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Dieser Antrag musste am 26. September 2021 beim chinesischen Patentamt eingereicht werden, wobei die Antragsnummer
202111126204.6 lautete, die Priorität der chinesischen Patentanmeldung mit dem Titel „Ein Strahlformer für die Neutroneneinfangtherapie“ wird hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
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Beschreibung
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Bor-Neutroneneinfangtherapie (BNCT), insbesondere einen Strahlformer zur tiefen Tumorbehandlung.
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Stand der Technik
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Derzeit ist die Photonen-oder Ladungsteilchentherapie durch die Art der Strahlen begrenzt; während nämlich Tumorzellen abgetötet werden, werden in dem Bereich, den die Strahlen passieren, auch größere Schäden verursacht. Darüber hinaus ist bei hochgradig strahlenresistenten Tumorzellen wie Glioblastoma multilinea und Melanozytom die heilende Wirkung der traditionellen Strahlentherapie oft gering. Die Neutroneneinfangtherapie mit geringer Strahlenschädigung des normalen Gewebes um den Tumor herum und hoher relativer biologischer Wirkung im Zielgebiet beruht auf der spezifischen Akkumulation von borhaltigen Arzneimitteln in Tumorzellen und der präzisen Regulierung von Neutronenstrahlen, wodurch eine bessere Krebsbehandlungsmöglichkeit geboten wird als durch eine herkömmliche Bestrahlung.
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Die Bor-Neutroneneinfangtherapie (BNCT) nutzt den großen thermischen Neutroneneinfangquerschnitt von Bor (10B); Bor (10B) wird im Tumorbereich angereichert und nachdem thermische Neutronen/epithermische Neutronen eine bestimmte Dicke von biologischem Gewebe passiert haben, werden durch die Reaktion von 10B (n,α) 7Li zwei geladene Teilchen, 4He und 7Li, erzeugt, wobei die durchschnittlichen Energien 0,84 MeV und 1,47 MeV betragen, mit einem hohen linearen Energieumsatz (LET) und kurzer Reichweite, wobei der LET und die Reichweite von α-Partikeln 150 keV/µm, 4-5 µm, sowie von den Lithium-Partikeln 7Li 175 keV/µm, 8-9 µm betragen. Die Reichweite der beiden liegt damit im Bereich der Zellskala, was der Größe einer Zelle entspricht, sodass der Strahlenschaden für Organismen auf die Zellebene begrenzt ist. Wenn sich daher das mit Bor beladene Medikament selektiv in Tumorzellen anreichert und eine darauf abgestimmte geeignete Neutronenstrahlungsquelle benutzt wird, können Tumorzellen lokal abgetötet werden, ohne dass normales Gewebe zu stark geschädigt wird.
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Die heilende Wirkung der Bor-Neutroneneinfangtherapie hängt von der Konzentration von Bor (10B) in den Tumorzellen und der Anzahl der thermischen Neutronen ab, die diesen Bereich erreichen. Daher spielt neben der Entwicklung borhaltiger Hochleistungsmedikamente auch die Verbesserung der Strahlqualität Neutronenquellen eine wichtige Rolle in der Bor-Neutroneneinfangtherapie.
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Die chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
CN104548388B offenbarte einen Strahlformer für die Neutroneneinfangtherapie, es wird also ein Strahlformer für die Neutroneneinfangtherapie bereitgestellt, wobei der Strahlformer einen Strahleneintritt, ein Target, einen Retarder neben dem Target, einen den Retarder umgebenen Reflektor, einen Absorber für thermische Neutronen neben dem Retarder und eine Strahlungsabschirmung sowie einen Strahlaustritt umfasst. Das Target erfährt eine Kernreaktion mit dem vom Strahleneintritt einfallenden Protonenstrahl, um Neutronen zu erzeugen, woraufhin die Neutronen einen Neutronenstrahl bilden. Dieser Neutronenstrahl definiert eine Hauptachse, der Retarder bremst die vom Target erzeugten Neutronen in den epithermischen Neutronenenergiebereich ab, wobei der Retarder so konfiguriert ist, dass er mindestens eine kegelartige Form aufweist. Der Reflektor lenkt außeraxiale Neutronen auf die Hauptachse, um die Intensität des epithermischen Neutronenstrahls zu erhöhen. Der Absorber für thermische Neutronen wird verwendet, um thermische Neutronen zu absorbieren und damit zu vermeiden, dass während der Behandlung übermäßige Dosen auf oberflächliches Gewebe treffen. Die Strahlungsabschirmung wird verwendet, um vor Leckagen von Neutronen und Photonen zu schützen und damit die Dosis fuer normales Gewebe in nicht bestrahlten Bereichen zu reduzieren. Dieses Patent weist folgende Mängel auf:
- (1) Der Retarder ist ein kegelförmiger Retarder, der in einem Stück gebildet ist. Ein Retarder dieser Struktur ist nicht einfach zu verarbeiten und herzustellen. Ausserdem ist der Neutronenfluss nach der Verlangsamung nicht in der Lage, tiefe Tumore ausreichend wirkungsvoll zu behandeln.
- (2) Das Protoneneinfallsrohr ist hohlzylindrisch. Der hohlzylindrische Kanal neigt dazu, mehr Neutronen aus diesem Bereich lecken zu lassen, die Nutzungsrate ist daher nicht hoch und es stellt auch eine Gefahr für das Beschleunigerende dar.
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Aufgabe der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung zielt auf eines oder mehrere Probleme des Standes der Technik ab und schlägt einen Strahlformer für die Neutroneneinfangtherapie vor, der darauf abzielt, die technischen Probleme zu lösen, die in der oben erwähnten Hintergrundtechnologie aufgeworfen wurden.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Strahlformer für die Neutroneneinfangtherapie dar, der einen Protonenstrahlkanal, ein Target, einen Retarder, einen den Retarder und den Protonenstrahlkanal umgebenden Reflektor, eine an den Retarder angrenzende thermische Neutronen absorbierende Schicht, eine an die thermische Neutronen absorbierende Schicht angrenzende Gamma-Strahlungsabschirmschicht und einen im Strahlformer angeordneten Kollimator umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Retarder ein Target eingebaut ist und das erwähnte Target am Ende des Protonenstrahlkanals angebracht ist.
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In einer spezifischen Ausführungsform hat der Retarder die Form einer zylindrischen abgestuften Welle, und die Anzahl der abgestuften Wellensegmente beträgt 2-10.
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In einer spezifischen Ausführungsform ist der Außendurchmesser der Endfläche der abgestuften Welle des Retarders nahe dem Target am größten, und der Außendurchmesser der Endfläche der abgestuften Welle nahe der thermische Neutronen absorbierenden Schicht am kleinsten.
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In einer spezifischen Ausführungsform umschließt das Segment der abgestuften Welle mit dem größten Außendurchmesser das Ende des Protonenstrahlkanals.
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Das erwähnte Target ist im Segment der abgestuften Welle mit dem größten Außendurchmesser und am Ende des Protonenstrahlkanals angeordnet.
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In einer spezifischen Ausführungsform befindet sich zwischen dem Segment der abgestuften Welle mit dem kleinsten Außendurchmesser und dem Reflektor ein Spalt, wobei der erwähnte Spalt 1-20 mm beträgt.
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Die thermische Neutronen absorbierende Schicht grenzt an das Segment der abgestuften Welle mit dem kleinsten Außendurchmesser.
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In einer spezifischen Ausführungsform ist der Protonenstrahlkanal zylindrisch und im Protonenstrahlkanal ist ein ringförmiger Sperrblock angeordnet.
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In einer spezifischen Ausführungsform ist der Außendurchmesser der thermische Neutronen absorbierende Schicht größer als der Außendurchmesser des Retarders.
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In einer spezifischen Ausführungsform liegt die Dicke jedes abgestuften Wellensegments im Bereich von 50-100mm.
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In einer spezifischen Ausführungsform beträgt die Differenz der Außendurchmesser zwischen zwei benachbarten gestuften Wellensegmenten 0-50mm.
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In einer spezifischen Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen dem Sperrblock im Protonenstrahlkanal und dem Target 50-500 mm.
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Der durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Strahlformer für Elektroneneinfangtherapie weist folgende positiven Effekte auf:
- 1. Der Retarder der vorliegenden Erfindung ist in der Form einer zylindrischen abgestuften Welle gestaltet. Eine solche strukturelle Gestaltung ist einfacher zu verarbeiten, zu warten oder zu ersetzen und ist auch bequem zu montieren und zu demontieren. Der Retarder in Form einer zylindrischen abgestuften Welle kann den Durchgangsstrahl effektiv vermeiden;
- 2. Das Target der vorliegenden Erfindung ist innerhalb des Retarders angeordnet und mindestens 50 mm tief im Retarder angebracht, was der ausreichenden Verlangsamung von Rückstoßneutronen förderlich ist und auch den epithermischen Neutronenfluss am Ausgang erhöht;
- 3. In der vorliegenden Erfindung gibt es einen Spalt zwischen dem Segment der abgestuften Welle des Retarders mit dem kleinsten Außendurchmesser und dem Reflektor, der das Austreten epithermischer Neutronen am Ausgang erhöhen und den epithermischen Neutronenfluss verbessern kann;
- 4. Der Protonenstrahlkanal der vorliegenden Erfindung ist mit einem ringförmigen Sperrblock versehen, der das Austreten von Rückstoßneutronen zum Beschleunigerende verringert, die Strahlungsdosis am Beschleunigerende verringert, darüberhinaus den epithermischen Neutronenfluss am Ausgang verbessert und den Verlust des epithermischen Neutronenstrahls reduziert.
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Figurenliste
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Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß den folgenden Zeichnungen beschrieben:
- 1 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der ersten Ausführungsform;
- 2 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der zweiten Ausführungsform;
- 3 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der dritten Ausführungsform;
- 4 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der vierten Ausführungsform;
- 5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der fünften Ausführungsform;
- 6 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Modifikation 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strahlformer,
- 11
- Protonenstrahlkanal,
- 12
- Target,
- 13
- Retarder,
- 131
- Vorderteil,
- 132
- Mittelteil,
- 133
- Hinterteil,
- 14
- Reflektor,
- 15
- thermische Neutronen absorbierende Schicht,
- 16
- Strahlungsabschirmschicht,
- 17
- Kollimator,
- 18
- Ausgang,
- 19
- Spalt,
- 20
- Sperrblock.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Unten werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, und es sollte beachtet werden, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung dienen, nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass diese spezifischen Details nicht verwendet werden müssen, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Wohlbekannte Schaltungen, Materialien oder Verfahren wurden nicht im Detail beschrieben, um zu vermeiden, dass die vorliegende Erfindung verschleiert wird.
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In der gesamten Beschreibung werden Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform“, „die Ausführungsform“, „ein Beispiel“ oder „das Beispiel“ genommen, was bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform oder dem Beispiel beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit beziehen sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „der Ausführungsform“, „einem Beispiel“ oder „dem Beispiel“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Darüber hinaus können bestimmte Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen in jeder geeigneten Kombination und/oder Unterkombination kombiniert werden. Außerdem wird der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass die hierin bereitgestellten Zeichnungen veranschaulichenden Zwecken dienen und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „gekoppelt“ oder „verbunden“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als mit einem anderen Element „direkt gekoppelt“ oder „direkt verbunden“ bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Gleiche Zahlen bezeichnen gleiche Elemente. Der Begriff „und/oder“, wie er hier verwendet wird, umfasst beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente.
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Ausführungsform 1:
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Bisher vorhandene Retarder, die zur Verlangsamung von Neutronenstrahlen verwendet werden, sind im Allgemeinen integral geformte Retarder in Form von Kegeln. Ein Retarder dieser Struktur ist nicht einfach zu verarbeiten und herzustellen. Ausserdem ist der Neutronenfluss nach der Verlangsamung nicht in der Lage, tiefe Tumore ausreichend wirkungsvoll zu behandeln.
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Wie in 1 gezeigt, enthält diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Protonenstrahlkanal 11 und ein Target 12. Nimmt man die Protoneneinfallsrichtung als die positive Richtung, ist ein Ende des Protonenstrahlkanals 11 mit dem Beschleuniger und das andere Ende mit dem Target 12 verbunden; wenn man den Protoneneinfallsort als vorderes Ende nimmt, ist der Ausgang 18 das hintere Ende (d.h epithermisches Neutronenstrahl-Injektionsende), woraus ersichtlich ist, dass das Target 12 am Ende des Protonenstrahlkanals 11 angeordnet ist.
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Der Strahlformer 1 umfasst auch einen Retarder 13, einen den Retarder 13 und den Protonenstrahlkanal 11 umgebenden Reflektor 14, eine an den Retarder 13 angrenzende thermische Neutronen absorbierende Schicht 15 und eine an die thermische Neutronen absorbierende Schicht angrenzende Gammastrahl-Abschirmschicht 16 und den im Strahlformer 1 angeordneten Kollimator 17; außerdem ist das Target 12 im Retarder 13 angeordnet, d.h. das Target 12 ist von dem Retarder 13 umhüllt, und der Außendurchmesser der thermische Neutronen absorbierende Schicht 15 ist größer als der Außendurchmesser des Retarders 13.
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Ausführungsform 2:
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Wie in 2 gezeigt, ist diese Ausführungsform auf der Grundlage der vorherigen Ausführungsform 1 optimiert. Insbesondere hat der Retarder 13 in dieser Ausführungsform die Form einer zylindrischen abgestuften Welle, und die Anzahl der abgestuften Wellensegmente beträgt 2 bis 10 Stufen, vorzugsweise 3 bis 8 Stufen, am besten 5 Stufen. Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann es auch so verstehen: Nimmt man den Ort des Protoneneinfalls als vorderes Ende, kann der Retarder 13 sequentiell ein Vorderteil 131, mehrere Mittelteile 132 und ein Hinterteil 133 enthalten. Das Vorderteil 131, die Mittelteile 132 und das Hinterteil 133 bilden einen zylindrischen abgestuften wellenförmigen Retarder 13, und die Anzahl der abgestuften Wellensegmente des Mittelteils 132 beträgt 0 bis 8, vorzugsweise 0 bis 6, am besten 3; wenn man die Richtung des Protoneneinfalls als positive Richtung nimmt, so nehmen die gestuften Wellensegmente hinsichtlich ihres Außendurchmessers allmählich ab. (Für den Fachmann ist es leicht zu verstehen, dass wenn man die Richtung des Protoneneinfalls als positive Richtung nimmt, die Außendurchmesser des Vorderteils 131, der Mittelteile 132 und des Hinterteils 133 allmählich abnehmen, und auch die Außendurchmesser der gestuften Wellensegmente des Mittelteils 132 allmählich abnehmen). Dann ist der Außendurchmesser der Stirnfläche des abgestuften Wellensegments in der Nähe des Targets 12 am größten (Fachleute dieses Gebiets können leicht verstehen, dass das abgestufte Wellensegment mit dem größten Außendurchmesser das Vorderteil 131 ist). Der Außendurchmesser der Endfläche des abgestuften Wellensegments in der Nähe der thermische Neutronen absorbierenden Schicht 15 ist am kleinsten (der Fachmann kann leicht verstehen, dass das abgestufte Wellensegment mit dem kleinsten Außendurchmesser das Hinterteil 133 ist). Zusätzlich dazu, dass die Einfallsrichtung von Protonen als positive Richtung angenommen wird, können Fachleute auch verstehen, dass der Außendurchmesser der abgestuften Wellensegmente allmählich in der Richtung der abgestuften Welle abnimmt, die sich der thermische Neutronen absorbierenden Schicht 15 nähert. Der Dickenbereich jedes abgestuften Wellensegments beträgt 50-100 mm, vorzugsweise 50 mm, und die Außendurchmesserdifferenz zwischen zwei benachbarten gestuften Wellensegmenten beträgt 0-50 mm, vorzugsweise 20 mm. Eine solche Retarderstruktur 13 ist leichter zu verarbeiten, zu warten oder zu ersetzen und auch bequem zu montieren und zu demontieren. Der Retarder in Form einer zylindrischen abgestuften Welle kann den geraden Strahl effektiv vermeiden und eine starke Erhöhung des Flusses des epithermischen Neutronenstrahls realisieren, ohne die Leistung des Protonentargets zu erhöhen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Strahlformers verbessert wird.
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Es sollte auch beachtet werden, dass der Retarder 13 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu der zylindrischen abgestuften Wellen auch eine kreisförmige abgestufte Wellea oder andere Strukturen annehmen kann, die eine abgestufte Welle bilden können.
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Gleichzeitig umgibt das Vorderteil 131 (das abgestufte Wellensegment mit dem größten Außendurchmesser) das Ende des Protonenstrahlkanals 11, was dazu dient, die Rückstoßneutronen zu verlangsamen und den epithermischen Neutronenfluss des Ausgangs 18 zu erhöhen, wobei das Target 12 in das Vorderteil 131 (in das abgestufte Wellensegment mit dem größten Außendurchmesser) eingesetzt und am Ende des Protonenstrahlkanals 11 angeordnet ist, und die Tiefe des Targets 12 im Retarder 13 nicht geringer als 50 mm ist, was einer ausreichenden Verlangsamung von Rückstoßneutronen förderlich ist.
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Außerdem ist der Außendurchmesser der thermische Neutronen absorbierenden Schicht 15 größer als der des Vorderteils 131 (das gestufte Wellensegmet mit dem größten Außendurchmesser). Diese wird verwendet, um thermische Neutronen zu absorbieren und zu verhindern, dass thermische Neutronen entweichen und damit zu vermeiden, dass während der Behandlung übermäßige Dosen in oberflächliches Gewebe geraten; die an die thermische Neutronen absorbierende Schicht 15 angrenzende Gamma-Strahlungsabschirmschicht 16 wird verwendet, um die austretenden Neutronen und Photonen abzuschirmen, und damit die Dosis, die auf das normale Gewebe in dem nicht bestrahlten Bereich trifft, zu reduzieren.
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Ausführungsform 3:
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Wie in 3 gezeigt, ist diese Ausführungsform auf der Grundlage der vorherigen Ausführungsform 2 weiter optimiert. Insbesondere gibt es bei dieser Ausführungsform einen Spalt 19 zwischen dem Hinterteil 133 (dem abgestuften Wellensegment mit dem kleinsten Außendurchmesser) und dem Reflektor 14, wobei das Design des Spalts 19 nicht zu groß sein darf, da ein zu großer Spalt 19 die schnelle Neutronenkomponente des Ausgangs 18 erheblich erhöht, der Spalt 19 aber auch nicht zu klein sein kann, da eine zu kleine Lücke die Erhöhung der epithermischen Neutronenkomponente des Ausgangs 18 begrenzt. Daher sollte der Spaltbereich 1-20 mm betragen, vorzugsweise 10 mm, was das Austreten epithermischer Neutronen am Ausgang 18 erhöhen kann und den Fluss epithermischer Neutronen verbessern kann; außerdem grenzt das Hinterteil 133 (das abgestufte Wellensegment mit dem kleinsten Außendurchmesser) an die thermische Neutronen absorbierende Schicht 15 an, was zu besserer Wirtschaftlichkeit beiträgt.
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Ausführungsform 4:
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Wie in 4 gezeigt, ist diese Ausführungsform auf der Grundlage der vorherigen Ausführungsform 3 weiter optimiert, insbesondere ist der Protonenstrahlkanal 11 in dieser Ausführungsform hohlzylindrisch, wobei ein ringförmiger Sperrblock 20 in den Protonenstrahlkanal 11 eingesetzt ist, und wobei der Sperrblock 20 in einem Abstand von 50-500 mm vom Target 12 angeordnet ist; In dieser Ausführungsform ist der Sperrblock 20 vorzugsweise an einer Position 50 mm entfernt vom Target 12 angeordnet. Eine derartige Konstruktion ist kompakt und geschickt, denn sie reduziert nicht nur das Austreten von Rückstoßneutronen zum Beschleunigerende und die Strahlungsdosis am Beschleunigerende, sondern verbessert auch den epithermischen Neutronenfluss am Ausgang 18 und reduziert den Verlust des epithermischen Neutronenstrahlstroms.
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Ausführungsform 5:
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Wie in 5 gezeigt, besteht der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der Ausführungsform 4 darin, dass der Sperrblock 20 an einer Position 500 mm entfernt vom Target 12 angeordnet ist, was auch das Austreten von Rückstoßneutronen reduzieren kann, die durch Protonen-Targeting entlang des Protonenstrahlkanals 11 erzeugt werden, und gleichzeitig kann, nachdem dieser Teil der Neutronen verlangsamt ist, auch der epithermische Neutronenfluss am Ausgang 18 erhöht werden.
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Variante 1
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Wie in 6 gezeigt, besteht der Unterschied zwischen diesem modifizierten Beispiel und der Ausführungsform 1 darin, dass das Target 12 in diesem modifizierten Beispiel nicht in den Retarder 13 eingesetzt ist, sondern das Target 12 auf die vordere Oberfläche des Retarders 13 gesetzt und am Ende des Protonenstrahlkanals 11 platziert ist.
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Vergleichsbeispiel 1:
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Durch experimentellen Vergleich wird die Neutronenfluenzrate des Ausgangs 18 der Variante 1 und der Ausführungsform 1 ermittelt.
- (n/cm2/p) Vergleichsdatentabelle wie folgt:
| Neutronenfluenzrate (n/cm2/p) |
| Seriennummer | Thermische Neutronen | Epithermische Neutronen | Schnelle Neutronen | Gesamt-Neutronen | % der epithermischen Neutronen |
| Variante 1 (A) | 8.92E-10 | 2.08E-08 | 5.97E-09 | 2.77E-08 | 75.21 |
| Ausführungsform 1 (B) | 9.52E-10 | 2.16E-08 | 5.21E-09 | 2.77E-08 | 77.81 |
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Diagramm der Beziehung zwischen dem Neutronenenergiespektrum am Ausgang 18 zwischen der Variation 1 (A) und der Ausführungsform 1 (B):
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Wenn das Retardermaterial 13 verwendet wird, um das Target 12 in der Ausführungsform 1 zu umhüllen, lässt sich ersehen, dass die Gesamtneutronenfluenzrate der Variante 1 äquivalent zu der der Ausführungsform 1 ist, dass aber die epithermische Neutronenfluenzrate der Ausführungsform 1 höher ist und der Anteil an epithermischen Neutronen deutlich zunimmt.
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Vergleichsbeispiel 2:
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Durch experimentellen Vergleich wird die Neutronenfluenzrate des Ausgangs 18 der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2 ermittelt.
- (n/cm2/p) Vergleichsdatentabelle wie folgt:
| Neutronenfluenzrate (n/cm2/p) |
| Seriennummer | Thermische Neutronen | Epithermische Neutronen | Schnelle Neutronen | Gesamt-Neutronen | % der epithermischen Neutronen |
| Ausführungsform 1 (B) | 9.52E-10 | 2.16E-08 | 5.21E-09 | 2.77E-08 | 77.81 |
| Ausführungsform 2 (C) | 9.99E-10 | 2.21E-08 | 4.19E-09 | 2.73E-08 | 80.98 |
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Diagramm der Beziehung zwischen dem Neutronenenergiespektrum am Ausgang 18 zwischen der Ausführungsform 1 (B) und der Ausführungsform 2 (C):
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Es ist ersichtlich, dass, wenn der Retarder 13 in der Ausführungsform 2 die Form einer zylindrischen abgestuften Welle annimmt, die Gesamtneutronenfluenzrate von Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 gleich ist, aber die epithermische Neutronenfluenzrate von Ausführungsform 2 höher ist und der Anteil epithermischer Neutronen auch deutlich erhöht ist.
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Vergleichsbeispiel 3:
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Durch experimentellen Vergleich wird die Neutronenfluenzrate des Ausgangs 18 der Ausführungsform 2 und der Ausführungsform 3 ermittelt.
- (n/cm2/p) Vergleichsdatentabelle wie folgt:
| Neutronenfluenzrate (n/cm2/p) |
| Seriennummer | Thermische Neutronen | Epithermische Neutronen | Schnelle Neutronen | Gesamt-Neutronen | % der epithermische Neutronen |
| Ausführungsform 2 (C) | 9.99E-10 | 2.21E-08 | 4.19E-09 | 2.73E-08 | 80.98 |
| Ausführungsform 3 (D) | 1.02E-09 | 2.24E-08 | 4.45 E-09 | 2.79E-08 | 80.37 |
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Diagramm der Beziehung zwischen dem Neutronenenergiespektrum am Ausgang 18 zwischen der Ausführungsform 2 (C) und der Ausführungsform 3 (D):
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Daraus ist ersichtlich, dass, wenn ein Spalt 19 zwischen dem Hinterteil 133 und dem Reflektor 14 (dem abgestuften Wellensegment mit dem kleinsten Außendurchmesser) in Ausführungsform 3 vorgesehen ist, die Gesamtneutronenfluenzrate der Ausführungsform 3 höher ist und die epithermische Neutronenfluenzrate ebenfalls erhöht ist.
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Vergleichsbeispiel 4:
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Durch experimentellen Vergleich wird die Neutronenfluenzrate des Ausgangs 18 der Ausführungsform 3, der Ausführungsform 4 und der Ausführungsform 5 ermittelt.
- (n/cm2/p) Vergleichsdatentabelle wie folgt:
| Neutronenfluenzrate (n/cm2/p) |
| Seriennumm er | Thermisch e Neutrone n | Epithermisc he Neutronen | Schnelle Neutronen | Gesamt-Neutron en | % der epithermisc hen Neutronen | Rückstoß Neutronenle ck (n/p) |
| Ausführungsform 3 (D) | 1.02E-09 | 2.24E-08 | 4.45 E-09 | 2.79E-08 | 80.37 | 3.19E-02 |
| Ausführungsform 4 (E) | 1.07E-09 | 2.34E-08 | 4.50E-09 | 2.89E-08 | 80.74 | 2.59E-02 |
| Ausführungsform 5 | 1.03E-09 | 2.25E-08 | 4.46E-09 | 2.80E-08 | 80.43 | 2.42E-02 |
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Diagramm der Beziehung zwischen dem Neutronenenergiespektrum am Ausgang 18 zwischen der Ausführungsform 3 (D) und der Ausführungsform 4 (E):
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Daraus lässt sich ersehen, wenn die Ausführungsform 4 und die Ausführungsform 5 Sperrblöcke 20 verwenden, auch wenn diese an unterschiedlichen Positionen angebracht sind, dann ist die Gesamtneutronenfluenzrate des Ausgangs 18 der Ausführungsform 4 und der Ausführungsform 5 im Vergleich zu der der Ausführungsform 3 deutlich erhöht. Ausserdem ist die epithermische Neutronenfluenzrate und der Prozentsatz epithermischer Neutronen erhöht und das Leck der Rückstoßneutronen im Protonenstrahlkanal deutlich geringer.
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Zu allen Ausführungsformen, Varianten und dem Vergleichsprozess der vorliegenden Erfindung muss Folgendes erläutert werden: Die in dieser Erfindung erwähnten schnellen Neutronen sind höher als 10keV, die in dieser Erfindung erwähnten epithermischen Neutronen liegen zwischen 0.5eV und 10keV und die in dieser Erfindung erwähnten thermischen Neutronen sind niederiger als 0.5eV.
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Die obigen Ausführungsformen sind nur spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Beschreibung ist relativ spezifisch und detailliert, darf jedoch nicht als Grenze für den Umfang des Patents der Erfindung verstanden werden. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass es für gewöhnliches technisches Personal auf diesem Gebiet, unter der Voraussetzung, nicht vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen, möglich ist, eine Reihe von Varianten und Verbesserungen zu produzieren. Diese offensichtlichen Ersatzformen sind Teil des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 202111126204 [0001]
- CN 104548388 B [0006]
