本实用新型专利技术涉及一种基于D-T中子发射器的硼中子俘获治疗装置，热中子反射体、快中子反射体、D-T中子发生器、中子慢化体和热中子聚焦体依次放置，在中子慢化体内部有一条热中子通道，装置外部用中子吸收体包裹，达到辐射防护的要求，本实用新型专利技术的特征在于，在D-T中子发生器的一侧依次放置快中子反射体和热中子反射体，反射沿此方向运动的中子，在D-T中子发生器另一侧的中子慢化体外部放置热中子聚焦体，用于反射远离中子慢化体的热中子，以提高热中子的利用率。在D-T中子发生器产额达到1011n/s时，本实用新型专利技术可以用于硼中子俘获治疗。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
基于D-T中子发射器的硼中子俘获治疗装置
本技术涉及一种用产额为IO11IVs的D-T中子发生器为中子源，对肿瘤患者进行硼中子俘获治疗的仪器，属于核技术应用领域。
技术介绍
目前，在硼中子俘获治疗肿瘤中，中子源都采用反应堆中子源、加速器中子源或者同位素中子源。反应堆中子源和加速器中子源的制造成本非常高，无法在医院普及。同位素中子源的强度低，只适合内照射，不易防护。D-T中子发射器也是一种常见的中子源，其中子能量为14MeV，比较适合对肿瘤进行快中子治疗。但是其布喇格峰的半峰宽比较大，对正常细胞的伤害大。如果对14MeV中子慢化，然后进行硼中子俘获治疗，可以减小对正常细胞的伤害。在硼中子俘获治疗肿瘤中， D-T中子发射器具有明显的优点成本低、可移动、易防护。由放射生物学和肿瘤学可知，如果一次中子辐射吸收计量小于0. 5Gy，人体细胞几乎没有损伤；如果超过1. OGy,就会对细胞(包括肿瘤细胞)造成永久性破坏。考虑人体的忍受能力，中子辐照治疗时间一般不超过10分钟。所以，肿瘤处的中子吸收计量(D)应该大于0. lGy/min，而肿瘤周围的吸收计量(D')小于0. 05Gy/min。为了安全起见，D' < 0. OlGy/min。现在医学已经可以使肿瘤处的kiB浓度达到0. 05%，由MCNP模拟结果可知，如果要达到D > 0. lGy/min, D/D' > 10，需要对中子进行慢化和反射，D-T中子发生器的产额至少为lO^n/s。
技术实现思路
为了实现用产额为IO11rVs的D-T中子发生器对肿瘤患者进行硼中子俘获治疗，本技术提供一种“基于D-T中子发射器的硼中子俘获治疗装置”，利用重水慢化14MeV中子，所要解决的技术问题是对快、热中子进行反射，并利用反射聚焦以提高肿瘤处的中子吸收计量。为了实现上述目标，本技术解决其技术问题所采用的技术方案是(1)基于D-T中子发射器的硼中子俘获治疗装置，热中子反射体、快中子反射体、 D-T中子发生器、中子慢化体和热中子聚焦体依次放置，外部依次放置中子吸收体A、中子吸收体B和中子吸收体C，在中子慢化体内部有一条热中子通道，其特征是在D-T中子发生器的一侧依次放置快中子反射体和热中子反射体，在D-T中子发生器另一侧的中子慢化体外部放置热中子聚焦体。(2)快中子反射体的材料为铅，其形状是一个半球体去掉D-T中子发生器所占的区域，半球体以靶重心为球心，以D-T中子发生器轴线为轴线，半径为45cm。(3)热中子反射体的材料为镁，其形状是一个半球壳，半球壳以靶重心为球心，以 D-T中子发生器轴线为轴线，外径为50cm，内径为45cm。(4)热中子聚焦体的材料为镁，其形状是一个半球壳去掉一个球缺，半球壳以靶重心为球心，以D-T中子发生器轴线为轴线，外径为40cm，内径为35cm，球缺以靶重心为球心， 以D-T中子发生器轴线为轴线，半径为40cm，高为7cm。上述技术方案中的快中子反射体、热中子反射体、热中子聚焦体的具体设计和作用如下(1)用45cm厚的铅反射快中子中子显电中性，无法聚焦。为了提高中子的利用率，需要对D-T中子发生器发射的 14MeV中子进行反射。在常见的金属单质和合金中，铅的反射效果最好。当铅的厚度为45cm 时，可以使肿瘤处的中子吸收剂量提高149.84%，D/D'增加177.40%。(2)用15cm厚的镁反射热中子14MeV中子被铅反射后，部分中子被慢化并沿着原来的方向运行。为了提高中子的利用率，可以对这些中子进行反射。在常见的金属单质和合金中，镁的反射效果最好。当镁的厚度为15cm时，可以使肿瘤处的中子吸收剂量提高1.27%，D/D'增加3. 14%。(3)用5cm厚的镁聚焦热中子此处的聚焦是指对热中子进行反射，提高肿瘤处的中子吸收剂量。14MeV快中子在慢化时被散射，为了提高热中子的利用率，必须对热中子进行聚焦。MCNP模拟的结果显示， 当镁的厚度为5cm时，可以使肿瘤处的中子吸收剂量提高14. 28%,D/D'增加18. 14%。本技术的有益效果是，利用快中子反射体、热中子反射体、热中子聚焦体对 D-T中子发生器产生的14MeV中子进行反射、聚焦，以提高热中子通道出口处的热中子通量，达到硼中子俘获治疗的要求。以下结合附图和实施例进一步对本技术进行说明。附图说明图1为本技术的截面图。图中1.D-T中子发生器，2.快中子反射体，3.热中子反射体，4.中子吸收体A， 5.热中子通道，6.中子慢化体，7.热中子聚焦体，8.中子吸收体B，9.中子吸收体C，10.夕卜tJXi O具体实施方式图中，D-T中子发生器⑴是一个以χ轴为轴线的圆柱体，半径为5cm，底面与χ轴的交点横坐标分别是-IOcm和1cm，D-T中子发生器的靶(产生中子的区域)重心与坐标原点重合；快中子反射体(2)是一个以坐标原点为球心，处于χ轴负半部分的半球体(去掉 D-T中子发生器(1)所占的区域)，半径为45cm，材料为铅，密度为11. 34g/cm3 ；热中子反射体(3)是一个以坐标原点为球心，处于χ轴负半部分的半球壳，外径为50cm，内径为45cm， 材料为镁，密度为1.748/_3;中子吸收体4(4)是一个以坐标原点为球心，处于χ轴负半部分的半球壳，外径为55cm，内径为50cm，材料为镉，密度为8. 65g/cm3 ；热中子通道( 是一个以χ轴为轴线的真空圆柱体，半径为1cm，底面与χ轴的交点横坐标分别是Icm和33cm ； 中子慢化体(6)是一个以坐标原点为球心，处于χ轴正半部分的半球体(去掉热中子通道 (5)和中子吸收体C(9)所占的区域)，半径为35cm，材料为重水，密度为1. 1034g/cm3 ；热中子聚焦体(7)是一个以坐标原点为球心，处于χ轴正半部分的半球壳(去掉中子吸收体C(9)所占的区域)，外径为40cm，内径为35cm，材料为镁，密度为1. 74g/cm3 ；中子吸收体 B(S)是一个以χ轴为轴线的圆柱体(去掉热中子通道(5)、中子慢化体(6)、热中子聚焦体 (7)所占的区域)，半径为60cm，底面与χ轴的交点横坐标分别是0和31cm，材料为镉，密度为8. 65g/cm3 ；中子吸收体C (9)是一个以χ轴为轴线的圆柱体壳，内径为1cm，外径为60cm， 底面与χ轴的交点横坐标分别是31和33cm，材料为镉，密度为8.65g/cm3;外壳(10)是一个由厚度为0. 2cm的不锈钢制成长方体。 图中，D-T中子发生器⑴发射的14MeV中子，一部分沿着χ轴的负向传播，被快中子反射体(2)和热中子反射体(3)反射。部分中子仍然沿着χ轴的负向传播，进入中子吸收体Α(4)并被吸收。另一部分被反射并沿着χ轴的正向传播，D-T中子发生器(1)发射的14MeV中子也有一部分沿着χ轴的正向传播，这两部分中子被中子慢化体(6)慢化，被热中子聚焦体(7)和快中子反射体(2)反射。有部分中子沿着热中子通道(5)传播，用于治疗肿瘤，其余的中子大部分被中子吸收体B(8)和中子吸收体C(9)吸收。(1) (9)都在外壳(10)的内部。权利要求1.基于D-T中子发射器的硼中子俘获治疗装置，热中子反射体(3)、快中子反射体O)、 D-T中子发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程道文，李鑫，韩冬，向鹏，韦韧，董小刚，孙正昊，兰民，贾福全，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：实用新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。