本实用新型专利技术公开了用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，包括真空腔室、锂靶、插板阀过渡段和水管路的结构设计。通过真空室的密封和分子泵机组的抽气，实现对性质活泼锂膜的保护；通过锂靶与真空室盲板焊接形成的锂靶模块具有较好的稳固性，避免在输运过程中碰撞等对靶结构和锂膜的损坏；利用过渡段的插板阀和抽真空操作，避免靶室安装和维修过程中空气对前端加速器和固态锂膜的污染。本实用新型专利技术提供了一种简单、方便、高效地解决中子源锂靶在运输、安装和维修过程中靶结构和活性锂膜损伤的结构，同时兼具中子制备过程中锂靶表面热负荷清除的水冷结构，为基于加速器中子源系统在高端医疗领域中的应用提供良好的技术基础。技术基础。技术基础。
【技术实现步骤摘要】
用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室
[0001]本技术涉及基于加速器中子源在医疗中应用的
，尤其涉及用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室。
技术介绍
[0002]据世界卫生组织统计，至2018年癌症已经造成全球近六分之一的死亡，并将在未来20 年增加60％，成为全球人类第一大死因。中华医学会2018年报告显示，中国每年新增癌症病例为309万，造成196万人死亡，分别占全球新增癌症病例和死亡人数总量的22％和27％，中国癌症死亡率高于世界平均水平，居世界首位。癌症肿瘤细胞具备自我更新能力，一些肿瘤细胞具有高侵袭性和转移性，传统手术治疗对正常组织破坏大、难以彻底治愈，术后恢复期长且生存质量难以保障。硼中子俘获治疗(BNCT)是一种精准、高效的癌症治疗新方法。利用硼元素与中子产生的核反应治疗肿瘤，肿瘤部位乏氧细胞的复活率几乎为零，术后癌症复发率极低，在大范围选择性破坏癌细胞的同时不损害正常组织。针对大范围弥散性恶性肿瘤及中晚期癌症，如颅脑肿瘤、复发性头颈部肿瘤等复发和转移肿瘤，具有特殊治疗优势。 BNCT能实现其独特的临床疗效，主要仰赖两大核心关键技术：中子源与含硼药物。在含硼药物的发展应用具备一定基础情况下，中子源设备成为BNCT的作用基础。
[0003]基于加速器中子源的原理是利用加速器产生的离子束轰击靶材产生中子，其具有结构简单，安装简便、占地面积小、安全稳定等优势，适合在医院普及。基于加速器中子源已得到行业发展的验证，符合实际应用需求。质子打锂具有中子产额高、中子特性好等优点在国内外被认为是中子源的最佳选择。但在中子源锂靶的设计过程中也存在一定的困难，原因有以下几点：1.锂是一种化学活性极强的碱性金属，极易与空气中的O2、N2、CO、H2O、CO2等杂质气体发生反应，造成污染。2.质子入射锂靶的反应截面相对较大，但发生反应的比例仍然很小，绝大部分的质子会滞留在靶材中形成很高的能量沉积，造成靶材的熔化、蒸发以及靶系统的不稳定性等，锂靶冷却结构的设计是个难点。3.锂靶模块在与加速器对接前需经过测试和转运等环节，以及包括在BNCT设备维修过程中靶和固态锂膜的保护是个关键问题。因此，设计一种有效保护锂靶、防止锂膜污染和兼具冷却方便操作的靶室显得相当重要。
技术实现思路
[0004]本技术目的提供用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，实现运输、安装和设备维修过程中对靶和固态锂膜的有效保护。
[0005]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，包括有真空腔室1、锂靶11、插板阀过渡段15和分子泵机组a7。所述的真空腔室1为主体结构，在真空腔室1的外侧开有观察窗口2、抽气口a3、充气口4和压力监测口a5，观察窗口2与红外相机6相连用以实时观测锂膜表面温度，抽气口a3与所述的分子泵机组a7相连用以抽除腔室内的气体来保护靶
上的锂膜不被杂质气体污染，充气口4上连接有角阀a8可充入惰性氩气也用于锂膜的保护，压力监测口a5上连接有压力计a9，可以测量腔室的压力值；真空腔室1的顶端采用插板阀a10密封，底部采用盲板12和聚四氟乙烯绝缘环13密封。所述的锂靶11为铜基底方块，表面镀有锂膜，内部开有冷却水槽，铜基底与真空腔室1的盲板12焊接成一块整体形成锂靶模块，盲板12上开有两条L型水流槽与铜靶出入水口对接；所述的水管14位于腔室两侧，与盲板12呈L型分布，用于给锂靶11供水冷却。
[0007]进一步地，所述的真空腔室1为罐体，顶端与插板阀a10连接，底端采用盲板12和聚四氟乙烯绝缘环13密封。
[0008]进一步地，观察窗口2为钢管，顶端采用法兰密封，靶的中心与观察窗口2的中心在一条线上；抽气口a3、充气口4和压力监测口a5皆为钢管，顶端接口为快接结构。
[0009]进一步地，所述的锂靶11为方形铜块，表面镀有锂膜，铜块内部开有水槽；铜基底与腔室盲板12钎焊在一起形成锂靶模块，盲板12上开有两条L型水槽与靶出入水口和外围水管14连接，L型水槽、靶出入水口和水管14的内径相同，锂靶模块与真空腔室1间采用绝缘环13隔开，避免运行时锂靶11上的高压电位传给整个真空腔室。
[0010]进一步地，所述的插板阀过渡段15为钢管，两端分别与插板阀a10和插板阀b16相连；所述插板阀过渡段15侧壁上开有抽气口b17和压力监测口b18；抽气口b17与分子泵机组 b19相连用以抽除腔室内的气体，压力监测口b18上连接有压力计b20可以监测所述插板阀过渡段15的压力值。
[0011]进一步地，插板阀b16将过渡段15密封并与前端的质子束通道23连接。
[0012]所述的真空腔室1为Φ320
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350mm,壁厚4mm的SUS316罐体，顶端与内径Φ350mm的插板阀a10连接，底端采用Φ420
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25mm的SUS316盲板12密封；观察窗口2为Φ100
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100mm，壁厚2mm的SUS316钢管,顶端采用Φ100mm的刀口石英玻璃法兰密封，靶的中心与观察窗口2的中心在一条线上；抽气口a3、充气口4和压力监测口a5皆为Φ40
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50mm,壁厚2mm 的SUS316钢管，顶端接口为Φ40mm的快接结构。
[0013]所述的锂靶11为210
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210
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15mm的方形铜块，表面镀有锂膜，铜块内部开有水槽；铜基底与腔室盲板12钎焊在一起形成锂靶模块，盲板12上开有两条L型水槽与靶出入水口和外围水管14连接，L型水槽、靶出入水口和水管14的内径皆为Φ17mm；锂靶模块与真空腔室1间采用聚四氟乙烯绝缘环13隔开，避免运行时锂靶11上的高压电位传给整个真空腔室。
[0014]所述的插板阀过渡段15为Φ320mm
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300mm，壁厚3mm的SUS316钢管，两端分别与Φ350mm插板阀a10和Φ350mm插板阀b16相连；过渡段侧壁上开有两个Φ40
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50mm,壁厚 2mm，顶端为Φ40mm快接结构的抽气口b17和压力监测口b18。抽气口b17与分子泵机组 b19相连用以抽除腔室内的气体，压力监测口b18上连接有压力计b20可以监测所述插板阀过渡段15的压力值。
[0015]利用腔室的真空密封结构，避免固体锂膜与空气中的O2、N2、H2O和CO2等发生反应而污染；通过锂靶与盲板焊接形成的靶模块，能够避免在运输中因碰撞、刮蹭等造成锂膜和靶体结构损伤；利用过渡段实现靶模块腔室与前端质子加速器系统的顺利对接并保证对接前后加速器系统和锂靶不会被空气污染。
[0016]本技术的优点是：本技术整体结构较为紧凑，是一种简单、方便、高效地解决中子源锂靶在运输、安装、维修过程中靶体和锂膜损伤的结构，同时兼容中子源靶的水
冷结构，为基于加速器中子源系统在高端医疗领域中的应用提供良好的技术基础。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，其特征在于：包括有真空腔室(1)、锂靶(11)、插板阀过渡段(15)和分子泵机组a(7)；所述的真空腔室(1)为主体结构，在真空腔室(1)的外侧开有观察窗口(2)、抽气口a(3)、充气口(4)和压力监测口a(5)，观察窗口(2)与红外相机(6)相连用以实时观测锂膜表面温度，抽气口a(3)与所述的分子泵机组a(7)相连用以抽除腔室内的气体来保护靶上的锂膜不被杂质气体污染，充气口(4)上连接有角阀a(8)可充入惰性氩气也用于锂膜的保护，压力监测口a(5)上连接有压力计a(9)，可以测量腔室的压力值；真空腔室(1)的顶端采用插板阀a(10)密封，真空腔室(1)的底部采用盲板(12)和聚四氟乙烯绝缘环(13)密封；所述的锂靶(11)为铜基底，表面镀有锂膜，内部开有冷却水槽，铜基底与真空腔室(1)的盲板(12)焊接成一块整体形成锂靶模块，盲板(12)上开有两条L型水流槽与铜靶出入水口对接；水管位于腔室两侧，与盲板呈L型分布，用于给锂靶(11)供水冷却。2.根据权利要求1所述的用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，其特征在于：所述的真空腔室(1)为罐体，顶端与插板阀a(10)连接，底端采用盲板(12)和聚四氟乙烯绝缘环(13)密封。3.根据权利要求1所述的用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，其特征在于：观察窗口(2)为钢管，顶端采用法兰密封，靶的中心与观察窗口(2)的中心在一条线上；抽气口a(3)、充气口(4)和压力监测口a(5)皆为钢管，顶端接口为快接结构。4.根据权利要求1所述的用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，其特征在于：所述的锂靶(11)为方形铜块，表面镀有锂膜，铜块内部开有水槽；铜基底与腔室盲板(12)钎焊在一起形成锂靶模块，盲板(12)上开有两条L型水槽与靶出入水口和外围水管(14)连接，L型水槽、靶出入水口和水管(14)的内径相同，锂靶模块与真空室间采用绝缘环(13)隔开，避免运行时靶上的高压电位传给整个真空腔室。5.根据权利要求1所述的用于硼中子俘获治疗设备的带有密封结构的固态锂靶腔室，其特征在于：所述的插板阀过渡段(15)为钢管，两端分别与插板阀a(10)和插板阀b(16)相连；所述插板阀过渡段(15)侧壁上开有抽气口b(17)和压力监测口b(18)；抽气口b(17)与分子泵机组b(19)相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟献才，汤中亮，孔德峰，徐伟，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：新型
国别省市：
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