소 및 일산화탄소) 그리고 ¹⁵ O 표지수(labeled water)를 생산하기 위해서 중양자(deuteron)를 생성할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 시스템(100)은 ¹ H ^- 기술을 이용하고 그리고 약 10-30μA의 비임 전류로 대전 입자를 낮은 에너지(예를 들어, 약 7.8MeV)로 만든다. 그러한 실시예에서, 음의 수소 이온이 가속되고 그리고 사이클로트론(102)을 통해서 그리고 추출 시스템(115) 내로 안내된다. 음의 수소 이온은 추출 시스템(115)의 스트리핑 포일(stripping foil)(도시하지 않음)을 타격할 것이고, 그에 따라 전자 쌍을 제거하여 입자를 양의 이온 즉, ¹ H ⁺ 로 만든다. 그러나, 다른 실시예에서, 대전 입자가 ¹ H ⁺ , ² H ⁺ 및 ³ He ⁺ 와 같은 양의 이온일 수 있다. 그러한 다른 실시예에서, 추출 시스템(115)은 입자 비임을 타겟 물질(116)을 향해서 안내하는 전기장을 생성하는 정전기 편향장치를 포함할 수 있다.

시스템(100)은 냉각 시스템(122)을 포함할 수 있고, 그러한 냉각 시스템은 각 구성요소에서 발생된 열을 흡수하기 위해서 여러 시스템의 다양한 구성요소들로 냉각 또는 작동 유체를 이송한다. 시스템(100)은 또한 여러 시스템 및 구성요소들의 운전을 제어하기 위해서 기술자가 이용할 수 있는 제어 시스템(118)을 포함할 수 있다. 제어 시스템(118)은 사이클로트론(102) 및 타겟 시스템(114)에 근접하여 위치되는 또는 원격지에 위치되는 하나 또는 둘 이상의 사용자-인터페이스를 포함할 수도 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 시스템(100)은 또한 사이클로트론(102) 및 타겟 시스템(114)을 위한 하나 또는 둘 이상의 방사능 차폐부를 포함할 수도 있다.

시스템(100)은 동위원소를 의료 이미징 또는 치료에 사용하기 위한 개별적인 선량(doses)과 같은 소정의 양 또는 배치(batch)로 생산할 수도 있다. 전술한 예시적인 동위원소 형태(forms)를 위한 시스템(100)의 생산 용량은 ¹⁸ F ^- 의 경우에 20μA에서 약 10분 미만 동안 50mCi일 수 있으며, ¹¹ CO ₂ 의 경우에 30μA에서 약 30분 동안 300mCi, 그리고 ¹³ NH ₃ 의 경우에 20μA에서 약 10분 미만 동안 100mCi일 수 있다.

또한, 시스템(100)은 공지된 동위원소 생산 시스템에 대해서 감소된 공간을 이용할 것이며, 그에 따라 시스템(100)은 한정된 공간 내에서 유지될 수 있는 크기, 형상 및 중량을 가질 수도 있다. 예를 들어, 시스템(100)은, 병원이나 임상 환경과 같이, 본래 입자 가속기를 위해서 건축되지 않은 현존 실내 공간 내에 설비될 수도 있다. 그와 같은 경우에, 사이클로트론(102), 추출 시스템(115), 타겟 시스템(114) 및 냉각 시스템(122) 중 하나 또는 둘 이상의 구성요소가 한정된 공간 내에 설치될 수 있는 크기 및 형상을 갖는 일반적인 하우징(124) 내에 유지될 수도 있다. 하나의 예로서, 하우징(124)이 이용하는 전체 부피가 2m ³ 일 수 있다. 하우징(124)의 가능한 치수는 2.2m의 최대 폭, 1.7m의 최대 높이, 및 1.2m의 최대 깊이를 포함할 수도 있다. 하우징 및 시스템의 조합된 중량은 약 10000㎏일 수도 있다. 하우징(124)은 폴리우레탄(PE) 및 납으로 제조될 수 있으며, 사이클로트론(102)으로부터의 중성자 플럭스 및 감마선을 저감시킬 수 있는 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(124)은 중성자 플럭스를 감쇠시키는 하우징(124)의 소정 부분을 따라서 약 100㎜ 이상의 두께[사이클로트론(102)을 둘러싸는 내측 표면과 하우징(124)의 외측 표면 사이에서 측정됨]를 가질 수도 있다.

시스템(100)은 대전 입자를 소정 에너지 레벨까지 가속하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본원 명세서에 기재된 몇몇 실시예는 대전 입자를 약 18MeV 이하의 에너지로 가속한다. 다른 실시예에서, 시스템(100)은 대전 입자를 약 16.5MeV 이하의 에너지로 가속한다. 특별한 실시예에서, 시스템(100)은 대전 입자를 약 9.6MeV 이하의 에너지로 가속한다. 특별한 실시예에서, 시스템(100)은 대전 입자를 약 7.8MeV 이하의 에너지로 가속한다.

도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따라서 형성된 사이클로트론(200)의 측면도를 도시한다. 사이클로트론(200)은 가속 챔버(206)를 둘러싸는 요크 본체(204)를 구비하는 자석 요크(202)를 포함한다. 요크 본체(204)는 두께(T ₁ )를 사이에 둔 대향 측면(208 및 210)을 구비하고 그리고 또한 길이(L)를 사이에 둔 상단부 및 하단부(212 및 214)를 구비한다. 요크 본체(204)는 측면(208 및 210)을 상단부 및 하단부(212 및 214)에 결합하는 전이 영역 또는 모서리(216-219)를 포함할 수도 있다. 보다 구체적으로, 상단부(212)는 모서리(216 및 217)에 의해서 각각 측면(208 및 210)에 결합되고, 그리고 하단부는 모서리(219 및 218)에 의해서 각각 측면(210 및 208)에 결합된다. 예시적인 실시예에서, 요크 본체(204)는 실질적으로 원형인 단면을 가지고, 그리고 그와 같은 경우에, 길이(L)는 요크 본체(204)의 직경을 나타낼 것이다. 요크 본체(204)는 철로 제조되며, 사이클로트론(200)이 작동 중일 때 희망하는 자기장을 생성하는 크기 및 형상으로 형성될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 요크 본체(204)는 대향하는 요크 섹션(228 및 230)으로 분할될 수도 있는데, 이들 요크 섹션(228 및 230) 사이에 가속 챔버(206)가 형성된다. 요크 섹션(228 및 230)은 자석 요크(202)의 중간 평면(232)을 따라서 서로 인접하게 위치되도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 사이클로트론(200)은, 중간 평면(232)이 수평 플랫폼(220)에 대해 수직으로 연장되도록 (중력에 관하여) 수직으로 배향될 수도 있다. 플랫폼(220)은 사이클로트론(200)의 중량을 지지하도록 구성되며, 예컨대 실내의 바닥 또는 시멘트 슬라브일 수도 있다. 사이클로트론(200)은 요크 섹션(228)과 요크 섹션(230)[그리고 각각의 대응 측면(208 및 210)] 사이에서 그리고 이들 요크 섹션(228 및 230)을 통해 수평으로 연장되는 중심축(236)을 구비한다. 중심축(236)은 요크 본체(204)의 중심을 통해서 중간 평면(232)에 수직으로 연장된다. 가속 챔버(206)는 중간 평면(232) 및 중심축(236)의 교차부에 위치된 중앙 영역(238)을 구비한다. 몇몇 실시예에서, 중앙 영역(238)은 가속 챔버(206)의 기하학적인 중심에 위치된다. 또한 도시된 바와 같이, 자석 요크(202)는 중심축(236)의 위쪽에서 연장되는 상부 부분(231)과 중심축(236)의 아래쪽에서 연장되는 하부 부분(233)을 포함한다.

요크 섹션(228 및 230)은 폴(248 및 250)을 각각 포함하고, 이들 폴은 가속 챔버(206) 내의 중간 평면(232)을 가로질러 서로 대향한다. 폴(248 및 250)은 폴 갭(G)에 의해서 서로로부터 분리될 수 있다. 폴(248)은 폴 상부(252)를 포함하고 그리고 폴(250)은 폴 상부(252)와 마주하는 폴 상부(254)를 포함한다. 폴(248 및 250) 및 폴 갭(G)은 사이클로트론(200)이 작동중일 때 희망 자기장을 생산하기 위한 크기 및 형상으로 형성된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 폴 갭(G)은 3㎝일 수도 있다.

사이클로트론(200)은 또한 가속 챔버(206) 내에 또는 그에 근접하게 위치된 자석 조립체(260)를 포함한다. 자석 조립체(260)는 폴(248 및 250)과 함께 자기장을 생성하여 희망 경로를 따라서 대전 입자를 지향시키는 것을 용이하게 하도록 구성된다. 자석 조립체(260)는 거리(D ₁ )에서 중간 평면(232)을 가로질러 서로로부터 이격된 대향하는 한쌍의 자석 코일(264 및 266)을 포함한다. 자석 코일(264 및 266)은 예를 들어 구리 합금 저항 코일일 수 있다. 선택적으로, 자석 코일(264 및 266)은 알루미늄 합금일 수 있다. 자석 코일은 실질적으로 원형이고 그리고 중심축(236) 주위로 연장된다. 요크 섹션(228 및 230)은 대응하는 자석 코일(264 및 266)을 각각 수용하는 크기 및 형상을 갖는 자석 코일 공동(268 및 270)을 각각 형성할 수 있다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 사이클로트론(200)은 자석 코일(264 및 266)을 가속 챔버(206)로부터 분리하고 자석 코일(264 및 266)을 정위치에서 유지하는 것을 용이하게 하는 챔버 벽(272 및 274)을 포함할 수 있다.

가속 챔버(206)는, 중심축(236) 주위에 나선 방식으로 둘러싸며 실질적으로 중간 평면(232)을 따라 유지되는 소정 곡선 경로를 따라 ¹ H ^- 이온과 같은 대전 입자가 내부에서 가속될 수 있도록 구성된다. 대전 입자는 초기에 중앙 영역(238)에 근접하여 위치된다. 사이클로트론(200)이 활성화될 때, 대전 입자의 경로가 중심축(236) 주위로 궤도운동 할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 사이클로트론(200)은 등시성(isochronous) 사이클로트론이며, 따라서, 대전 입자의 궤도는 중심축(236) 주위로 만곡된 부분과 그보다 더 직선적인 부분을 갖는다. 그러나, 본원 명세서에 기재된 실시예는 등시성 사이클로트론에 한정되지 않고, 다른 타입의 사이클로트론 및 입자 가속기를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 대전 입자가 중심축(236) 주위로 궤도 운동할 때, 대전 입자가 가속 챔버(206)의 상부 부분(231) 내에서 지면(page) 바깥으로 투사되고 그리고 가속 챔버(206)의 하부 부분(233) 내에서 지면 내로 연장된다. 대전 입자가 중심축(236) 주위로 궤도 운동함에 따라, 대전 입자의 궤도와 중앙 영역(238) 사이에서 연장되는 반경(R)이 증대된다. 대전 입자가 궤도를 따라서 소정 위치에 도달하였을 때, 대전 입자는 추출 시스템(도시하지 않음)을 통해서 또는 그 내부로 그리고 사이클로트론(200)의 바깥으로 지향된다.

가속 챔버(206)는 입자 비임(112)의 형성 전에 그리고 그 도중에 배기 상태가 될 수도 있다. 예를 들어, 입자 비임이 생성되기에 앞서서, 가속 챔버(206)의 압력이 약 1×10 ^-7 밀리바아일 수도 있다. 입자 비임이 활성화될 때 그리고 H ₂ 가스가 중앙 영역(238)에 위치된 이온 소스(도시하지 않음)를 통해서 유동할 때, 가속 챔버(206)의 압력이 약 2×10 ^-5 밀리바아일 수도 있다. 그와 같은 경우에, 사이클로트론(200)이 중간 평면(232)에 근접할 수 있는 진공 펌프(276)를 포함할 수도 있다. 진공 펌프(276)는 요크 본체(204)의 단부(214)로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 부분을 포함할 수도 있다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 진공 펌프(276)는 가속 챔버(206)를 배기하도록 구성된 펌프를 포함할 수도 있다.

몇몇 실시예에서, 요크 섹션(228 및 230)이 서로를 향해서 그리고 서로로부터 이격되도록 이동될 수 있고, 그에 따라 (예를 들어, 수리 또는 유지보수를 위해서) 가속 챔버(206)로 접근할 수 있게 된다. 예를 들어, 요크 섹션(228 및 230)이 요크 섹션(228 및 230)을 따라서 연장되는 힌지(도시하지 않음)에 의해서 결합될 수 있다. 요크 섹션(228 및 230) 중 어느 하나 또는 양자 모두가 힌지의 축선을 중심으로 대응 요크 섹션(들)을 피봇팅시킴으로써 개방될 수도 있다. 다른 예로서, 요크 섹션들 중 하나를 다른 하나로부터 선형으로 이격되도록 측방향으로 이동시킴으로써, 요크 섹션(228 및 230)이 서로 분리될 수도 있다. 그러나, 선택적인 실시예에서, 요크 섹션(228 및 230)은, [예를 들어, 가속 챔버(206)로 연결된 자석 요크(202)의 개구부 또는 홀을 통해서] 가속 챔버(206)로 접근할 때 함께 밀봉된 상태를 유지하거나 또는 일체로 형성될 수도 있다. 선택적인 실시예에서, 요크 본체(204)는 균일하게 분할되지 않은 섹션들을 포함할 수도 있고 및/또는 2개 초과의 섹션을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 요크 본체는 자석 요크(504)와 관련하여 도 8에 도시된 바와 같이 3개의 섹션을 구비할 수 있다.

가속 챔버(206)는, 중간 평면(232)을 따라서 연장되며 중간 평면(232)을 중심으로 실질적으로 대칭되는 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 가속 챔버(206)는 실질적으로 디스크 형상일 수 있고 그리고 폴 상부(252 및 254) 사이에 형성된 내측 공간 영역(241) 및 챔버 벽(272 및 274) 사이에 형성된 외측 공간 영역(243)을 포함한다. 사이클로트론(200)의 작동 중의 입자의 궤도는 공간 영역(241) 내부에 위치될 수도 있다. 가속 챔버(206)는 또한, 진공 펌프(276)로 연결되는 통로(P ₁ )(도 3에 도시됨)와 같이, 공간 영역(243)으로부터 반경방향 외측으로 이격되도록 유도하는 통로를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 요크 본체(204)는 요크 본체(204)의 엔벨로프(envelope; 207)를 형성하는 외부 표면(205)을 구비한다. 엔벨로프(207)는 작은 공동, 절개부(cut-out) 또는 리세스 없이 외부 표면(205)에 의해 형성된 요크 본체(204)의 전체적인 형상과 대략적으로 동일한 형상을 갖는다. 예를 들어, 엔벨로프(207)의 일부가 단부(214)의 외부 표면(205)에 의해서 형성된 평면을 따라서 연장되는 쇄선에 의해서 표시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엔벨로프(207)의 단면은 단부(212 및 214), 모서리(216-219), 및 측면(208 및 210)의 외부 표면(205)에 의해서 형성된 8면 다각형이 된다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 요크 본체(204)는 엔벨로프(207) 내로 침투하는 통로, 절개부, 리세스, 공동 등을 형성할 수도 있다.

또한, 폴(248 및 250)[또는 보다 구체적으로는 폴 상부(252 및 254)]은 이들 폴 사이의 공간 영역(241)에 의해 분리될 수도 있는데, 이 공간 영역(241)에서 대전 입자가 희망 경로를 따라서 지향된다. 자석 코일(264 및 266)은 또한 공간 영역(243)에 의해서 분리될 수도 있다. 특히, 챔버 벽(272 및 274)은 이들 챔버 벽 사이에 공간 영역(243)을 가질 수도 있다. 또한, 공간 영역(243)의 둘레는 벽 표면(354)에 의해서 형성될 수도 있는데, 이 벽 표면(354)은 가속 챔버(206)의 둘레도 형성한다. 벽 표면(354)은 중심축(236)을 중심으로 둘레방향으로 연장될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 공간 영역(241)은 중심축(236)을 따라서 폴 갭(G)(도 3)과 동일한 거리만큼 연장되며, 공간 영역(243)은 중심축(236)을 따라서 거리(D ₁ )만큼 연장된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공간 영역(243)은 중심축(236)을 중심으로 공간 영역(241)을 둘러싼다. 공간 영역(241 및 243)은 공동으로 가속 챔버(206)를 형성할 수도 있다. 따라서, 도시된 실시예에서, 사이클로트론(200)은 공간 영역(241)만을 둘러싸서 사이클로트론의 가속 챔버로서 공간 영역(241)을 형성하는 별도의 탱크 또는 벽을 포함하지 않는다. 보다 구체적으로, 진공 펌프(276)가 공간 영역(243)을 통해서 공간 영역(241)에 유체적으로 연결된다. 공간 영역(241)으로 유입되는 가스가 공간 영역(243)을 통해서 공간 영역(241)으로부터 배기될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 진공 펌프(276)는 공간 영역(243)에 유체적으로 연결되며, 공간 영역(243)에 인접하게 위치된다.

도 3은 사이클로트론(200), 보다 구체적으로는 하부 부분(233)의 확대 측단면도이다. 요크 본체(204)는 가속 챔버(206)로 직접 개방된 진공 포트(278)를 형성할 수도 있다. 진공 펌프(276)는 진공 포트(278)에서 요크 본체(204)에 직접 연결될 수도 있다. 진공 포트(278)는 바람직하지 못한 가스 입자들이 통과하여 유동하도록 하기 위한 진공 펌프(276) 내로의 유입구 또는 개구부를 제공한다. 진공 포트(278)는 [사이클로트론(200)의 치수 및 다른 인자들과 함께] 진공 포트(278)를 통한 가스 입자의 소망하는 전도성(conductance)을 제공하도록 성형될 수도 있다. 예를 들어, 진공 포트(278)는 원형, 정사각형 또는 다른 기하학적 형상을 가질 수 있다.

진공 펌프(276)는 요크 본체(204)에 의해 형성된 펌프 수용(PA) 공동(282) 내에 위치된다. PA 공동(282)은 가속 챔버(206)에 유체적으로 연결되고, 가속 챔버(206)의 공간 영역(243)으로 개방되며, 통로(P ₁ )를 포함할 수 있다. PA 공동(282) 내에 위치되었을 때, 진공 펌프(276)의 적어도 일부가 요크 본체(204)(도 2)의 엔벨로프(207) 내에 위치된다. 진공 펌프(276)는 중간 평면(232)을 따라서 중심축(236) 또는 중앙 영역(238)으로부터 반경방향 외측으로 이격되도록 돌출할 수도 있다. 진공 펌프(276)는 요크 본체(204)의 엔벨로프(207)를 지나서 돌출할 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 예로서, 진공 펌프(276)는 가속 챔버(206)와 플랫폼(220) 사이에 위치될 수도 있다[즉, 진공 펌프(276)가 가속 챔버(206)의 바로 밑에 위치됨]. 다른 실시예에서, 진공 펌프(276)는 또한 다른 위치에서 중간 평면(232)을 따라서 중앙 영역(238)으로부터 반경방향 외측으로 이격되도록 돌출할 수도 있다. 예를 들어, 진공 펌프(276)는 도 2에서 가속 챔버(206)의 위쪽에 또는 그 뒤에 위치될 수도 있다. 선택적인 실시예에서, 진공 펌프(276)는 중심축(236)과 평행한 방향으로 측면(208 및 210) 중 하나로부터 이격되도록 돌출할 수도 있다. 또한, 도 3에 단 하나의 진공 펌프(276)만이 도시되어 있지만, 선택적인 실시예는 복수의 진공 펌프를 포함할 수도 있다. 또한, 요크 본체(204)는 추가적인 PA 공동을 구비할 수도 있다.

진공 펌프(276)는 탱크 벽(280)과 그 내부에 유지되는 진공 또는 펌프 조립체(283)를 포함한다. 탱크 벽(280)은 PA 공동(282) 내에 끼워지는 크기 및 형상으로 형성되며, 펌프 조립체(283)를 그 내부에 유지한다. 예를 들어, 탱크 벽(280)이 사이클로트론(200)으로부터 플랫폼(220)으로 연장될 때, 탱크 벽(280)은 실질적으로 원형인 단면을 가질 수도 있다. 선택적으로, 탱크 벽(280)이 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. 탱크 벽(280)은 펌프 조립체(283)가 효과적으로 작동하기에 충분한 공간을 내부에 제공할 수도 있다. 벽 표면(354)은 개구부(356)를 형성할 수 있고 그리고 요크 섹션(228 및 230)은 포트(278)에 근접한 대응 림 부분(286 및 288)을 형성할 수 있다. 림 부분(286 및 288)은 개구부(356)로부터 포트(278)까지 연장되는 통로(P ₁ )를 형성할 수 있다. 포트(278)는 통로(P ₁ ) 및 가속 챔버(206) 상으로 개방되고 그리고 직경(D ₂ )을 갖는다. 개구부(356)는 직경(D ₅ )을 갖는다. 사이클로트론(200)이 원하는 방사성 동위원소 생성 효율로 작동되도록, 직경(D ₂ ) 및 직경(D ₅ )이 구성될 수 있다. 예를 들어, 직경(D ₂ ) 및 직경(D ₅ )은 폴 갭(G)을 포함하는 가속 챔버(206)의 크기 및 형상, 그리고 펌프 조립체(283)의 작동 전도성(operating conductance)을 기초로 할 수 있다. 특정 예로서, 직경(D ₂ )이 약 250㎜ 내지 약 300㎜일 수 있다.

펌프 조립체(283)는 가속 챔버(206)를 효과적으로 배기하는 하나 또는 둘 이상의 펌핑 장치(284)를 포함할 수 있으며, 그에 따라 사이클로트론(200)이 방사성 동위원소 생성에 있어서 원하는 작동 효율을 가지게 된다. 펌프 조립체(283)는 하나 또는 둘 이상의 모멘텀-전달 타입 펌프, 정 변위(positive displacement) 타입 펌프 및/또는 다른 타입의 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 조립체(283)가 확산 펌프, 이온 펌프, 극저온 펌프, 회전 베인 또는 저진공(roughing) 펌프, 및/또는 터보분자 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 조립체(283)는 복수의 하나의 타입의 펌프 또는 여러 가지 타입을 이용하는 펌프들의 조합을 포함할 수 있다. 펌프 조립체(283)는 또한 전술한 펌프들의 보조 시스템 또는 다른 특징들을 이용하는 하이브리드 펌프를 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 펌프 조립체(283)는 또한 공기를 주변 분위기로 방출할 수 있는 회전 베인 또는 저진공 펌프(285)에 직렬로 유체적으로 연결될 수 있다.

또한, 펌프 조립체(283)는 부가적인 펌프, 탱크 또는 챔버, 도관, 라이너, 환기 밸브를 포함하는 밸브, 게이지, 밀봉부(seals), 오일 및 배출 파이프와 같이 가스 입자를 제거하기 위한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 펌프 조립체(283)는 냉각 시스템을 포함할 수 있고 또는 냉각 시스템에 연결될 수 있다. 또한, 전체 펌프 조립체(283)는 PA 공동(282)[즉, 엔벨로프(207)] 내에 장착될 수 있고, 또는 선택적으로, 구성요소들 중 하나 또는 둘 이상만이 PA 공동(282) 내에 위치될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 펌프 조립체(283)는 적어도 부분적으로 PA 공동(282) 내에 위치되는 하나 이상의 모멘텀-전달 타입 진공 펌프(예를 들어, 확산 펌프, 또는 터보분자 펌프)를 포함한다.

또 도시된 바와 같이, 진공 펌프(276)가 가속 챔버(206) 내의 압력 센서(312)에 통신가능하게 연결될 수 있다. 가속 챔버(206)가 소정 압력에 도달하였을 때, 펌핑 장치(284)가 자동적으로 활성화되거나 또는 자동적으로 차단될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 가속 챔버(206) 또는 PA 공동(282) 내에 부가적인 센서가 있을 수도 있다.

도 4는 진공 펌프(276)(도 2)로서 사용될 수 있는 실시예에 따라 형성된 터보분자 펌프(376)의 측면도이다. 터보분자 펌프(376)는 포트(278)에서 요크 본체(204)에 직접 연결될 수 있다[즉, 요크 본체(204)로부터 PA 공동의 외부로 연장되는 도관 또는 덕트를 통해서 요크 본체(204)에 연결되지 않는다]. 터보분자 펌프(376)는 플랫폼(375) 및 자석 요크의 포트(378) 사이에서 중심축(290)을 따라서 연장될 수 있다. 터보분자 펌프(376)는 회전 팬(305)에 작동적으로 연결된 모터(302)를 포함한다. 회전 팬(305)은 스테이터 블레이드(306) 및 로터 블레이드(304)의 하나 또는 둘 이상의 스테이지를 포함할 수 있다. 각 로터 블레이드(304) 및 스테이터 블레이드(306)가 중심축(290)을 따라서 연장되는 액슬(axle; 291)로부터 반경방향 외측으로 돌출한다. 사용시에, 터보분자 펌프(376)가 압축기와 유사하게 작동한다. 로터 블레이드(304), 스테이터 블레이드(306), 및 액슬(291)이 중심축(290)을 중심으로 회전한다. 통로(P ₂ )를 따라서 유동하는 가스 입자들이 포트(378)를 통해서 터보분자 펌프(376)로 유입되고 그리고 초기에 로터 블레이드(304)의 세트에 의해서 타격된다. 로터 블레이드(304)는 가속 챔버(206)(도 3)와 같은 사이클로트론(200)의 가속 챔버로부터 이격되게 가스 입자를 밀어내도록 성형된다. 스테이터 블레이드(306)는 대응 로터 블레이드(304)에 인접하게 위치되며, 또한 가속 챔버로부터 가스 입자를 이격되도록 밀어낸다. 이러한 프로세스는 로터 블레이드(304) 및 스테이터 블레이드(306)의 나머지 스테이지를 통해서 계속되며, 그에 따라 공기의 유동이 가속 챔버로부터 이격되도록 터보분자 펌프(376)의 바닥 영역(392)을 향해서 이동한다[화살표(F)는 유동 방향을 나타냄]. 가스 입자가 터보분자 펌프(376)의 바닥 영역(392)에 도달하였을 때, 가스 입자가 배출부 또는 도관(308)을 통해서 터보분자 펌프(376)의 외부로 강제될 수도 있다. 배출부(308)는 가속 챔버로부터 제거된 공기를 탱크 벽(380)으로부터 돌출한 출구(310)를 통해서 지향시킨다. 출구(210)는 회전 베인 또는 저진공 펌프(도시하지 않음)에 유체적으로 연결될 수 있다.

도 5는 요크 섹션(228)의 분리된 사시도이고 그리고 폴(248), 코일 공동(268), 및 진공 펌프(276)(도 2)의 포트(278)(도 2)로 연결되는 통로(P ₁ )를 보다 구체적으로 도시한다. 요크 섹션(228)은 도 2에 도시된 길이(L)와 동일한 직경(D ₃ )을 포함하는 실질적으로 원형인 본체를 구비한다. 요크 섹션(228)은 링 부분(321) 내에 형성된 개방-측부형(sided) 공동(320)을 포함한다. 중심축(236)을 중심으로 연장되며 개방-측부형 공동(320)의 둘레를 형성하는 내측 표면(322)을 구비한다. 요크 섹션(228)은 또한 링 부분(321)의 주위로 연장되는 외부 표면(326)을 구비한다. 링 부분(321)의 반경방향 두께(T ₂ )가 내측 및 외측 표면(322 및 326) 사이에 형성된다.

도시된 바와 같이, 폴(248)이 개방-측면형 공동(320) 내에 위치된다. 링 부분(321) 및 폴(248)이 서로 동심적이고 그리고 관통하여 연장되는 중심축(236)을 구비한다. 폴(248) 및 내측 표면(322)은 그 사이에 코일 공동(268)의 적어도 일부를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 요크 섹션(228)은 링 부분(321)을 따라서 그리고 반경방향 라인(237 및 239)에 의해서 형성된 평면에 평행하게 연장되는 정합(mating) 표면(324)을 포함한다. 정합 표면(324)은 요크 섹션(228 및 230)이 중간 평면(232)(도 2)을 따라서 함께 정합될 때 요크 섹션(230)의 대향하는 정합 표면(도시하지 않음)과 정합하도록 구성된다.

또 도시된 바와 같이, 요크 섹션(228)은 통로(P ₁ ) 및 PA 공동(282)(도 3)을 부분적으로 형성하는 요크 리세스(330)를 포함할 수 있다. 요크 섹션(230)이 유사한 형상의 요크 리세스(340)(도 6에 도시됨)를 가질 수 있고, 그에 따라 요크 본체(204)(도 2)가 통로(P ₁ ) 및 PA 공동(282)을 형성한다. 요크 리세스(330)는 요크 본체(204)가 완전히 형성되었을 때 진공 펌프(276)를 수용하도록 성형된다. 예를 들어, 요크 리세스(330)는 직사각형 형상을 가질 수 있고 그리고 중심축(236)을 향해서 요크 섹션(228) 내로 깊이(D ₄ ) 만큼 연장될 수 있는 절개부(341)를 가질 수 있다. 그러한 절개부(341)는 또한 요크 섹션(228)의 원호 부분을 따라서 연장되는 폭(W ₁ )을 가질 수 있다. 요크 섹션(228)은 또한 포트(278)(도 3) 또는 통로(P ₁ )를 부분적으로 형성하는 렛지(ledge) 부분(349)을 형성한다. 렛지 부분(349) 및 절개부(341)를 포함하는 리세스(330)가 사이클로트론(200)(도 2)의 작동 중에 자기장에 영향을 미치지 않도록 하는 또는 영향이 최소한으로 미치도록 하는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 요크 본체(204)가 완전히 형성되었을 때, 요크 섹션(228)의 절개부(341) 및 요크 섹션(230)의 절개부(345)가 조합되어 PA 공동(282), 포트(278), 및 통로(P ₁ )를 형성한다. 그와 같은 경우에, 진공 펌프(276)가 그 내부에 장착될 수 있도록 PA 공동(282)이 입방체 또는 박스형일 수 있고, 그리고 포트(278)가 원형일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, PA 공동(282) 및 포트(278)가 다른 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 입자들과 상호작용할 수 있는 표면(322) 및 임의의 다른 표면의 전부 또는 일부가 구리로 도금된다. 구리-도금형 표면은 다공성 철 표면의 영향을 감소시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 진공 펌프(276)의 내부 표면이 구리 도금을 포함할 수 있다. 구리-도금형 내부 표면은 또한 표면 저항을 줄이도록 구성될 수 있다.

비록 도시되지는 않았지만, 요크 섹션(228)의 반경방향 두께(T ₂ )를 통해 연장되는 부가적인 홀, 개구부, 또는 통로일 수 있다. 예를 들어, 반경방향 두께(T ₂ )를 통해 연장되는 RF 피드-스루(feed-through) 및 기타 전기 연결부가 있을 수 있다. 또한, 입자 비임이 사이클로트론(200)(도 2)을 빠져나오는 비임 출구 채널이 있을 수 있다. 또한, 가속 챔버(206) 내의 구성요소들을 냉각시키기 위해서 냉각 시스템(도시하지 않음)이 반경방향 두께(T ₂ )를 통해 연장되는 도관을 구비할 수 있다.

도시된 실시예에서, 사이클로트론(200)은 등시성 사이클로트론이며, 여기에서 자석 폴(248)의 폴 상부(252)가 힐(hills; 331-334) 및 밸리(336-339)를 포함하는 섹터들의 정렬체(arrangement)를 형성한다. 이하에서 보다 구체적으로 설명하는 바와 같이, 힐(331-334) 및 밸리(336-339)는 폴(250)(도 2)의 대응하는 힐 및 밸리와 상호작용하여 대전 입자의 경로를 포커싱하기 위한 자기장을 생성한다.

도 6은 요크 섹션(230)의 평면도이다. 요크 섹션(230)은 요크 섹션(228)(도 2)과 관련하여 설명된 것과 유사한 구성요소들 및 특징들을 가질 수 있다. 예를 들어, 요크 섹션(230)은 내부에 자석 폴(250)이 위치된 개방-측면형 공동(420)을 형성하는 링 부분(421)을 포함한다. 링 부분(421)은 요크 섹션(228)의 정합 표면(324)(도 5)과 결합하도록 구성된 정합 표면(424)을 포함할 수 있다. 또 도시된 바와 같이, 요크 섹션(230)이 요크 리세스(340)를 포함한다.

폴(250)의 폴 상부(254)가 힐(431-434) 및 밸리(436-439)를 포함한다. 요크 섹션(230)은 또한 폴(250)의 중심(444)을 향해서 그리고 서로를 향해서 반경방향 내측으로 연장되는 무선 주파수(RF) 전극(440 및 442)을 포함한다. RF 전극(440 및 442)은 스템(445 및 447)으로부터 각각 연장되는 중공형 디(dees; 441 및 443)를 각각 포함한다. 디(441 및 443)는 밸리(436 및 438)내에 각각 위치된다. 스템(445 및 447)이 링 부분(421)의 내측 표면(422)에 연결될 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 요크 섹션(230)이 내측 표면(422) 및 폴(250) 주위에 정렬된 복수의 차단(interception) 패널(471-474)을 포함할 수 있다. 차단 패널(471-474)이 가속 챔버(206) 내에서 손실 입자들을 차단하도록 위치된다. 차단 패널(471-474)이 알루미늄을 포함할 수 있다. 요크 섹션(230)은 또한 알루미늄일 수 있는 비임 스크랩퍼(scraper; 481-484)를 포함할 수 있다.

RF 전극(440 및 442)은 도 1과 관련하여 설명한 전기장 시스템(106)과 같은 RF 전극 시스템을 형성할 수 있고, 여기에서 RF 전극(440 및 442)은 가속 챔버(206)(도 2) 내에서 대전 입자를 가속한다. RF 전극(440 및 442)은 서로 협력하고 그리고 소정 주파수(예를 들어, 100 MHz)로 튜닝된 유도 및 용량성 요소들을 포함하는 공진 시스템을 형성한다. RF 전극 시스템은 하나 또는 둘 이상의 증폭기와 통신하는 주파수 발진기를 포함할 수 있는 고주파 발전기(도시하지 않음)를 가질 수 있다. RF 전극 시스템은 RF 전극(440 및 442) 사이에서 교번적인 전기 전위를 생성하고 그에 따라 대전 입자를 가속한다.

도 7은 일 실시예에 따라 형성된 동위원소 제조 시스템의 사시도이다. 시스템(500)은 병원이나 임상 환경에서 사용되도록 구성되고 그리고 시스템(100)(도 1) 및 사이클로트론(200)(도 2-6)과 함께 사용되는 유사한 구성요소들 및 시스템들을 포함할 수 있다. 시스템(500)은 사이클로트론(502) 및 타겟 시스템(514)을 포함할 수 있고, 여기에서 방사성 동위원소가 환자에게 사용하기 위해서 생성된다. 사이클로트론(502)은 가속 챔버(533)를 형성하고, 여기에서, 사이클로트론(502)이 활성화되었을 때 대전 입자가 소정 경로를 따라서 이동한다. 사용될 때, 사이클로트론(502)은 소정의 또는 희망하는 비임 경로(536)를 따라서 대전 입자를 가속하고 그리고 입자들을 타겟 시스템(514)의 타겟 어레이(532) 내로 지향시킨다. 비임 경로(536)는 가속 챔버(553)로부터 타겟 시스템(514) 내로 연장되며 점선으로 표시되어 있다.

도 8은 사이클로트론(502)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 사이클로트론(502)은 사이클로트론(200)(도 2)과 유사한 특징 및 구성요소를 갖는다. 그러나, 사이클로트론(502)은 함께 샌드위치식으로 배치되는 3개의 섹션(528-530)을 포함할 수 있는 자석 요크(504)를 포함한다. 보다 구체적으로, 사이클로트론(502)은 요크 섹션(528 및 530) 사이에 위치된 링 섹션(529)을 포함한다. 링 및 요크 섹션(528-530)이 도시된 바와 같이 함께 적층될 때, 요크 섹션(528 및 530)은 중간 평면(534)을 가로질러 서로 마주하고 그리고 그 내부에 자석 요크(504)의 가속 챔버(506)를 형성한다. 도시된 바와 같이, 링 섹션(529)은 진공 펌프(576)의 포트(578)까지 이어지는 통로(P ₃ )를 형성할 수도 있다. 진공 펌프(576)는 진공 펌프(276)(도 2)와 유사한 특징 및 구성요소를 가질 수 있고 그리고 터보분자 펌프(376)(도 3)와 같은 터보분자 펌프일 수 있다.

도 7을 참조하면, 시스템(500)은 서로를 향하도록 개방된 이동가능 칸막이(552 및 554)를 포함하는 외장부 또는 하우징(524)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 양 칸막이(552 및 554)가 개방 위치에 있다. 하우징(524)이 방사선 차폐를 돕는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징이 폴리에틸렌 및 선택적으로 납을 포함할 수 있다. 폐쇄되었을 때, 칸막이(554)는 타겟 시스템(514)의 사용자 인터페이스(558) 및 타겟 어레이(532)를 커버할 수 있다. 칸막이(552)는 폐쇄될 때 사이클로트론(502)을 커버할 수 있다.

도시된 바와 같이, 사이클로트론(502)의 요크 섹션(528)은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동될 수 있다(도 7은 개방 위치를 도시하고 도 8은 폐쇄 위치를 도시함). 요크 섹션(528)은 힌지(도시하지 않음)에 부착될 수 있고, 그러한 힌지는 요크 섹션(528)이 도어 또는 덮개와 같이 스윙식으로 개방될 수 있게 하고 그리고 가속 챔버(533)로의 접근로를 제공할 수 있다. 요크 섹션(530)(도 8)이 또한 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동될 수 있고 또는 링 섹션(529)(도 8)에 밀봉되거나 그러한 링 섹션(529)과 일체로 형성될 수도 있다.

또한, 진공 펌프(576)는 하우징(524) 및 링 섹션(529)의 펌프 챔버(562) 내에 위치될 수 있다. 칸막이(552) 및 요크 섹션(528)이 개방 위치에 있을 때, 펌프 챔버(562)로 접근할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 진공 펌프(576)가 가속 챔버(533)의 중앙 영역(538)의 아래쪽에 위치되며, 그에 따라 수평 지지부(520)로부터 포트(578)의 중심을 통해 연장되는 수직 축선이 중앙 영역(538)과 교차할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 요크 섹션(528) 및 링 섹션(529)이 차폐 리세스(560)를 구비할 수 있다. 비임 경로(536)가 차폐 리세스(560)를 통해 연장된다.

본원 명세서에 기재된 실시예들은 의료 용도를 위해서 방사성 동위원소를 생성하는 것으로 제한되지 않고, 다른 동위원소를 생성할 수도 있을 것이며, 그리고 사른 타겟 물질을 이용할 수도 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 사이클로트론(200)이 수직 배향된 등시성 사이클로트론이 될 수도 있다. 그러나, 선택적인 실시예는 다른 종류의 사이클로트론 및 다른 배향(예를 들어, 수평)을 포함할 수도 있다.

이상의 설명이 단지 예시적인 것이고, 제한적인 것이 아니라는 것을 이해할 수도 있다. 예를 들어, 전술한 실시예(및/또는 이들의 태양)들이 서로 조합되어 이용될 수도 있다. 또한, 본원 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 특정 상황 또는 물질을 본원 발명의 교시에 맞추는 많은 변형예가 이루어질 수도 있다. 본원 명세서에 기재된 치수 또는 물질의 타입은 본원 발명의 파라미터들을 규정하기 위한 것이지만, 그러한 것들은 제한의 의미가 없고 예시적인 실시예에 관한 것이다. 이상의 설명으로부터, 소위 당업자들은 많은 다른 실시예들을 분명하게 인지할 수도 있다. 따라서, 본원 발명의 범위는 특허청구범위를 기준으로 하여 결정되어야 할 것이고, 그러한 특허청구범위에 기재된 것의 균등물도 전체 범위에 포함될 수도 있다. 특허청구범위에서, "포함하는(including)" 및 "~ 로서(in which)"와 같은 용어는 일반적인 의미로서 각각 "포함하는(comprising)" 및 "~ 로서(wherein)"과 동일한 의미로 사용된 것이다. 또한, 특허청구범위에서, "제 1", "제 2", 및 "제 3" 등의 용어는 대상물에 대해서 수치적 요건을 부여하기 위한 것이 아니라 단지 명칭을 부여하기 위한 것이다. 또한, 특허청구범위의 한정사항은 "기능적(means-plus-function)" 형식으로 기재되지 않으며, 추가적인 구조가 없는 기능에 대한 진술이 후속되는 "~ 하는 수단(means for)"의 문구를 명백하게 사용하지 않는 한, 미국 특허법 제112조의 6번째 단락을 기초로 해석되지 않아야 한다.

기재된 내용은 본원 발명의 설명을 위해서 최적 모드를 포함한 실시예를 이용하고, 그리고 당업자가 또한 임의 장치 또는 시스템의 제조 및 이용할 수 있게 하고 그리고 기재된 임의의 방법의 실시를 포함하는 본원 발명의 실시를 가능하게 한다. 본원 발명의 특허받을 수 있는 범위는 특허청구범위에 의해서 결정되고, 그리고 당업자가 인지할 수 있는 다른 실시예도 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예가 특허청구범위의 문헌적 기재와 다르지 않은 구성요소들을 가진다면 또는 특허청구범위의 문헌적 기재와 약간 상이한 균등한 구성요소들을 포함한다면, 그러한 다른 예들도 특허청구범위에 포함될 수도 있다.