[实用新型]一种用于中子俘获治疗的中子发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种中子发生器，具体涉及一种用于中子俘获治疗的中子发生器。

背景技术

由美国生物物理学家G. L. Locher于1936年首次提出的硼中子俘获治疗肿瘤的基本原理，把硼选择性地浓集于某种肿瘤内，然后用热中子照射它，就能有效的杀灭肿瘤细胞。虽然经过几十年研究，但中子俘获治疗肿瘤并未投入临床应用，制约其发展的最大瓶颈之一是中子源。中子源获得的途径有核反应堆、中子发生器、静电加速器、回旋加速器等。但在现有技术中，反应堆中子源将可能产生环境污染、辐射防护也很困难；静电加速器、回旋加速器等形成的中子源存在体积大、价格高、结构复杂的问题。

2000年，美国Verbeke JM,等人在Appl Radiat Isot 期刊53卷第801–809页发表了题为“密封加速器管中子发生器的研制”（“Development of a sealed-accelerator-tube neutron generator”）的文章，介绍了小型密封氘氚中子源，通过该小型密封氘氚中子源产生的高能中子经过慢化后，实现对肿瘤进行热中子俘获治疗，但该技术存在缺点是:氚会对环境造成放射性污染，且由于该中子源是密封的结构，该密封结构使中子源工作寿命较短。

并且通过该文章推算，氘氘中子产额达到10¹²n/s才能用于中子俘获治疗肿瘤研究，而现有小型中子发生器存在氘氘中子产额不够高，并不能安装在医院用于中子俘获治疗肿瘤。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有氘氘中子发生器的体积大、结构复杂、产额小的问题，提供一种解决上述问题的一种用于中子俘获治疗的中子发生器。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种用于中子俘获治疗的中子发生器，包括真空腔体，设置在真空腔体上的抽真空系统，设置在真空腔体内的靶系统，产生氘离子并将氘离子引出到靶系统上的离子源系统。

所述离子源系统包括设置在真空腔体内的放电室，设置在放电室上的引出电极；所述引出电极为多孔，这些孔均匀分布在放电室一周的侧壁；所述靶系统包括位于真空腔体内且围绕放电室一周设置的靶件，靶件与负高压电源连接。

通过本发明中引出电极360度均匀分布在放电室侧壁上的设置，能增大引出的氘离子束流，同时使引出的氘离子束流均匀分布打击到靶件上，同时，由于靶件和放电室之间无须设置抑制电极，可以最大化的减小放电室与靶件之间的间隙，进而无需采用复杂的强流离子束聚焦装置。同时，通过靶件围绕放电室一周设置的方式，使靶面积很大，可以承受大的功率容量，进而能保证引出的氘离子束流全部均匀地打在靶件上，在减小体积的同时增大引出的氘离子束流。检测发现，通过本实用新型的设置使引出的氘离子束流可达1.5A，氘氘中子产额可达到10¹²n/s量级，满足用于中子俘获治疗肿瘤研究的条件，效果十分显著。

进一步，所述离子源系统还包括微波发生器，一端与微波发生器连接，另一端延伸到放电室内的波导，设置在波导上的微波调谐器，与波导连接的环形器，通过连接管与放电室连通的氘气瓶，设置在真空腔体上或真空腔体外的陶瓷绝缘体，以及用于产生作用于放电室的磁场的永磁体。

本实用新型采用大功率微波离子源，因而其工作寿命长、性能稳定、无极、耐腐蚀、能在低真空下工作。且本实用新型中微波发生器产生频率为2.45GHz、功率为3kW的微波，经波导传输到放电室，在放电室中，电子在永磁体形成的磁场中沿磁场线作回旋运动，产生电子回旋共振条件，电子和氘原子的碰撞过程产生等离子体，等离子体被限制在磁场中，磁场的综合作用导致等离子体有一个较长的约束时间，进而增加了碰撞几率，得到高密度的氘离子，微波离子源产生的电流密度比高频离子源大两个数量级以上。

并且，通过永磁体位置和结构的优化设置，本实用新型不仅仅能将永磁体产生的磁场作用到放电室内，使产生的磁场满足电子回旋共振条件，同时还能形成磁绝缘效应，抑制二次电子，效果更加显著。

优选地，陶瓷绝缘体、放电室和靶件同轴设置，陶瓷绝缘体、放电室和靶件均设置为筒状结构，靶件位于陶瓷绝缘体内，放电室位于靶件内，该永磁体位于真空腔体外，陶瓷绝缘体的直径不超过300mm。通过上述设置，能使永磁体产生的磁场可以完全作用到放电室内。本发明中该引出电极设置在低电位，而靶件设置为高电位，通过本实用新型靶件结构的优化设置，可以采用同一负高压电源对氘离子进行引出和加速，因而简化了高压设备，进一步减小本发明的体积。

更为优选地，陶瓷绝缘体和靶件均为横截面呈圆形的筒状结构。