CN113750376A - 一种中子束束流整型靶站装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中子束束流整型靶站装置，其中包括光子屏蔽层、中子屏蔽层、中子反射层、中子慢化层、中子靶、热中子吸收层、光子吸收层。进一步的，中子靶除束流轰击面以外被中子慢化层包裹，中子慢化层后面与热中子吸收层相接，中子慢化层外为中子反射层，中子反射层和热中子吸收层后与光子吸收层相接，上述结构构成中子产生器。中子吸收器除束流注入口和引出口外被中子屏蔽层所包裹，中子屏蔽层外为光子屏蔽层。本发明有益效果在于，可以用较低的束流功率产生满足BNCT治疗要求的中子束，同时对中子产生器引出方向外其他方向产生的射线进行了有效的屏蔽，本装置的最大特点是：极大的节省了空间和成本、更加经济的使用，更有利于BNCT治疗的推广和应用。

Description

一种中子束束流整型靶站装置
技术领域
本发明涉及核能技术领域及医疗设备领域，具体涉及一种中子束束流整型靶站装置。
背景技术
任何用于BNCT的中子源，都必须提供适当的中子能量并具有足够的中子束强度，以便治疗所需的时间在一个小时以内。在BNCT中，中子根据其能量分为热中子(能量小于0.5eV)、超热中子(能量在0.5eV-10keV之间)和快中子(能量大于10keV)。为了治疗非表皮肿瘤，BNCT治疗过程中一般采用超热中子为主的中子束进行照射，中子在通过人体组织后被慢化为热中子，与预先通过注射或口服使之聚集在癌细胞中的含10B药物反应，7Li和α粒子。它们具有高相对生物有效性，能对破坏细胞；且只有约为一个细胞直径的穿透能力，从而只破坏单个细胞，免于伤害附近的正常组织细胞。
加速器中子源可以提供满足BNCT治疗的中子束，并且安装和维护成本较低，相对于反应堆民众接受度更高，可以被建设在人流密度高的医院中。加速器中子源主要包括，粒子加速器、中子束束流整型靶站及束流管道。中子束束流整型靶站可以产生中子束，并将中子束整型至适用于BNCT治疗。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用较低的束流功率产生满足BNCT治疗要求的中子束，同时对中子生成器引出方向外其他方向产生的射线进行有效屏蔽的中子束束流整型靶站装置，具体是一种中子束束流整型靶站装置。
为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述装置包括束流入口、中子慢化层以及设置于所述束流入口末端并伸入所述中子慢化层的一端内的中子靶；在所述中子慢化层依次向外包裹有中子反射层、中子屏蔽层与光子屏蔽层；所述中子慢化层的另一端且与所述中子靶位于同一轴线上设有热中子吸收层；在所述光子屏蔽层上还设有与所述中子靶同轴的准直器，所述中子反射层与所述准直器之间设有光子吸收层；当靶材与从所述束流入口入射的质子束发生核反应产生中子，经所述中子慢化层慢化为超热中子为主的中子束，所述中子束经过所述热中子吸收层和所述光子吸收层降低了中子束中的热中子污染和光子污染后进入所述准直器，经所述准直器准直后从束流出***出。
需要说明的是，所述中子靶除束流轰击面以外被所述中子慢化层包裹；所述中子靶由金属制成，所述入射质子束能量足以与所述靶材发生核反应产生中子。
需要说明的是，不同的层之间可采用螺纹连接、键、卡勾、花键和销连接、过盈连接、焊、粘或铆连接。
需要说明的是，所述中子束以超热中子为主，所述超热中子能区在0.5eV到10keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于10keV。
需要说明的是，所述金属为含有Li或Be的合金。
需要说明的是，所述中子慢化层由快中子反应截面大、热中子反应截面小的材料制成。
需要说明的是，所述中子反射层由与快中子反应截面大的重核材料制成。
需要说明的是，所述热中子吸收层由热中子反应截面大的材料制成。
需要说明的是，所述光子吸收层由由Pb或Bi中的至少一种制成。
需要说明的是，不同的层中均可掺杂少量金属Li以降低γ射线污染，Li的质量分数为所述结构重量的0.5％-5％。
本发明有益效果在于，可以用较低的束流功率产生满足BNCT治疗要求的中子束，同时对中子产生器引出方向外其他方向产生的射线进行了有效的屏蔽，本装置的最大特点是：极大的节省了空间和成本、更加经济的使用，更有利于BNCT治疗的推广和应用。
附图说明
图1是BNCT中子束流整形靶站装置示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
如图1所示，本发明为一种中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述装置包括束流入口、中子慢化层以及设置于所述束流入口末端并伸入所述中子慢化层的一端内的中子靶；在所述中子慢化层依次向外包裹有中子反射层、中子屏蔽层与光子屏蔽层；所述中子慢化层的另一端且与所述中子靶位于同一轴线上设有热中子吸收层；在所述光子屏蔽层上还设有与所述中子靶同轴的准直器，所述中子反射层与所述准直器之间设有光子吸收层；当靶材与从所述束流入口入射的质子束发生核反应产生中子，经所述中子慢化层慢化为超热中子为主的中子束，所述中子束经过所述热中子吸收层和所述光子吸收层降低了中子束中的热中子污染和光子污染后进入所述准直器，经所述准直器准直后从束流出***出。
进一步的，本发明所述中子靶除束流轰击面以外被所述中子慢化层包裹；所述中子靶由金属制成，所述入射质子束能量足以与所述靶材发生核反应产生中子。
进一步的，本发明不同的层之间可采用螺纹连接、键、卡勾、花键和销连接、过盈连接、焊、粘或铆连接。
进一步的，本发明所述中子束以超热中子为主，所述超热中子能区在0.5eV到10keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于10keV。
进一步的，本发明所述金属为含有Li或Be的合金。
进一步的，本发明所述中子慢化层由快中子反应截面大、热中子反应截面小的材料制成。
进一步的，本发明所述中子反射层由与快中子反应截面大的重核材料制成。
进一步的，本发明所述热中子吸收层由热中子反应截面大的材料制成。
进一步的，本发明所述光子吸收层由由Pb或Bi中的至少一种制成。
进一步的，本发明不同的层中均可掺杂少量金属Li以降低γ射线污染，Li的质量分数为所述结构重量的0.5％-5％。
实施例
达到必要数量和必要能量的质子入射到中子靶上，质子与中子靶上的铍发生核反应，放射出中子。放射出的中子经过中子慢化层慢化，再经过热中子吸收层和光子吸收层过滤，得到符合BNCT治疗的中子束线从准直器射出。在此期间产生的非出射方向上其他方向的射线被中子屏蔽层和光子屏蔽层吸收。癌症患者先服用含硼化合物，利用癌症细胞的特点在其内部富集，之后使用中子束整型靶站装置射出的中子束照射癌症患者的肿瘤病灶。因为中子与硼反应截面大，因此射入肿瘤病灶处的中子只与癌细胞中的硼元素反应，从而达到只杀死癌细胞的功效。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变，而所有的这些改变，或改为其他药剂喷施，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述装置包括束流入口、中子慢化层以及设置于所述束流入口末端并伸入所述中子慢化层的一端内的中子靶；在所述中子慢化层依次向外包裹有中子反射层、中子屏蔽层与光子屏蔽层；所述中子慢化层的另一端且与所述中子靶位于同一轴线上设有热中子吸收层；在所述光子屏蔽层上还设有与所述中子靶同轴的准直器，所述中子反射层与所述准直器之间设有光子吸收层；当靶材与从所述束流入口入射的质子束发生核反应产生中子，经所述中子慢化层慢化为超热中子为主的中子束，所述中子束经过所述热中子吸收层和所述光子吸收层降低了中子束中的热中子污染和光子污染后进入所述准直器，经所述准直器准直后从束流出***出。
2.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述中子靶除束流轰击面以外被所述中子慢化层包裹；所述中子靶由金属制成，所述入射质子束能量足以与所述靶材发生核反应产生中子。
3.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，不同的层之间可采用螺纹连接、键、卡勾、花键和销连接、过盈连接、焊、粘或铆连接。
4.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述中子束以超热中子为主，所述超热中子能区在0.5eV到10keV之间，热中子能区小于0.5eV，快中子能区大于10keV。
5.根据权利要求2所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述金属为含有Li或Be的合金。
6.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述中子慢化层由快中子反应截面大、热中子反应截面小的材料制成。
7.根据权利要求6所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述中子反射层由与快中子反应截面大的重核材料制成。
8.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述热中子吸收层由热中子反应截面大的材料制成。
9.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，所述光子吸收层由由Pb或Bi中的至少一种制成。
10.根据权利要求1所述的中子束束流整型靶站装置，其特征在于，不同的层中均可掺杂少量金属Li以降低γ射线污染，Li的质量分数为所述结构重量的0.5％-5％。
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WO2020211583A1 (zh) * 2019-04-17 2020-10-22 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗***

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