[发明专利]用于中子线产生装置的靶材

说明书

本发明提供一种用于中子线产生装置的靶材，强度高，抗辐射损伤性能好，被中子活化后的放射性小，能抑制起泡，提升靶材的散热性能，延长靶材寿命。本发明的用于中子线产生装置的靶材，所述靶材包括作用层和导热层，所述作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，所述导热层支撑所述作用层，所述导热层的材料为金属基石墨烯纳米复合材料，所述金属基石墨烯纳米复合材料相对于其金属基体的热传导率提高的比例大于20％。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(glioblastoma multiforme)、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(relative biological effectiveness,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，因此在产生中子的过程中靶材会受到非常高能量等级的加速质子束的照射，靶材的温度会大幅上升，同时靶材的金属部分容易起泡，从而影响靶材的使用寿命。

因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种用于产生中子线的靶材的导热层，所述导热层的材料为金属基石墨烯纳米复合材料，所述金属基石墨烯纳米复合材料相对于其金属基体的热传导率提高的比例大于20％。金属基石墨烯纳米复合材料，具有较好的力学性能和机械性能，强度高；多层膜状的结构抗辐照损伤性能好，能有效阻挡、俘获、湮灭辐致缺陷，延长靶材寿命；石墨烯作为增强相嵌入到金属中能提高纯金属的热传导率，将沉积在靶材中的热量排出，降低靶材的温度，防止靶材由温度过高引起的变形，延长靶材寿命；石墨烯较为稳定，被中子活化后的放射性也较小；金属基石墨烯纳米复合材料还能够抑制入射射线引起的起泡。进一步地，所述金属基石墨烯纳米复合材料的金属基体的材料可以为Cu、Be、V、Nb、Ta、Pd、Fe、Ti、Ni、或Al。

作为一种优选地，所述金属基石墨烯纳米复合材料的金属基体采用被中子活化后产生的放射性同位素半衰期小于24小时的材料。石墨烯较为稳定，被中子活化后的放射性也较小，当金属基体采用被中子活化后产生的放射性同位素半衰期短的材料，能够在短时间内使其失去放射性，进一步降低被中子活化产生的放射性，增加靶材的使用安全性。进一步地，所述金属基体的材料可以为Cu、V、Ti、Ni或Al。

作为一种优选地，所述金属基石墨烯纳米复合材料的金属基体采用抑制起泡的材料，所述抑制起泡的材料在200℃下的氢扩散系数不小于10E-6cm²/s。金属基石墨烯纳米复合材料还能够抑制入射射线引起的起泡，当金属基体采用抑制起泡的材料，能够进一步快速扩散由入射质子线在导热层中产生的氢，减弱氢的集中度或将氢释放到外部，有效抑制入射质子线引起的起泡，从而避免或减少导热层由起泡引起的变形，延长靶材寿命。进一步地，所述金属基体的材料可以为V、Nb、Ta或Pd。

作为一种优选地，所述金属基石墨烯纳米复合材料为铜基石墨烯纳米复合材料。