專利名稱：基于d-t中子發射器的硼中子俘獲治療裝置的制作方法
技術領域：
基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種用產額為IO11IVs的D-T中子發生器為中子源，對腫瘤患者進行硼中子俘獲治療的儀器，屬于核技術應用領域。
背景技術：
[0002]目前，在硼中子俘獲治療腫瘤中，中子源都采用反應堆中子源、加速器中子源或者同位素中子源。反應堆中子源和加速器中子源的制造成本非常高，無法在醫院普及。同位素中子源的強度低，只適合內照射，不易防護。[0003]D-T中子發射器也是一種常見的中子源，其中子能量為14MeV，比較適合對腫瘤進行快中子治療。但是其布喇格峰的半峰寬比較大，對正常細胞的傷害大。如果對14MeV中子慢化，然后進行硼中子俘獲治療，可以減小對正常細胞的傷害。在硼中子俘獲治療腫瘤中， D-T中子發射器具有明顯的優點成本低、可移動、易防護。[0004]由放射生物學和腫瘤學可知，如果一次中子輻射吸收計量小于0. 5Gy，人體細胞幾乎沒有損傷；如果超過1. OGy,就會對細胞(包括腫瘤細胞)造成永久性破壞。考慮人體的忍受能力，中子輻照治療時間一般不超過10分鐘。所以，腫瘤處的中子吸收計量(D)應該大于0. lGy/min，而腫瘤周圍的吸收計量(D')小于0. 05Gy/min。為了安全起見，D' < 0. OlGy/min。現在醫學已經可以使腫瘤處的kiB濃度達到0. 05%，由MCNP模擬結果可知，如果要達到D > 0. lGy/min, D/D' > 10，需要對中子進行慢化和反射，D-T中子發生器的產額至少為lO^n/s。發明內容[0005]為了實現用產額為IO11rVs的D-T中子發生器對腫瘤患者進行硼中子俘獲治療，本實用新型提供一種“基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置”，利用重水慢化14MeV中子，所要解決的技術問題是對快、熱中子進行反射，并利用反射聚焦以提高腫瘤處的中子吸收計量。[0006]為了實現上述目標，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是[0007](1)基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，熱中子反射體、快中子反射體、 D-T中子發生器、中子慢化體和熱中子聚焦體依次放置，外部依次放置中子吸收體A、中子吸收體B和中子吸收體C，在中子慢化體內部有一條熱中子通道，其特征是在D-T中子發生器的一側依次放置快中子反射體和熱中子反射體，在D-T中子發生器另一側的中子慢化體外部放置熱中子聚焦體。[0008](2)快中子反射體的材料為鉛，其形狀是一個半球體去掉D-T中子發生器所占的區域，半球體以靶重心為球心，以D-T中子發生器軸線為軸線，半徑為45cm。[0009](3)熱中子反射體的材料為鎂，其形狀是一個半球殼，半球殼以靶重心為球心，以 D-T中子發生器軸線為軸線，外徑為50cm，內徑為45cm。[0010](4)熱中子聚焦體的材料為鎂，其形狀是一個半球殼去掉一個球缺，半球殼以靶重心為球心，以D-T中子發生器軸線為軸線，外徑為40cm，內徑為35cm，球缺以靶重心為球心， 以D-T中子發生器軸線為軸線，半徑為40cm，高為7cm。上述技術方案中的快中子反射體、熱中子反射體、熱中子聚焦體的具體設計和作用如下(1)用45cm厚的鉛反射快中子中子顯電中性，無法聚焦。為了提高中子的利用率，需要對D-T中子發生器發射的 14MeV中子進行反射。在常見的金屬單質和合金中，鉛的反射效果最好。當鉛的厚度為45cm 時，可以使腫瘤處的中子吸收劑量提高149.84%，D/D'增加177.40%。(2)用15cm厚的鎂反射熱中子14MeV中子被鉛反射后，部分中子被慢化并沿著原來的方向運行。為了提高中子的利用率，可以對這些中子進行反射。在常見的金屬單質和合金中，鎂的反射效果最好。當鎂的厚度為15cm時，可以使腫瘤處的中子吸收劑量提高1.27%，D/D'增加3. 14%。(3)用5cm厚的鎂聚焦熱中子此處的聚焦是指對熱中子進行反射，提高腫瘤處的中子吸收劑量。14MeV快中子在慢化時被散射，為了提高熱中子的利用率，必須對熱中子進行聚焦。MCNP模擬的結果顯示， 當鎂的厚度為5cm時，可以使腫瘤處的中子吸收劑量提高14. 28%,D/D'增加18. 14%。本實用新型的有益效果是，利用快中子反射體、熱中子反射體、熱中子聚焦體對 D-T中子發生器產生的14MeV中子進行反射、聚焦，以提高熱中子通道出口處的熱中子通量，達到硼中子俘獲治療的要求。
以下結合附圖和實施例進一步對本實用新型進行說明。
圖1為本實用新型的截面圖。圖中1.D-T中子發生器，2.快中子反射體，3.熱中子反射體，4.中子吸收體A， 5.熱中子通道，6.中子慢化體，7.熱中子聚焦體，8.中子吸收體B，9.中子吸收體C，10.夕卜
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具體實施方式
圖中，D-T中子發生器⑴是一個以χ軸為軸線的圓柱體，半徑為5cm，底面與χ軸的交點橫坐標分別是-IOcm和1cm，D-T中子發生器的靶(產生中子的區域)重心與坐標原點重合；快中子反射體(2)是一個以坐標原點為球心，處于χ軸負半部分的半球體(去掉 D-T中子發生器(1)所占的區域)，半徑為45cm，材料為鉛，密度為11. 34g/cm3 ；熱中子反射體(3)是一個以坐標原點為球心，處于χ軸負半部分的半球殼，外徑為50cm，內徑為45cm， 材料為鎂，密度為1.748/_3;中子吸收體4(4)是一個以坐標原點為球心，處于χ軸負半部分的半球殼，外徑為55cm，內徑為50cm，材料為鎘，密度為8. 65g/cm3 ；熱中子通道( 是一個以χ軸為軸線的真空圓柱體，半徑為1cm，底面與χ軸的交點橫坐標分別是Icm和33cm ； 中子慢化體(6)是一個以坐標原點為球心，處于χ軸正半部分的半球體(去掉熱中子通道 (5)和中子吸收體C(9)所占的區域)，半徑為35cm，材料為重水，密度為1. 1034g/cm3 ；熱中子聚焦體(7)是一個以坐標原點為球心，處于χ軸正半部分的半球殼(去掉中子吸收體C(9)所占的區域)，外徑為40cm，內徑為35cm，材料為鎂，密度為1. 74g/cm3 ；中子吸收體 B(S)是一個以χ軸為軸線的圓柱體(去掉熱中子通道(5)、中子慢化體(6)、熱中子聚焦體 (7)所占的區域)，半徑為60cm，底面與χ軸的交點橫坐標分別是0和31cm，材料為鎘，密度為8. 65g/cm3 ；中子吸收體C (9)是一個以χ軸為軸線的圓柱體殼，內徑為1cm，外徑為60cm， 底面與χ軸的交點橫坐標分別是31和33cm，材料為鎘，密度為8.65g/cm3;外殼(10)是一個由厚度為0. 2cm的不銹鋼制成長方體。[0022] 圖中，D-T中子發生器⑴發射的14MeV中子，一部分沿著χ軸的負向傳播，被快中子反射體(2)和熱中子反射體(3)反射。部分中子仍然沿著χ軸的負向傳播，進入中子吸收體Α(4)并被吸收。另一部分被反射并沿著χ軸的正向傳播，D-T中子發生器(1)發射的14MeV中子也有一部分沿著χ軸的正向傳播，這兩部分中子被中子慢化體(6)慢化，被熱中子聚焦體(7)和快中子反射體(2)反射。有部分中子沿著熱中子通道(5)傳播，用于治療腫瘤，其余的中子大部分被中子吸收體B(8)和中子吸收體C(9)吸收。(1) (9)都在外殼(10)的內部。
權利要求1.基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，熱中子反射體(3)、快中子反射體O)、 D-T中子發生器(1)、中子慢化體(6)和熱中子聚焦體(7)依次放置，外部依次放置中子吸收體AG)、中子吸收體B (8)和中子吸收體C(9)，在中子慢化體(6)內部有一條熱中子通道 (5)，其特征是在D-T中子發生器(1)的一側依次放置快中子反射體(2)和熱中子反射體 (3)，在D-T中子發生器(1)另一側的中子慢化體(6)外部放置熱中子聚焦體(7)。
2.根據權利要求1所述的基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，其特征是快中子反射體O)的材料為鉛，其形狀是一個半球體去掉D-T中子發生器(1)所占的區域，半球體以靶重心為球心，以D-T中子發生器(1)軸線為軸線，半徑為45cm。
3.根據權利要求1所述的基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，其特征是熱中子反射體(3)的材料為鎂，其形狀是一個半球殼，半球殼以靶重心為球心，以D-T中子發生器(1)軸線為軸線，外徑為50cm，內徑為45cm。
4.根據權利要求1所述的基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，其特征是熱中子聚焦體(7)的材料為鎂，其形狀是一個半球殼去掉一個球缺，半球殼以靶重心為球心， 以D-T中子發生器(1)軸線為軸線，外徑為40cm，內徑為35cm，球缺以靶重心為球心，以D-T 中子發生器(1)軸線為軸線，半徑為40cm，高為7cm。
專利摘要本實用新型涉及一種基于D-T中子發射器的硼中子俘獲治療裝置，熱中子反射體、快中子反射體、D-T中子發生器、中子慢化體和熱中子聚焦體依次放置，在中子慢化體內部有一條熱中子通道，裝置外部用中子吸收體包裹，達到輻射防護的要求，本實用新型的特征在于，在D-T中子發生器的一側依次放置快中子反射體和熱中子反射體，反射沿此方向運動的中子，在D-T中子發生器另一側的中子慢化體外部放置熱中子聚焦體，用于反射遠離中子慢化體的熱中子，以提高熱中子的利用率。在D-T中子發生器產額達到1011n/s時，本實用新型可以用于硼中子俘獲治療。
文檔編號A61N5/10GK202236912SQ201120051820
公開日2012年5月30日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者蘭民, 向鵬, 孫正昊, 李鑫, 程道文, 董小剛, 賈福全, 韋韌, 韓冬 申請人:長春工業大學