用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统，能提升提高中子产率以获得足够的中子用于治疗。本发明专利技术的中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，中子产生装置包括加速器和靶材，加速器加速产生的带电粒子线与靶材作用产生中子线，靶材包括作用层和基座层，作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，作用层包括第一作用层和第二作用层，入射粒子线沿入射方向依次穿过第一作用层和第二作用层。

【技术实现步骤摘要】
用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统
本专利技术一方面涉及一种用于辐射线照射系统的靶材，尤其涉及一种用于中子线产生装置的靶材；本专利技术另一方面涉及一种辐射线照射系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统。
技术介绍
随着原子科学的发展，例如钴六十、直线加速器、电子射束等放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制，在杀死肿瘤细胞的同时，也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害；另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同，传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如：多行性胶质母细胞瘤(glioblastomamultiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。为了减少肿瘤周边正常组织的辐射伤害，化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中；而针对高抗辐射性的肿瘤细胞，目前也积极发展具有高相对生物效应(relativebiologicaleffectiveness,RBE)的辐射源，如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中，中子捕获治疗便是结合上述两种概念，如硼中子捕获治疗，借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准的中子射束调控，提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。在加速器硼中子捕获治疗中，加速器硼中子捕获治疗通过加速器将质子束加速，质子束加速至足以克服靶材原子核库伦斥力的能量，与靶材发生核反应以产生中子，如何提高中子产率以获得足够的中子用于治疗是系统设计中的核心问题。因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术一方面提供了一种用于中子线产生装置的靶材，所述靶材包括作用层和基座层，所述作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，所述基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，所述作用层包括第一作用层和第二作用层，入射粒子线沿入射方向依次穿过所述第一作用层和第二作用层。采用沿粒子线入射方向设置的第一作用层和第二作用层，能够增加中子产率。作为一种优选地，所述第一、第二作用层的材料均为能够与所述入射粒子线发生核反应的材料，所述第一、第二作用层的材料不同。更进一步，所述第一作用层的材料为Be或其合金，所述第二作用层的材料为Li或其合金，所述入射粒子线为质子线，所述第一、第二作用层分别与所述质子线发生9Be(p,n)9B及7Li(p,n)7Be核反应来产生中子，所述质子线的能量为2.5MeV-5MeV，中子产率为7.31E-05n/proton-5.61E-04n/proton。采用Be或其合金作为第一作用层，能够防止第一、第二作用层被氧化，不易被第二作用层腐蚀且能够减小入射质子束的损耗及质子束导致的发热，同时能够与质子发生核反应，进一步地增加中子产率。作为一种优选地，所述第一作用层的厚度为5μm-25μm，所述第二作用层的厚度为80μm-240μm。作为一种优选地，所述第二作用层与基座层通过浇注、蒸镀或溅射工艺连接，所述第一作用层通过HIP处理将基座层封闭形成一个容腔和/或将第二作用层包围。作为一种优选地，所述第二作用层和基座层之间设置附着层，所述附着层的材料包括Cu、Al、Mg或Zn中的至少一种。作为一种优选地，所述靶材还包括散热层，所述散热层包括冷却通道。散热层具有冷却通道，提升了散热效果，有助于延长靶材的寿命。更进一步，所述基座层由抑制发泡的材料制成，所述散热层由导热材料或既能导热又能抑制发泡的材料制成，抑制发泡的材料或既能导热又能抑制发泡的材料包括Fe、Ta或V中的至少一种，导热材料包括Cu、Fe、Al中的至少一种，所述散热层和所述基座层通过HIP工艺连接。作为另一种优选地，所述散热层和基座层至少部分为相同的材料或是一体的。本专利技术另一方面提供了一种中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，所述中子产生装置包括加速器和靶材，所述加速器加速产生的带电粒子线与所述靶材作用产生中子线，所述射束整形体包括反射体、缓速体、热中子吸收体、辐射屏蔽体和射束出口，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体包围所述缓速体并将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽体围绕所述射束出口设置在所述反射体后部用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，所述靶材如上述。本专利技术所述的靶材作用层包括第一作用层和第二作用层，入射粒子线沿入射方向依次穿过所述第一作用层和第二作用层。采用沿粒子线入射方向设置的第一作用层和第二作用层，能够增加中子产率。附图说明图1为本专利技术实施例中的中子捕获治疗系统示意图；图2为本专利技术实施例中的靶材的示意图；图3为图2中的靶材的局部放大示意图；图4为图2中的靶材的散热层从方向A看过去的示意图；图5a为图2中的靶材的散热通道内壁的第一实施例的示意图；图5b为图2中的靶材的散热通道内壁的第一实施例的沿轴线B-B的示意图；图6a为图2中的靶材的散热通道内壁的第二实施例的示意图；图6b为图2中的靶材的散热通道内壁的第二实施例的沿轴线C-C的示意图；图7为图2中的靶材的散热通道内壁的第三实施例的示意图。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。如图1，本实施例中的中子捕获治疗系统优选为硼中子捕获治疗系统100，包括中子产生装置10、射束整形体20、准直器30和治疗台40。中子产生装置10包括加速器11和靶材T，加速器11对带电粒子(如质子、氘核等)进行加速，产生如质子线的带电粒子线P，带电粒子线P照射到靶材T并与靶材T作用产生中子线(中子束)N，靶材T优选为金属靶材。依据所需的中子产率与能量、可提供的加速带电粒子能量与电流大小、金属靶材的物化性等特性来挑选合适的核反应，常被讨论的核反应有7Li(p,n)7Be及9Be(p,n)9B，这两种反应皆为吸热反应。两种核反应的能量阀值分别为1.881MeV和2.055MeV，由于硼中子捕获治疗的理想中子源为keV能量等级的超热中子，理论上若使用能量仅稍高于阀值的质子轰击金属锂靶材，可产生相对低能的中子，不需太多的缓速处理便可用于临床，然而锂金属(Li)和铍金属(Be)两种靶材与阀值能量的质子作用截面不高，为产生足够大的中子通量，通常选用较高能量的质子来引发核反应。理想的靶材应具备高中子产率、产生的中子能量分布接近超热中子能区(将在下文详细描述)、无太多强穿辐射产生、安全便宜易于操作且耐高温等特性，但实际上并无法找到符合所有要求的核反应。本领域技术人员熟知的，靶材T也可以由Li、Be之外的金属材料制成，例如由Ta或W及其合金等形成。加速器11可以是直线加速器、回旋加速器、同步加速器、同步回旋加速器。中子产生装置10产生的中子束N依次通过射束整形体20和准直器30照射向治疗台40上的患者200。射束整形体20能够调整中子产生装置10产生的中子束N的射束品质，准直器30用以汇聚中子束N，使中子束N在进行治疗的过程中具有较高的靶向性。射束整形体20进一步包括反射体21、缓速体22、热中子吸收体23、辐射屏蔽体24和射束出口25，中子产生装置10生成的中子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述靶材包括作用层和基座层，所述作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，所述基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，所述作用层包括第一作用层和第二作用层，入射粒子线沿入射方向依次穿过所述第一作用层和第二作用层。

【技术特征摘要】
1.一种用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述靶材包括作用层和基座层，所述作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，所述基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，所述作用层包括第一作用层和第二作用层，入射粒子线沿入射方向依次穿过所述第一作用层和第二作用层。2.如权利要求1所述的用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述第一、第二作用层的材料均为能够与所述入射粒子线发生核反应的材料，所述第一、第二作用层的材料不同。3.如权利要求2所述的用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述第一作用层的材料为Be或其合金，所述第二作用层的材料为Li或其合金，所述入射粒子线为质子线，所述第一、第二作用层分别与所述质子线发生9Be(p,n)9B及7Li(p,n)7Be核反应来产生中子，所述质子线的能量为2.5MeV-5MeV，中子产率为7.31E-05n/proton-5.61E-04n/proton。4.如权利要求1所述的用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述第一作用层的厚度为5μm-25μm，所述第二作用层的厚度为80μm-240μm。5.如权利要求1所述的用于中子线产生装置的靶材，其特征在于，所述第二作用层与基座层通过浇注、蒸镀或溅射工艺连接，所述第一作用层通过HIP处理将基座层封闭形成一个容腔和/或将第二作用层包围。6.如权利要求1所述的用于中子线产生装置的靶材，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦霖，刘渊豪，
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