專利名稱：制造包含锎放射源的細線的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含放射性锎-252的線的制造。尤其是，通過使用用于線成形裝置的夾頭夾具的一系列加壓步驟，獲得了具有更接近圓形截面的更細的線。
背景技術：
短距離放射治療是一種治療癌癥的方法，其中放射源被放置在身體內的腫瘤位置處。使用锎-252(Cf-252)放射源的中子短距離放射治療已經使用了30年，典型地使用低劑量率(LDR)治療，或對于某些腫瘤使用高劑量率(HDR)治療。由于治療時間短，因此優(yōu)選HDR治療。然而，到今天，僅有相對大(外徑約為3mm)的源包含充足的Cf-252物質以在HDR范圍內提供中子密度。當前的HDR源太大了而不能用于間隙(器官內)治療，但是對于腔內治療(婦科，直腸，頭部，頸部，以及口腔治療等)是非常理想的。因此，間隙治療已經被限制于LDR范圍。
高比放射性(HAS)的Cf-252源物質以前沒有以這樣的形式應用，該形式足夠細以用于間隙治療的(例如，大腦，前列腺，胸部，肺部等)用的適當尺寸的較小的源。本發(fā)明尋求通過提供更細的高比放射性Cf-252源物質來克服上述限制。
奧克里季國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory，縮寫為ORNL)是美國唯一的Cf-252的生產源。另一個生產中心位于俄羅斯。這兩個地方都生產Cf-252醫(yī)學放射源。俄羅斯的Cf-252源形式的比放射性沒有從ORNL獲得的Cf-252金屬陶瓷線形式的比放射性高。
用于短距離放射治療源的非常細的伽瑪或光子發(fā)射源線的制造通常比包含Cf的金屬陶瓷線的制造容易。常規(guī)伽瑪源的非常大的優(yōu)點在于，首先可以用非放射性材料制造非常細的線，然后放到核反應堆的中心內，在那里被激活到所需要的放射性。然后這些被激活的線段作為放射源被密封并被使用。已經報道了在短距離放射治療源中使用細達0.0134″的銥-192線。
不幸的是，人造元素锎不能在高度防護的密封容器(例如高放射性物質屏蔽室)外操作。锎-252通過溶解、提純、沉淀的化學濕加工方法獲得，線在高度防護的和高度污染的高放射性物質屏蔽室內加工。所有的操作必須遙控進行，由于高濃度的中子放射，因此用手工操作合成的金屬陶瓷線是不可能的。作為具有陶瓷雜質(氧化锎)的金屬基體，金屬陶瓷線的性質增加了生產結構好的線，尤其是高載荷(＞1％，按Cf-252的重量)的金屬陶瓷線的難度。
ORNL的金屬陶瓷線包含摻合在鈀金屬基體內的氧化锎。所述陶瓷氧化物作為鈀金屬內的雜質，當氧化物的濃度增加到高于1％(按重量計算)時，降低了鈀的可加工性。所述線通過寶石軋制機(jeweler’srolling mill)的越來越小的槽來軋制預先熔融的金屬陶瓷小球而形成。當前在Californium Facility的高放射性物質屏蔽室中使用的軋制機能夠生產具有接近0.75mm可測量尺寸的線。然而，由于線的梯形截面，它的有效直徑接近1mm。
現(xiàn)有技術的一個例子是D.S.Erickson和A.Feiring發(fā)明的，發(fā)明名稱為“導線操作把手和其使用方法”，
公開日為1998年5月26日，專利號為US5755695的專利申請。
我們已經研制了顯著減小ORNL的高載荷(heavily loaded)(＞1％，按Cf-252的重量計)的金屬陶瓷線的截面的有效方法。它的特殊優(yōu)點在于，我們的方法非常適合于在高放射性物質屏蔽室中使用，在那里生產高含量的微型Cf-252源。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種小型化的锎-252金屬陶瓷線。
本發(fā)明的另一個目的是生產一種與當前的梯形線相比的圓柱形線。
本發(fā)明又一個目的是提供一種直線段以簡化切割過程并且防止加工過程中的破損。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明是一種成形金屬陶瓷線的方法。該方法包括步驟a)在氣動操作的夾頭夾具中定位一部分金屬陶瓷線，b)利用夾頭夾具對金屬陶瓷線的圓周施加受控制的加壓脈沖，c)旋轉金屬陶瓷線一圈的一部分，并且隨著受控制的加壓脈沖使金屬陶瓷線通過夾頭夾具前進一個短的距離，d)重復步驟b)和c)，直到金屬陶瓷線在整個長度上的直徑減小。


唯一的附圖是根據本發(fā)明的線成形裝置。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種線成形裝置和方法，其中使用氣動致動的夾頭爪來對放射性金屬陶瓷短距離放射源線的圓周施加受控制的壓力，。一種工業(yè)氣動操作夾頭夾具被用做線的“成形”裝置。借助于通過夾頭夾具在順序增加壓力的情況下重復加工線的長度，獲得了比以前更細的線。
在附圖中，具有氣動致動爪16的工業(yè)夾頭夾具15安裝在基座14上以便使用氣動開關(未示出)手動操作。氣體壓力啟動壓縮一部分金屬陶瓷線17的夾頭爪或夾頭指。在金屬陶瓷線被擠壓后，關掉氣體壓力，使夾頭爪釋放金屬陶瓷線。具有不同夾爪尺寸開口的兩個夾頭用于順序處理金屬陶瓷線。一個夾頭使從常規(guī)軋制機獲得的線的直徑減少，另一個夾頭進一步將線縮小至目標直徑。
重要的是，所述方法實質上還將線的截面改善至更接近圓形，使它更適合于在隨后的加工過程中操作。尤其是，所述方法取消了對用最好的現(xiàn)有技術生產的菱形或梯形截面形狀的線的使用。在我們的加工中，長度達幾英寸的成形線在切割夾具(cutter fixture)中被切成短段。然后將每一段放置到醫(yī)學源盒內。新的線成形方法相當簡單，非常適合于在高放射性物質屏蔽室的短距離放射治療源盒加工過程中使用。
再次參考附圖，線夾具18安裝于夾頭夾具15的上方。線夾具18用于手動地通過使用由手柄20控制的螺旋機構19的成形器來推進線17。線夾具18用于夾緊并且相對于夾頭夾具15定位線17。每次加壓脈沖使夾頭爪擠壓線延長小于1/8英寸的長度，因此在脈沖之間，線必須被推進通過夾頭爪一個短的距離。此外，每次通過時線在線夾具內倒置以便確保兩個端部都被成形，這樣線在整個長度上都具有均勻的直徑。在脈沖之間，把手被旋轉一圈的一部分，同時在每次壓力設定時，整個線通過成形器前進。利用一系列增加的空氣壓力設定重復該過程，直到線的直徑已經減小到需要的尺寸。
使用40psi的初始壓力來成形線。在完成以40psi的壓力成形線后，所述壓力升高10至20psi，完成另一根線通過成形器。所述壓力繼續(xù)增加，直到獲得具有均勻截面的目標線直徑。這由線通過目標直徑的過/不過端量規(guī)來確定。線成形步驟典型地使用40-60psi范圍的壓力，盡管可以使用最高90psi的壓力。線需要在高溫下周期退火以便減輕線的由于成形導致的加工硬化；也就是，減少線的阻力以便進一步成形至減小的直徑。在線的直徑更小時，需要更頻繁的退火。
實際上，能夠從常規(guī)軋機中得到的最細線被用于線成形機的供給材料。盡管名義上直徑為～0.75cm，但是這些線不能夠通過該直徑的過端/不過端量規(guī)。該線通過線成形器進行加工，重復該過程直到獲得0.0225英寸(0.572mm)的目標直徑。由過端/不過端量規(guī)進行確認。原則上，采用通過另一個更窄的夾頭連續(xù)成形可以獲得更細的線。在使用錳銅合金線作為金屬陶瓷線替代品的實驗室驗證中，證明了線的厚度小至0.017英寸(0.43mm)。
具有更小夾爪開口的夾頭可用于提供更細的線，小于厚度為0.0225英寸(0.57mm)包含Cf的線驗證產品和厚度為0.017英寸(0.43mm)替代品線的實驗室驗證產品。使用該方法的實際最小線厚度還沒有確定，但是應該會小于0.4mm。
與其他的線的加工方法相比，例如軋制、鍛壓和拉拔方法，我們已經生產出比現(xiàn)有技術制造的更細的锎金屬陶瓷線。我們的方法操作更加簡單并且具有比生產更細線的其他選擇更簡單的構件設計。所述方法中線的災難性損害(例如，線沒有直接通過軋機槽，被擠壓在兩個槽之間)的概率更低。該方法比鍛壓柔和，因此由于金屬陶瓷結構中加有太多氧化锎的固有內部缺陷而裂開的可能性更小。這反應了與采用手動操作方法可忽略的每分鐘轉數(shù)相比，鍛壓過程具有高的每分鐘轉數(shù)(RPM)。在高放射性物質屏蔽室環(huán)境內，成形器的氣動操作提供了比例如電動馬達更可靠的長期操作。不象鍛壓操作，該方法允許具有很少或不用維修或調節(jié)的可靠的屏蔽室內操作。該方法也提供了比當前可得到的成形為薄源的其它源形式更高的比放射性。在生產過程中，為了制造精確匹配的源，我們的金屬陶瓷產品可被切割成同等比放射性的多源段。
成形過程可被機械化，這樣氣動開關和線推進機構(目前手動操作)在金屬陶瓷線每次通過成形器的整個過程中可自動同步工作。
當線向前通過成形器時，小的加熱套環(huán)或加熱燈可用于線退火。通過這種方法，線不需要從成形裝置取出并放置在用于周期退火的爐子內。
這種技術被特定設計用于通過短距離放射治療方法(它的主要應用)的癌癥治療。然而，在任何需要非常細的或非常緊湊的中子源時，都可以使用該相同的技術。為了儀器校準或為了特定的物理試驗，一個例子是用作線源或點源。
雖然已經描述和說明了目前認為的本發(fā)明的最優(yōu)實施例，但對于本領域的技術人員來說顯而易見的是，可以對本發(fā)明作出各種改變或修改，而不會背離由所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種成形金屬陶瓷線(17)的方法，包括步驟a)在氣動操作的夾頭夾具(15)中定位一部分金屬陶瓷線；b)利用所述夾頭夾具對金屬陶瓷線的圓周施加受控制的加壓脈沖；c)隨著所述受控制的加壓脈沖將所述金屬陶瓷線旋轉一圈的一部分并且將金屬陶瓷線通過所述夾頭夾具推進一個短的距離；和d)重復步驟b)和c)，直到金屬陶瓷線的直徑在整個長度上減小。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，使用更高的加壓脈沖重復步驟b)和c)，直到金屬陶瓷線的直徑在整個長度上減小。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用具有更小夾爪尺寸開口的夾頭重復步驟b)和c)，直到金屬陶瓷線的直徑在整個長度上減小。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬陶瓷線包含锎-252。
5.一種制造的產品，包括由權利要求1的方法制造的線產品。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b)和c)被機械化以便在金屬陶瓷線每次通過所述夾頭夾具的整個過程中同步操作。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在成形過程中，使用加熱套環(huán)對金屬陶瓷線進行退火。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在成形過程中，使用加熱燈對金屬陶瓷線進行退火。
全文摘要
一種減小包含锎的放射性金屬陶瓷線(17)的截面直徑，并且同時將線的直徑改善至更接近圓形截面的方法。通過受控制的加壓脈沖利用夾頭夾具(15)減小線的直徑，并且同時改善線的截面直徑。該方法尤其適合于在高放射性物質屏蔽室內使用以生產優(yōu)化的金屬陶瓷短距離放射治療源，所述源包含大量的放射性锎－252。
文檔編號B21J7/14GK101039763SQ200580034766
公開日2007年9月19日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權日2004年9月15日
發(fā)明者I·G·格羅斯, L·A·皮爾斯 申請人:Ut-巴特勒有限責任公司