Всн 006 89 сварка: 500 Internal Server Error

Гранулометрический состав WF в режиме «Nano» (стержень MR-3 с рутиловым покрытием).

Таким образом, исследованы особенности образования дымовых частиц фракции РМ ₁₀ во всем пространстве рабочей зоны с использованием промышленных электродов Cho Sun CR-13, UONI-13/5, Bridge Brand J-421, ESAB. ОК-46 с различными видами покрытия (рис. 1 и 3, таблицы 1 и 2). В таблице 2 представлены средние значения результатов измерений. Различия в значениях не превышают 12%. По другим справочным данным, наличие частиц РМ ₁₀ в воздухе рабочих помещений колеблется в пределах 15–80% (в зависимости от типа производственного объекта) ²⁵ .Таким образом, максимальные уровни загрязнения частицами фракции PM ₁₀ наблюдаются в рабочем пространстве при проведении дуговой сварки (таблица 2). На рис. 3 представлены трехмерные модели распределения частиц РМ ₁₀ в рабочем пространстве при прилагаемой силе тока 150 А и использовании различных типов покрытых электродов. Трехмерные модели с приложенной силой тока 100 А были представлены в предыдущих исследованиях ^23,24 . Эти модели представляют процентное содержание частиц фракции РМ ₁₀ от общего количества ВФ в различных точках рабочего пространства.Следовательно, сложение процентов каждого из 3 направлений (↓ S, ← W, → E) соответствует 100% всех WF. Независимо от типа используемых электродов, трехмерные модели распределения частиц РМ ₁₀ в плоскости пола имели гофрированную морфологию. Все 3D-модели демонстрируют высокие концентрации частиц РМ ₁₀ на расстояниях 0–3 м и 4–5 м от источника излучения (рис. 3). Эта особенность может быть связана с высотой источника излучения от линии пола (0.8 м). Дымовое облако, по-видимому, достигает уровней Q (РМ ₁₀ )> 60% даже на расстоянии 5 м от зоны излучения при использовании электродов с рутиловым, основным и кислотным покрытиями и прикладываемой силой тока 150 А (Таблица 1, Рис. . 3b). Следует отметить, что это влечет за собой загрязнение пространства площадью более 280 м ³ во время сварочных работ, которое может быть вызвано всего одним электродом (~ 1 мин). Поэтому нахождение обслуживающего персонала в этой рабочей зоне без средств защиты опасно для их здоровья (в соответствии с рис.1).

Трехмерные модели распределения частиц РМ ₁₀ фракции WF при сварке промышленными электродами Cho Sun CR-13 ( a ), UONI-13/55 ( b ), Bridge Brand J- 421 ( c ), ЭСАБ ОК-46 ( d ) (металлические пластины ВСт-3сп, S = 8 мм, I = 150 А).

В таблице 3 представлены геометрические типы 3D-моделей (ось ↑ H) в соответствии с типами покрытых электродов и значениями приложенной силы тока ^23,24 . Следует отметить, что амплитуды рассеивания ВФ на уровне пола (↓ S, ← W, → E) пропорциональны их геометрии рассеяния по высоте (↑ H) (рис. 3).

Как правило, при использовании электродов с рутиловым и кислотным типами покрытия увеличение силы тока со 100 до 150 А вызывает более равномерное рассеивание облака дыма в направлениях ↓ S, ← W, → E.Кроме того, использование покрытых электродов кислотного типа характеризуется минимальной разницей значений D ₅₀ и Q (PM ₁₀ ) между точками отбора проб (рис. 1, табл. 2, рис. 3а, в). Напротив, при использовании электродов с основным и рутилово-целлюлозным типами покрытий дисперсия частиц фракции РМ ₁₀ в пространстве рабочей зоны неравномерная (рис. 3б, г) ^23,24 . Это можно объяснить разной интенсивностью испарения металла, которая возникает из-за изменчивости горючего компонента сварочного пара, образующего ^1,16 .Следовательно, увеличение прилагаемой силы тока вызывает снижение стабильности горения сварочной дуги. В электродах с основным типом покрытия дестабилизирующим фактором горящей дуги является наличие ионов фтора F ^— , играющих роль деионизаторов дуги ²⁶ . Увеличение силы тока в процессе сварки при использовании электродов такого типа приводит к более быстрому измельчению частиц D ₅₀ в области дыхания рабочего (↑ H), где этот параметр уменьшается более чем на два. порядков (таблица 2).Образцы, собранные из разных точек пространства, доказывают преобладание наноразмерных компонентов ВФ (<100 нм). Это соответствует ранее опубликованным результатам ¹ , показывающим, что горение электродов основного типа менее стабильно по сравнению с рутиловыми. Нарастание D ₅₀ с увеличением прилагаемой силы тока от 100 до 150 А характерно для сварки электродами рутил-целлюлозного типа. По электродам с кислотным покрытием существенных изменений не наблюдалось (таблица 2).В результате экспериментов установлено, что максимальная опасность возникает, когда используются электроды с основным покрытием и высокими значениями силы тока, в отличие от кислотных, рутиловых и рутил-целлюлозных типов, которые не доказывают свою эффективность. быть таким опасным. Кроме того, биологическая опасность с основным типом покрытия, по сравнению с нефтористыми электродами, увеличивается из-за выделения токсичных газов HF и SiF ₄ . Также были исследованы особенности морфологии частиц и элементного состава WF, образующихся при сварке этим типом электродов (рис. 4 и 5).

Сканирующая электронная микроскопия. Изображения морфологических типов твердых частиц, конденсирующихся из пара при сварке покрытым электродом УОНИ-13/55 основного типа — общий вид ( а ), древовидные (коралловые) ( a , вставка), сплошная ( b ), полая ( c ), перфорированная ( d ), остроконечная ( e ) и структуры ядро-оболочка ( e , вставка ).

Изображение компонентов ВФ ( a ), полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, а также их элементный состав — сегментный спектр «1» ( b ) и «2» ( c ) соответственно (покрыто электрод УОНИ-13/55 основного типа).

В ходе анализа были изучены основные морфологические типы ВФ и выявлены различные типы морфологии (твердые и полые сферы, структуры «ядро-оболочка» ²⁷ , перфорированные сферы, остроконечные пластины, агрегаты древовидных (коралловых) ) формы (рис. 4b – e и 5a). Образование WF — это процесс, который включает две стадии. Сначала происходит испарение металла в зоне дуги, что приводит к диспергированию образовавшихся паров с последующими конкурирующими механизмами роста, такие как коагуляция и конденсация ^8,9,28 .Таким образом, расплавленные микрочастицы стремятся к минимизации свободной энергии поверхности, уменьшению площади контакта до момента сфероидизации и достижению затем изоляции (рис. 4b – d). В случае наночастиц высокие температуры приводят к необратимым изменениям морфологии частиц (рис. 5а). Массовый нагрев частиц и потеря формы бетона являются результатом значительной активации процесса диффузионного массопереноса. Это приводит к образованию агломератов древовидной (коралловой) формы размером до ~ 100 мкм (рис.4а, вставка; Рис. 5а) ²⁹ . Следует отметить, что некоторые микрочастицы имеют поликристаллическую (керамическую) микроструктуру (рис. 4б, вставка). Зерна колеблющегося элементного состава образуются при окислении горящей поверхности сферических твердых частиц в атмосфере.

По данным химического анализа (рис. 5б, в), основу металлического состава ВФ составляют железо Fe, марганец Mn (3 класс опасности), хром Cr, никель Ni и медь Cu (2 класс опасности). , и кальций Ca, что соответствует справочным данным ^6,7,30,31 .Особенностью образования дыма в процессе дуговой сварки является сочетание сбалансированного испарения и несбалансированного (горючего) перехода расплавленных компонентов в дым. Это объясняет бифракционное образование WF (Рис. 5a «Спектр 1», Рис. 5b). Следовательно, доля более мелких агломератов древовидной формы связана с нормальными условиями испарения, когда процентное содержание WF можно представить как функцию, которая зависит от состава расплавленного металла электрода и значений давления пара его элементы ²⁶ .Содержание летучего марганца в этой фракции значительное (рис. 5б). В то же время взрывной характер испарения расплава препятствует быстрому увеличению содержания летучего марганца до равного парциального давления (рис. 5в, сканирующая электронная микроскопия). Поскольку соединения марганца обнаруживаются в больших концентрациях, можно сделать вывод, что почти все частицы, содержащие марганец, имеют размер фракции PM ₁₀ .

Данные о химическом составе и морфологии ВФ также важны для понимания их биологической активности и токсичности для здоровья человека.Твердые частицы микронного размера могут повредить ткани внутренних органов человека, а частицы небольшой фракции и их агломераты древовидной (коралловой) морфологии обладают высокой цитотоксичностью (рис. 4e и 5). Проникновение в организм частиц PM ₁₀ (в первую очередь наночастиц) стимулирует защитную реакцию, которая запускает воспалительные процессы, включая даже развитие тромбоза ³² . С уменьшением размеров частиц их инфильтрационная способность увеличивается, а также увеличивается вероятность попадания в кровь человека.Сверхмелкие частицы могут легко проникать в легкие через мембраны альвеолярного гребня ¹⁰ . Нарушение микроциркуляции в организме человека в конечном итоге приводит к развитию заболеваний сердечно-сосудистой системы и увеличивает риск рака (лейкоз, рак легких), сердечного приступа и апоплексического удара ^33,34,35,36 .

Хроническое воздействие марганца на организм человека может вызывать генетические мутации и дегенерацию функции ЦНС.Этот негативный эффект аналогичен паркинсонизму по природе ^37,38 . Наличие марганца в покрытых электродах основного типа летучих соединений фтора (KCaF ₃ -CaF ₂ , Na ₂ SiF ₆ ) и высокая основность огольной фазы способствует интенсивному течению щелочной и в ВФ соединения щелочно-земельных металлов (в частности, кальций Ca) (рис. 5б, в) ⁵ . Присутствие в ВФ летучих соединений фтора может привести к развитию астмы ^39,40 .Кроме того, было доказано, что соединения хрома (Cr) и никеля (Ni), содержащиеся в сварочной проволоке и сварных металлах, оказывают канцерогенное влияние на организм человека (рис. 5b, c) ^41,42 .

Работникам данной области необходим постоянный биомониторинг крови и мочи с целью оценки и контроля общих рисков для здоровья. Кроме того, предупреждающие текстовые и фото-сообщения о потенциальных рисках в зонах сварки могут помочь донести информацию об уровнях опасности «промышленных объектов» до сотрудников и посетителей.В свою очередь, использование сварочных стержней с низким уровнем дыма и / или устранение сварочного дыма за счет использования альтернативных методов сварки, таких как сварка трением (твердотельный процесс), позволит исключить отрицательные выбросы сварочных паров в атмосферу.

Точечная сварка твердых мишеней для сильноточного циклотронного излучения

Appl Radiat Isot. Авторская рукопись; доступно в PMC 1 декабря 2017 г.

Опубликован в окончательной редакции как:

PMCID: PMC5164840

NIHMSID: NIHMS824548

Департамент медицинской физики, Школа медицины и общественного здравоохранения Университета Висконсина, 1111 Highland Ave, Madison , WI 53705, Соединенные Штаты Америки

¹ PAE и HFV внесли равный вклад в эту работу.

Abstract

Цирконий-89 находит широкое применение в позитронно-эмиссионной томографии. Его циклотронное производство ограничено теплопередачей от иттриевых мишеней при высоких токах пучка. Технология точечной сварки позволяет в три раза увеличить ток луча, не влияя на качество ⁸⁹ Zr. Иттриевая фольга, приваренная к охлаждаемой струей танталовой опорной базе, вмещает протонный пучок 50 мкА, деградированный до 14 МэВ.Результирующий выход активности 48 ± 4 МБк / (мкА · ч) теперь расширяет охват ⁸⁹ Zr для более широкого распределения.

Ключевые слова: Цирконий-89, ⁸⁹ Zr, Zr-89, Ti-44, точечная сварка, циклотронная твердотельная мишень

I. Введение

Радиометаллы 3-d и 4-мерные подоболочки для маркировки индикаторов позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с длительными скоростями клиренса. Пептиды, моноклональные антитела, наноструктуры и множество больших молекул могут нацеливаться на специфические клеточные рецепторы, чтобы сигнализировать о болезни, но требуют наличия радиоактивной метки с химической универсальностью и периодом полураспада порядка часов или дней, чтобы соответствовать кинетике медленного поглощения, часто обнаруживаемой в различные опухоли [Anderson and Welch, 1999].Циклотронное производство десятков ГБк-уровней обычных позитронных эмиттеров ( ¹¹ C и ¹⁸ F) включает протонное облучение газообразного N ₂ или жидкого H ₂ ¹⁸ O. Эта цель наука хорошо развита, в то время как кажущаяся более простой перспектива сильноточной бомбардировки твердой подложки-мишени остается сложной задачей.

Цирконий-89 (t _1/2 = 78,4 ч) является наиболее тщательно разработанным в клинических условиях позитронно-излучающим радиометаллическим нуклидом с его включением в 11 клинических испытаний в США по состоянию на 2016 г. (клинические испытания.gov). Его производство в умеренных (100 единиц МБк) количествах посредством ядерной реакции ⁸⁹ Y (p, n) ⁸⁹ Zr (Saha et al., 1966) в настоящее время возможно с использованием небольших медицинских циклотронов, способных облучать мишени из иттрия 5 — 20 мкА протонов с энергией 10-20 МэВ. Были исследованы различные методы циклотронного прицеливания, включая облучение Y-фольги (Link et al., 1986 и DeJesus and Nickles, 1990), Y-распыленной меди (Meijs et al., 1994), порошкового Y (Nagatsu et al. , 2012), осадок Y ₂ O ₃ (Sadeghi et al., 2010) и водных растворов Y (NO ₃ ) ₃ (Pandey et al., 2016). Однако по мере того, как клинические испытания, требующие от 40 до 200 МБк на дозу ⁸⁹ Zr-меченного соединения для человека, продолжают расширяться, потребность в методах получения количества ГБк ⁸⁹ Zr возрастает. Современные небольшие медицинские циклотроны в настоящее время способны регулярно ускорять протоны на 100+ мкА. В результате основной фактор, ограничивающий производство ⁸⁹ Zr, заключается в конструкции Y-мишеней, которые могут выдерживать от сотен до тысяч ватт тепловой мощности, выделяемой таким протонным пучком.В последние годы конструкции мишеней, способные выдерживать 30-45 мкА протонного облучения Y-фольги, охлаждаемой водой и гелием, были продемонстрированы Dabkowskia et al. (2015), Ciarmatori et al. (2011) и Siikanen et al. (2014). Однако в первых двух из этих методов используются тонкие (0,15 мм) фольги-мишени ⁸⁹ Y, что ограничивает общую производственную мощность ⁸⁹ Zr. Напротив, Siikanen et al. (2014) использовали мишень Y ⁸⁹ с высокой массой (~ 3 г), что ограничивало бы удельную активность и, следовательно, радиофармацевтическую ценность произведенного Zr ⁸⁹ .

В Университете Висконсина ⁸⁹ Zr обычно производят путем зажима иттриевой фольги толщиной 1 см ² × 0,64 мм на серебряном диске диаметром 1,9 см и толщиной 0,5 мм, охлаждаемом прямой струей воды. Эта 300-миллиметровая мишень принимает протонный пучок PETtrace, деградирующий с 16 МэВ до 14 МэВ под воздействием молибденовой фольги толщиной 0,125 мм вверх по потоку. При этой более низкой входной энергии реакции ⁸⁹ Y (p, 2n) удалось избежать, что привело бы к нежелательным долгоживущим загрязнителям ⁸⁸ Zr и ⁸⁸ Y.Кроме того, толщина иттрия 0,64 мм соответствует потере энергии около 7 МэВ, захватывая большую часть (p, n) поперечного сечения, при этом сводя к минимуму массу иттрия, поступающего на стадии радиохимического разделения. Хотя эти условия облучения привели к благоприятному выходу ~ 40 МБк / (мкА · ч), равному ⁸⁹ Zr, охлаждение Y-фольги обеспечивалось только косвенно за счет проводимости через охлаждаемую водяной струей подложку из серебряного диска и алюминиевую мишень. Таким образом, максимальный пучок, выдерживаемый этой зажатой иттриевой фольгой, оказался равным 15 мкА, при котором Y-фольга после облучения выглядела заметно почерневшей на попадании луча.При облучении протонами 20 мкА Y-фольга начала заметно плавиться, разбрызгиваться и образовывать ямки при попадании луча, снижая общий выход производства Zr. Целью данной работы было улучшить охлаждение фольги Y-мишени, чтобы обеспечить более интенсивное протонное облучение. Выполнение этого позволило бы значительно увеличить производственную мощность до ⁸⁹ Zr и значительно сократить количество часов в неделю, посвященных его производству.

При целевом изменении дизайна учитывались несколько факторов.Предел теплопередачи предполагает прямое водяное охлаждение Y-фольги, но при этом существует риск химического воздействия нежелательных катионов, попадающих в охлаждающую воду, а также загрязнений охлаждающей воды, которые могут осаждаться на фольге. Точно так же наклон мишени относительно луча снижает поверхностную плотность мощности, но увеличивает массу иттрия, попадающего в фазу разделения. Таким образом, мы решили исследовать точечную сварку иттриевой фольги с подходящим целевым слоем, способным напрямую охлаждать с помощью стандартной технологии водяной струи при нормальном падении.Этот материал подложки мишени должен быть огнеупорным

• , но при этом иметь хороший теплопровод. стадия растворения при разделении Zr / Y.

Настоящая работа направлена ​​на то, чтобы показать, что точечная сварка иттриевого материала мишени на инертную основу мишени с водяным охлаждением позволяет значительно увеличить производственную мощность ⁸⁹ Zr.Подробные методы и результаты показывают, что этот метод нацеливания является простым и надежным методом для сильноточного циклотронного облучения иттрия и показывает многообещающую возможность его более широкого применения для производства других радионуклидов с низким выходом продукции.

II. Материалы и методы

Если не указано иное, реагенты были получены от коммерческих поставщиков и использовались в том виде, в котором они были получены. Химическая обработка мишеней после облучения проводилась с использованием сверхчистой воды 18 МОм и химикатов класса Optima (Fisher Scientific) для минимизации загрязнения металлическими следами.

Мишени для облучения, исследованные в этой работе, состояли из иттрия, который, как и большинство нечетных Z-элементов, является моноизотопным, что позволяет использовать фольги высокой чистоты (99,9%) с естественным содержанием изотопов (Alfa Aesar). Циклотронные мишени состояли из слоя иттрия (толщиной 0,64 мм), приваренного точечной сваркой к диску из инертного тантала (толщиной 0,5 мм) с помощью устройства для точечной сварки сопротивлением (White Dog, CHIFW040), снабженного медными или серебряными электродами, как показано на рис. Затем сваренный мишенный диск крепился к держателю мишени с водяным охлаждением с помощью двух, 12, толщиной 2–3 мм.Алюминиевые зажимные кольца с внутренним диаметром 7 мм с молибденовой или танталовой фольгой толщиной 0,125 мм для разложения энергии протонов, показанные на рис. Задняя поверхность целевого диска, которая образует кольцевое уплотнение, отделяющее циклотронный вакуум от водяного охлаждения, была испытана на герметичность с помощью простого устройства для испытания статическим давлением. Велосипедный насос с обратным клапаном и показаниями датчика давления с высоким разрешением повысил давление в собранном целевом водном следе до 0,6 МПа для обнаружения любых потенциальных утечек. Облучение мишени протонами 16.Протоны с энергией 0 МэВ контролировались на предмет мощности мгновенной дозы нейтронов и гамма-излучения для обнаружения любого ухудшения состояния цели в реальном времени (Barnhart, et al., 2012).

Фотография точечной сварки толщиной Y от 0,64 мм до Ta толщиной 0,5 мм.

Схема Y-образной мишени, сваренной Ta с прямым струйным охлаждением, с фольгой для деградации энергии пучка.

После облучения 4-минутный ^89m Zr подвергался распаду перед разборкой и анализом активности основного состояния ⁸⁹ Zr с помощью калибратора дозы радиоактивности (Capintec CRC-Dual PET, калибровочная константа 489) и эффективности откалиброванный германиевый гамма-детектор высокой чистоты (на 909 кэВ).Zr ⁸⁹ был выделен из диска-мишени в соответствии с процедурой, адаптированной из Holland et al. (2009). Вкратце, иттрий селективно растворяли в 5 мл 6 М HCl, оставляя поддерживающий диск из Та нетронутым. Растворенный раствор затем разбавляли 10 мл H ₂ O и пропускали через колонку с ~ 50 мг кремнеземистой смолы с гидроксаматными функциональными группами собственного приготовления, улавливая ⁸⁹ Zr. Затем смолу промывали 10 мл 2 M HCl, 10 мл H ₂ O и ⁸⁹ Zr, элюируя 1 мл 1 M щавелевой кислоты (Aldrich Chemicals, 99.999% следов металлов) в четырех аликвотах по 100-500 мкл. Конечный продукт Zr ⁸⁹ анализировали на эффективную удельную активность (ESA) десфероксамина (DFO) согласно литературным методикам, при этом выход хелатирования Zr определяли с помощью тонкослойной хроматографии на диэтилентриаминпентауксусной кислоте (DTPA) с визуализацией авторадиографией с помощью тонкослойной хроматографии на диэтилентриаминпентауксусной кислоте (DTPA) ( Holland et al., 2009) или хроматографией на целлюлозе с 2: 1: 1 ::: н-бутанолом: H ₂ O: подвижной фазой уксусной кислоты (Meijs et al., 1992).

III. Результаты

A. Предварительное облучение

Процесс точечной сварки включает соединение двух металлических поверхностей путем защемления между электродами, приложения электрического тока большой мощности, вызывающего локальный резистивный нагрев и раскалывание двух поверхностей. Таким образом, для успешной точечной сварки подходящая подложка должна хорошо сочетаться с целевой фольгой в нескольких материалах и металлургических свойствах, включая температуру плавления, электрическое сопротивление и фазовое поведение бинарного сплава.В частности, было обнаружено, что материал основы должен иметь значительно более высокую температуру плавления, чем целевая фольга, чтобы сохранять целостность во время процесса сварки. Таким образом, иттрий толщиной 0,64 мм (точка плавления = 1522 ° C; ρ = 60 мкОм · см) был успешно сварен с танталом 0,25-0,5 мм (3017 ° C; 13 мкОм · см), молибденом (2623 ° C; 53,4 мкОм · см), вольфрам (3422 ° C; 5,3 мкОм · см) и ниобий (2477 ° C; 15 мкОм · см), в то время как менее тугоплавкие подложки, такие как серебро (962 ° C; 1,6 мкОм · см) и алюминий ( 660 ° С; 2.6 мкОм · см) были неудовлетворительными. Исследование фазового поведения бинарных сплавов Y-Ta, Y-Mo, YW и Y-Nb, составленное Эллиотом (1965), дает общую особенность, которая показывает небольшую степень смешиваемости (от <0,5 до 10 атомных процентов Ta / Mo / W / Nb) в жидком Y с падением температуры плавления, наблюдаемым для сплавов. Таким образом, механизм точечной сварки Y с этими тугоплавкими металлами, вероятно, включает нагрев Y выше его точки плавления, при котором небольшое количество тугоплавкого металла основы растворяется, образуя бинарный сплав на границе раздела и тесно связывая два материала.Дополнительные целевые фольги были исследованы для проверки универсальности техники точечной сварки, включая успешную точечную сварку скандия (1541 ° C; 56 мкОм · см) с Ta для потенциального циклотронного производства ^44,45 Ti и гольмия ( 1474 ° C; 81 мкОм · см) к Ta в атмосфере аргона для потенциального производства ¹⁶⁵ Er. После успешной точечной сварки полученные поверхности несколько почернели, которые были удалены путем полировки вращающейся щеткой Dremel.

При испытательных сварных швах с использованием медных сварочных электродов изменение цвета иттриевой фольги в месте сварки привело к гипотезе о том, что небольшие отложения материала медного электрода вплавились в поверхность иттрия.В то время как медь может быть растворена в 6 M HCl и потенциально может попасть в процедуру химического выделения ⁸⁹ Zr, два исследования подтвердили безвредный характер этого потенциального загрязнителя. Во-первых, ⁶³ Zn или ⁶⁵ Zn будут продуктами активации от облучения любого остатка меди. Никакой такой активности не наблюдалось после облучения сваренных точечной сваркой мишеней Y / Ta или впоследствии извлеченного ⁸⁹ Zr. Во-вторых, выполнение процедуры химического выделения ⁸⁹ Zr с использованием индикатора ⁶⁴ Cu в HCl не привело к обнаружению (<0.03% загрузки) ⁶⁴ Cu экстрагируют гидроксаматной смолой или элюируют оксалатом Zr ⁸⁹ .

Тем не менее, верхний электрод для точечной сварки, который контактирует с иттрием, обращенным к пучку протонов, был заменен серебряным электродом, показанным на рис. Кроме того, входное напряжение аппарата для точечной сварки было снижено до 80 В переменного тока, чтобы обеспечить более контролируемые сварные швы, балансируя между сварными точками, полученными при 120 В переменного тока, демонстрирующими значительную кратерную или перфорированную Y-образную фольгу, и сварными точками, полученными при 20-60 В переменного тока, которые недостаточно сцеплялись. Y и Ta.Танталовая подложка толщиной 0,5 мм оказалась идеальной для склеивания иттрия и скандия. Примерно двадцать отдельных точечных сварных швов равномерно покрывают иттриевую мишень размером 1 см ² , что выполняется менее чем за пять минут. При 50 мкА протонов с энергией 16 МэВ тепловой импеданс, добавленный этой танталовой фольгой, приведет к разнице температур 100 ° C между направлением луча и задней охлаждаемой водой поверхностью.

B. Облучение

Сваренная с помощью Ta-сварки Y-мишень с водяным охлаждением и узел разрыхлителя Mo / Ta, показанные на рисунке, облучались последовательно интенсивными пучками протонов: 20, 30, 40 и 50 мкА в течение 1-2 часов.И гамма-, и нейтронный поток масштабируются линейно с током пучка, при этом «пустые» мишени из Ta-мишени, охлаждаемой водяной струей, и узла деградатора Ta производят примерно половину измеренного потока. Узел деструктора тантала имел преимущества перед деструктором молибдена, поскольку он уменьшал нейтронный и гамма-фон во время бомбардировки, а также уменьшал возможное попадание распыленного молибдена на поверхность иттриевой мишени. Кроме того, для сборки мишеней, сваренных Sc-Ta и Ta-сваркой Ho-Ta, с водяным охлаждением (без деградатора) было проведено испытание с помощью облучения 50 мкА в течение нескольких часов, чтобы проверить надежность сварных мишеней Sc-Ta и Ho-Ta для потенциального производства. из ^44/45 Ti и ¹⁶⁵ Er соответственно.

C. Последующее облучение

Испытательное облучение Y-фольги, приваренной к Ta с небольшим количеством (<5) сварных точек или точечной сваркой, выполненной при слишком низком сварочном напряжении, продемонстрировало основной механизм разрушения мишени. В этих случаях при облучении протонами 20–45 мкА визуальный осмотр после облучения выявил часть Y-фольги, которая отделилась от подложки из Ta и начала проявлять признаки плавления и распыления материала Y-мишени. Эти целевые сбои были успешно устранены путем увеличения напряжения точечной сварки и добавления 20–30 точек сварки по всей фольге.Такая Y-мишень, сваренная с помощью Ta, показана до и после облучения протонами 50 мкА в течение 1 часа. Удар луча очевиден, но значительной потери массы иттрия не наблюдалось. Степень обесцвечивания фольги Y-мишени была аналогична таковой при облучении Y-фольги 15 мкА с использованием ранее использовавшихся способов производства Zr ⁸⁹ , описанных в разделе I. Этот ток облучения также значительно выше, чем у Dabkowskia et al. (2015) и Ciarmatori et al. (2011) использовали для облучения тонких Y-фольг и немного выше 45 мкА, что Siikanen et al.(2014) использовали для облучения больших Y-фольг с прямым охлаждением H ₂ O. Облучение мишеней, сваренных Ta-сваркой Sc и Ta-сварных Ho, протонами 50 мкА в течение 1-3 часов дало результаты визуального контроля, идентичные результатам визуального контроля, полученным при сварке Ta-сваркой Y, только с небольшим обесцвечиванием и отсутствием видимого повреждения фольги мишени.

Фотографии Y-образной мишени, сваренной Ta (а) до облучения, (б) после 2-часового облучения протонами 50 мкА.

Конец бомбардировки (EOB) ⁸⁹ Выходы производства Zr 48 ± 4 МБк / (мкА · ч) соответствовали независимо от тока облучения и хорошо согласуются с теми, которые наблюдались с помощью ранее использовавшихся нами методов, описанных в разделе I.Кроме того, этот выход согласуется с 49 ± 4 МБк / (мкА · ч), измеренным Siikanen et al. (2014) и значительно выше, чем наблюдали Dabkowskia et al. (2015) и Ciarmatori et al. (2011) облучение более тонких Y-фольг при более низких энергиях протонов. Таким образом, значительно улучшенная стойкость к току протонного пучка Y-мишени, сваренной Ta, увеличила производственные мощности ⁸⁹ Zr более чем в три раза.

Растворение и радиохимическое выделение ⁸⁹ Zr происходило в хорошем согласии с предыдущим опытом с облученными Y-фольгами, с радиохимическим выходом ⁸⁹ Zr в щавелевой кислоте ~ 90%.Подложка из тантала не показала деградации во время растворения материала Y-мишени. Устойчивость субстрата Ta к соляной кислоте дополнительно исследовали путем погружения Ta в 12 M HCl на 12 дней без видимых изменений или заметной потери массы. EOB DFO ESA, измеренный для оксалата Zr ⁸⁹ , составил 60 ± 70 ГБк / мкмоль (n = 10). Это согласуется с нашими результатами EoB DFO ESA для ⁸⁹ Zr, полученного предыдущими методами, с концентрацией 60 ± 50 ГБк / мкмоль (n = 124).Кроме того, эти результаты согласуются со значениями EOB DFO ESA 17–44 ГБк / мкмоль, сообщенными Holland et al. (2009) и 4-4 ГБк / мкмоль, сообщенные Wooten et al. (2013). Возможно, что более высокая вариабельность значений ESA, измеренных в текущей работе, от цикла к запуску является результатом метода точечной сварки, потенциально приводящего к более высокому загрязнению металлическими следами ⁸⁹ Zr из-за присутствия охлаждающей воды. -контактная подложка из Ta, фольга-деструктор, распыляемая сильным протонным током, или от сварочного электрода.Однако тот факт, что средняя удельная активность такая же или лучше, чем у всех ранее описанных методов, позволяет сделать вывод о том, что в конечный продукт из ⁸⁹ Zr в процессе точечной сварки не добавляются значительные примеси. В будущих исследованиях, связанных с атомно-эмиссионной спектроскопией микроволновой плазмы, этот вопрос будет исследован дополнительно. Мечение DFO-конъюгированного моноклонального антитела с помощью Ta-welded-Y-продуцируемого ⁸⁹ Zr проходило с типичными выходами радиохимического мечения. Обобщены результаты производства Zr ⁸⁹ , полученные с использованием Y-образных мишеней, сваренных Ta, а также результаты, недавно опубликованные в литературе.

Таблица 1

Сравнение результатов производства циклотрона ⁸⁹ Zr с литературными данными.

IV. Выводы

Приварка фольги мишени к охлаждаемой танталовой подложке позволила нам более чем в три раза увеличить ток пучка во время облучения иттрием, что привело к значительному увеличению производственной мощности ⁸⁹ Zr и уменьшению количества требуемого циклотронного времени в неделю. для его изготовления. Было показано, что метод точечной сварки эффективно связывает другие хрупкие металлы, такие как скандий и гольмий, с тугоплавкими металлическими подложками, что подчеркивает универсальность метода для производства других циклотронных мишеней с сильным протонным током.Цирконий-89 был выделен из Y-фольги, полученной точечной сваркой из Та, с использованием стандартных методов, и было обнаружено, что конечный продукт Zr ⁸⁹ хорошо реагирует в процедурах радиоактивного мечения на основе хелаторов.

Основные моменты

• Предыдущие методы производства Zr ⁸⁹ ограничивают токи протонного облучения до 15 мкА.

• Сильноточная мишень для облучения протонами, изготовленная точечной сваркой Y на основе Ta.

• Y-образная мишень, сваренная Ta, устойчивая к воздействию протонного излучения 50 мкА и 14 МэВ.

• Целевой выход ⁸⁹ Zr из расчета 48 ± 4 МБк / (мкА · ч).

• Нет существенной разницы в результирующей удельной активности ⁸⁹ Zr.

Сноски

Заявление издателя: Это PDF-файл неотредактированной рукописи, принятой к публикации. В качестве услуги для наших клиентов мы предоставляем эту раннюю версию рукописи. Рукопись будет подвергнута копированию, верстке и рассмотрению полученного доказательства, прежде чем она будет опубликована в окончательной форме для цитирования.Обратите внимание, что во время производственного процесса могут быть обнаружены ошибки, которые могут повлиять на содержание, и все юридические оговорки, относящиеся к журналу, имеют отношение.

VI. Ссылки

• Андерсон К.Дж., Уэлч М.Дж. Помеченные радиометаллами агенты (не технеций) для диагностической визуализации. Chem Rev.1999; 99: 2219–2234. [PubMed] [Google Scholar]
• Barnhart TE, Engle JW, Valdovinos HF, Severin GW, Nickles RJ. Подскажите детекторы излучения для отслеживания целевых условий. AIP Conf Proc.2012; 1509: 34–37. [Google Scholar]
• Ciarmatori A, Cicoria G, Pancaldi D, Infantino A, Boschi S, Fanti S, Marengo M. Некоторые экспериментальные исследования производства 89Zr. Radiochim Acta. 2011; 99: 631–634. [Google Scholar]
• Дабковски А.М., Пейси С.Дж., Талбойз М., Маршалл С. Оптимизация производства циклотронов для радиометалла из циркония 89. Acta Phys Pol A. 2015; 127: 1479–1482. [Google Scholar]
• DeJesus OT, Nickles RJ. Производство и очистка ⁸⁹ Zr, потенциальной метки антител к ПЭТ.Appl Radiat Isot. 1990; 41: 789–790. [Google Scholar]
• Эллиот Р.П. Состав бинарных сплавов, первое приложение. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк: 1965. [Google Scholar]
• Holland JP, Sheh Y, Lewis JS. Стандартизированные методы производства циркония-89 с высокой удельной активностью. Nucl Med Biol. 2009. 36: 729–739. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Link JM, Krohn KA, Eary JF, Kishore R, Lewellen K, Johnson MW, Badger CC, Richter KY, Nelp WB. ⁸⁹ Zr для мечения антител и позитронно-эмиссионной томографии.J Labeled Comp Radiopharm. 1986; 23: 1297–1298. [Google Scholar]
• Meijs WE, Herscheid JDM, Haisma HJ, Pinedo HM. Оценка Desferal как бифункционального хелатирующего агента для маркировки антител Zr-89. Appl Radiat Isot. 1992; 43: 1443–1447. [PubMed] [Google Scholar]
• Мэйдс В.Е., Хершайд Дж.Д.М., Хайма Х.Дж., Вейбрандтс Р., Лангевельде Ф.В., Ван Леуффен П.Дж., Муй Р., Пинедо Х.М. Производство особо чистого без носителя. Добавлен ⁸⁹ Zr для мечения антител с помощью позитронного эмиттера.Appl Radiat Isot. 1994; 12: 1143–1147. [Google Scholar]
• Нагацу К., Сузуки Х., Фукада М., Минегиши К., Цуджи А., Фукумура Т. Керамический сосуд-мишень из глинозема для дистанционного производства металлических радионуклидов путем растворения мишени на месте. Nucl Med Bio. 2012; 39: 1281–1285. [PubMed] [Google Scholar]
• Pandey MK, Bansal A, Engelbrecht HP, Byrne JF, Packard AB, DeGrado TR. Улучшение производства и обработки ⁸⁹ Zr с использованием раствора мишени. Nucl Med Biol. 2016; 43: 97–100.[PubMed] [Google Scholar]
• Sadeghi M, Kakavand T, Taghilo M. Targetry of Y ₂ O ₃ на медной подложке для производства Zr без добавления носителя ⁸⁹ Производство Zr посредством ⁸⁹ Y ( p, n) ⁸⁹ Zr реакция. Kerntechnik. 2010. 75: 298–302. [Google Scholar]
• Saha GB, Porile NT, Yaffe L. (p, xn) и (p, pxn) Реакции иттрия-89 с протонами с энергией 5–85 МэВ. Phys Rev.1966; 144: 962–971. [Google Scholar]
• Siikanen J, Tran TA, Olsson TG, Strand S-E, Sandell A.Система твердых мишеней с дистанционным управлением облучаемыми мишенями для циклотронов ПЭТ. Appl Radiat Isot. 2014; 94: 294–301. [PubMed] [Google Scholar]
• Вутен А.Л., Мадрид Э., Швейцер Г.Д., Лоуренс Л.А., Мебрахту Э., Льюис BC, Lapi SE. Стандартное производство Zr ⁸⁹ с использованием автоматизированного модуля. Appl Sci. 2013; 3: 593–613. [Google Scholar]

Насколько горячая сварочная дуга? — Удивительные факты и советы по безопасности

Последнее обновление: 25 июля 2021 г.

Все мы знаем, что сварка включает горячий горячий нагрев, но насколько горячая сварочная дуга на самом деле? В среднем сварочная дуга имеет температуру от 6500 до 10 000˙F.Но плазменная дуга может достигать 50 000˙F!

Сварка — занятие любопытное. В то время как работа, связанная с такими профессиями, как кладка или плотничество, может рассматриваться с одной точки зрения, сварка — это другое дело. Существует своего рода барьер между миром видимого и невидимого или тем, что сварщик видит под своим капюшоном, и тем, что видят окружающие сварщика. Никто другой не сможет увидеть детали работы, пока она не будет завершена. А вот сварщик один такой провидец .

Помимо дыма и зеркал, сварщик в своем сварочном шлеме (или капюшоне) может видеть через чрезвычайно яркий ультрафиолетовый свет расплавленную сварочную ванну. Но свет все еще есть и виден окружающим. Этот свет выделяет большое количество тепла, которое ощущает в основном сварщик, но потенциально — окружающие. Сварщик должен соблюдать хотя бы одну меру предосторожности, т. Е. Надевать сварочный шлем для сварки. Но есть и другие вещи, которые он должен сделать, чтобы защитить не только глаза, но и другие вещи.

Компоненты сварочной дуги

Сварочную дугу составляют три основных компонента.

Электричество

Сварочная дуга генерируется электрическим током от источника питания. Ток протекает через заготовку, вызывая короткое замыкание, которое одновременно плавит основной металл и присадочный металл. Поскольку вы имеете дело с электричеством, важно соблюдать осторожность. Например, если вы ведете сварку под дождем, вам нужно помнить, что вода проводит электричество, и вы можете получить удар, если подвергнетесь слишком большому воздействию воды.

Свет

Вопреки тому, что говорят многие, сварочная дуга не ярче солнца. Однако воздействие света сварочной дуги ярче, чем любое солнце, которое вы увидите под атмосферой. Дуга излучает ультрафиолетовое излучение, которое может обжечь глаза и кожу.

Тепло

Как указывалось ранее, в среднем сварочная дуга составляет около 10 000˙F. Но плазменная дуга может достигать 50 000˙F. Считается, что поверхность Солнца имеет температуру около 10 000˙F.Что делает сварку допустимой, так это то, что тепло в основном концентрируется в зоне сварного шва в точке возникновения дуги. Но тепло излучает, поэтому будьте осторожны.

Кредит изображения: Кристофер ПБ, Shutterstock

Защита от сварочной дуги

Поскольку мы говорим о защите себя от света более яркого, чем любой другой, который вы увидите, и от жары, сравнимой с солнцем, само собой разумеется, что у вас есть смекалка.

Электричество

Риск возрастает, когда вы подвергаетесь воздействию окружающей среды.Но вы всегда должны следить за тем, чтобы ваша одежда была как можно более сухой. Условия не всегда идеальны, но на каждом этапе вы должны стараться не допускать попадания влаги в зону сварного шва и оставаться сухим.

Свет

Ультрафиолетовые лучи могут обжечь кожу так же, как солнечный ожог. Но при сварке те же ожоги, которые вы получаете в палящий солнечный день посреди июля в Фениксе, могут случиться в течение часа без защиты. Если с этим ничего не делать, это может привести к долгосрочным проблемам со здоровьем, включая рак.Носите одежду подходящего размера, не слишком тесную и не слишком свободную. Свет может проникнуть через щели в одежде и обжечь кожу даже за короткий промежуток времени.

Самое главное, убедитесь, что ваш сварочный кожух работает правильно. Это означает, что на вашем объективе нет трещин, нет зазоров по краям и т. Д. Небольшая трещина в сварочном объективе может вызвать ожог от вспышки. Это часто случается при воздействии ультрафиолета даже на пару минут.Ультрафиолетовый свет обжигает роговицу, вызывая небольшой, но непоправимый ущерб вашим глазам. Поначалу вы этого не почувствуете. Обычно это наступает позже. Если вы просыпаетесь посреди ночи с головной болью и чувствуете, будто у вас в глазу песок, вероятно, у вас внезапный ожог. Боль обычно проходит примерно через день.

Кредит изображения: Pixabay

Тепло

Α может быть горячей, как поверхность солнца. Во время сварки вы можете почувствовать тепло, исходящее от центра дуги.Это может отвлечь вас и обжечь. Хороший сварной шов может быть испорчен из-за дискомфорта из-за высокой температуры.

Хотя более плотная тканая одежда необходима для защиты кожи от вредных ультрафиолетовых лучей, она не обязательно защитит вас от жары. Правильное расположение во время сварки может до некоторой степени удерживать тепло от вас. Лучшая защита — это кожаная куртка для сварщиков или фартук. Это не только защитит вас от излучения, но и поможет защитить вас от горячих искр, горячих кусков шлака и шлифовальной пыли.

Заключение

В идеале вы не должны замечать ни один из трех компонентов сварочной дуги во время сварки. Все защитное оборудование спроектировано таким образом, чтобы вы могли максимально сосредоточиться на сварке в своем собственном маленьком мире под капотом.

Изображение предоставлено: vladee, Shutterstock

ЧПУ, Металлообработка и производство 2 кг связка 2 мм сварка алюминия Практика / тестовые образцы Бизнес, офис и промышленность

• Домашняя страница
• Бизнес, офис и промышленность
• ЧПУ, Металлообработка и производство
• Сварочное и паяльное оборудование
• Сварочное оборудование и принадлежности
• Сварочные материалы
• Сварочные провода
• 2 кг связка 2 мм Практика сварки алюминия / тестовые образцы

/ тестовые образцы Пачка 2 кг Практика сварки алюминия 2 мм,

Купоны на сварку алюминия толщиной 2 мм Практика / тестовые образцы) Пачка 2 кг примерно 200 мм x 50 мм, отправляется Королевской почтой 2-го класса, Рекламные товары, низкая цена и быстрая доставка , Предоставляем лучшее для всех клиентов! Образцы для практики / испытаний 2 кг связка 2 мм для сварки алюминия, 2 кг связка 2 мм для сварки алюминия Практические / испытательные образцы.

Полную информацию и описание см. В списке продавца.

Купоны на сварку алюминия толщиной 2 мм, Практические / тестовые образцы, Элемент Может включать оригинальные аксессуары, комплект по 2 кг, см. подробности, или может быть в оригинальной упаковке, но не запечатан.: Товар в отличном состоянии, 2 кг в упаковке примерно 200 мм x 50 мм. Товар может отсутствовать в оригинальной упаковке или защитной упаковке.

2 кг пачка 2 мм алюминиевая сварочная практика / испытательные образцы

2 кг пачка 2 мм алюминиевая сварочная практика / испытательные части

Купоны на сварку алюминия толщиной 2 мм Практические / испытательные образцы) Пачка 2 кг примерно 200 мм x 50 мм, отправляется Королевской почтой 2-го класса, Рекламные товары, Низкая цена и быстрая доставка, Обеспечьте лучшее для всех клиентов !

Поведение материала и эволюция микроструктуры во время точечной точечной сварки трением повторным заполнением алюминиевого сплава Alclad 2A12-T4