中子缓速材料制造技术

本发明专利技术披露了一种中子缓速材料，所述中子缓速材料由含锂的物质和一种具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料组成，所述中子缓速材料应用于中子捕获治疗装置的射束整形体中作为缓速体。本发明专利技术的有益效果是通过向常规的中子缓速材料中加入含锂的物质用以提高被所述中子缓速材料缓速的中子射束的假体射束品质。

Neutron slow speed material

The invention discloses a neutron retarding material, the slow neutron material by the lithium containing material and a composition with fast neutron and epithermal neutron cross section effect effect of small section material, the slow neutron capture material used in beam shaping body treatment device for slow neutron in body. The beneficial effect of the present invention is to increase the quality of the radial beam of the neutron beam of the neutron slow speed material by adding a lithium containing material to a conventional neutron slow speed material.

【技术实现步骤摘要】
中子缓速材料
本专利技术涉及一种放射性射线缓速材料，尤其是一种中子缓速材料。
技术介绍
中子缓速材料常见于中子捕获治疗装置的射束整形体中，用以将从中子源发射的能谱较宽的中子射束调整为具有一定能量范围的中子射束，在利用中子捕获治疗装置进行治疗的过程中，影响治疗效果的不仅有空气射束品质，还需要考虑假体射束品质。目前尚未发现针对中子射束的假体射束品质对中子缓速材料的筛选。
技术实现思路
在利用中子捕获治疗装置进行治疗的过程中，所述中子捕获治疗装置的假体射束品质决定了治疗效果，其中，构成所述中子捕获治疗装置中缓速体的中子缓速材料是影响假体射束品质的主要因素。所述假体射束品质包括：有效治疗深度、有效治疗深度剂量率和有效治疗剂量比，其中：有效治疗深度(AD)是指肿瘤剂量等于正常组织最大剂量的深度，在此深度之后的位置，肿瘤细胞得到的剂量小于正常组织最大剂量，即失去了硼中子捕获的优势。此参数代表中子射束的穿透能力，有效治疗深度越大表示可治疗的肿瘤深度越深，单位为cm。有效治疗深度剂量率即有效治疗深度的肿瘤剂量率，亦等于正常组织的最大剂量率。因正常组织接收总剂量为影响可给予肿瘤总剂量大小的因素，因此参数影响治疗时间的长短，有效治疗深度剂量率越大表示给予肿瘤一定剂量所需的照射时间越短，单位为cGy/mA-min。有效治疗剂量比是指从大脑表面到有效治疗深度，肿瘤和正常组织接收的平均剂量比值，称之为有效治疗剂量比；平均剂量的计算。有效治疗剂量比值越大，代表该中子射束的治疗效益越好。中子捕获治疗装置的辐射场为混合场，由于光子、中子会造成生物效应不同，所以针对快中子、热中子、和光子剂量项，分别乘以不同组织的相对生物效应(RBE)以求得等效剂量。在利用中子捕获治疗装置进行治疗的过程中发现30RBE-Gy可以有效的消灭肿瘤细胞。本专利技术优选有效治疗深度(AD)和肿瘤30RBE-Gy所在深度用以评价经过中子缓速材料的射束的假体射束品质。为了使被中子缓速材料缓速的中子射束具有较好的假体射束品质，本专利技术提供了一种中子缓速材料，所述中子缓速材料由含锂的物质和一种具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料组成，其中所述含锂的物质的重量占中子缓速材料重量的5％～40％。其中，本专利技术所述的快中子为能区大于40keV的中子，超热中子能区在0.5eV到40keV之间，热中子能区小于0.5eV。所述材料具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的性质是由组成所述材料的元素所决定的，当组成所述材料的一种或几种元素具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的性质时，所述材料具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的性质，常见的具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的元素包括但不限于：F、Al、Mg、O、Pb、Ba和Ca，这些元素在快中子能量区的作用截面均为共振区域，这些元素与组成所述材料的其他元素相互作用以达到在快中子能量区有较高的中子作用截面。优选的是，所述中子缓速材料中，所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料包括：Al2O3、BaF2、CaF2、(C2F4)n、PbF2、PbF4。优选的是，所述中子缓速材料中，所述含锂物质包括但不限于LiF、Li2CO3，其中Li元素具有和其他所述材料竞争吸收热中子的作用，能够降低中子射束中γ射线的含量，在本专利技术中，所述材料和含锂物质中各种元素的含量及元素之间的相互配合作用使被所述中子缓速材料缓速的中子射束具有较好的假体射束品质。这里提及的Li元素优选为天然含量的Li(6Li和7Li)，当然本领域技术人员也可以使用含有不同含量的6Li。优选的是，所述中子缓速材料中，当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为BaF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的25％～40％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.92倍；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为CaF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的35％～40％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.01倍；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为(C2F4)n时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的15％～20％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.01倍；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为PbF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的25％～40％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.11倍；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为PbF4时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的15％～40％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.04倍；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为Al2O3时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的25％，在这样的中子缓速材料的组成条件下，经过所述中子缓速材料的中子射束的肿瘤30RBE-Gy所在深度大于或等于经过不添加含锂物质的中子缓速材料的1.03倍。优选的是，所述中子缓速材料中，所述中子缓速材料以层叠或混合粉末压坯或混合粉末烧结的形式设置在射束整形体内以作为所述射束整形体的缓速体。其中构成所述缓速体的中子缓速材料密度越小，所述缓速体和射束整形体的体积越大，优选的是，所述中子缓速材料中，所述中子缓速材料的密度为60％～100％的理论密度。优选的是，所述中子缓速材料中，所述射束整形体还包括包围所述缓速体的反射体、与所述缓速体邻接的热中子吸收体和设置在所述射束整形体内的辐射屏蔽。优选的是，所述中子缓速材料中，所述射束整形体用于加速器中子捕获治疗装置，所述加速器中子捕获治疗装置包括加速器、被所述加速器加速的带电粒子束、用于通过所述带电粒子束的带电粒子束入口、经与所述带电粒子束发生核反应从而产生中子束的中子产生部、用于调整经所述中子产生部产生的中子射束通量与品质的射束整形体和邻接于所述射束整形体的射束出口，其中，所述中子产生部容纳在所述射束整形体内。优选的是，所述中子缓速材料中，所述缓速体设置成包含至少一个锥体状的形状。优选的是，所述中子缓速材料中，所述缓速体设置成两个相反方向相互邻接的锥体状。附图说明图1是19F元素的中子作用截面图。图2是27Al元素的中子作用截面图。图3是24Mg元素的中子作用截面图。图4是16O元素的中子作用截面图。图5是208Pb元素的中子作用截面图。图6是138Ba元素的中子作用截面图。图7是40Ca元素的中子作用截面图。图8是加速器式中子捕获治疗装置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中子缓速材料，其特征在于，所述中子缓速材料由含锂的物质和一种具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料组成，其中所述含锂的物质的重量占中子缓速材料重量的5％～40％。

【技术特征摘要】
1.一种中子缓速材料，其特征在于，所述中子缓速材料由含锂的物质和一种具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料组成，其中所述含锂的物质的重量占中子缓速材料重量的5％～40％。2.根据权利要求1所述的中子缓速材料，其特征在于，所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料包括：Al2O3、BaF2、CaF2、(C2F4)n、PbF2、PbF4。3.根据权利要求1所述的中子缓速材料，其特征在于，所述含锂物质包括LiF、Li2CO3。4.根据权利要求1-3中任一项所述的中子缓速材料，其特征在于，当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为BaF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的25％～40％；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为CaF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的35％～40％；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为(C2F4)n时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的15％～20％；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为PbF2时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的25％～40％。；当所述具有快中子作用截面大而超热中子作用截面小的材料为PbF4时，含锂物质的重量占中子缓速材料重量的15％～40％。；当所述具有快中子作用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，陈韦霖，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32