[发明专利]一种中子产生装置

说明书

本申请公开了一种中子产生装置，涉及放射治疗技术领域。包括加速器、中子发生器、中子射束整形器；加速器，用于产生质子束流；中子发生器，用于与质子束流作用产生第一中子束流；中子射束整形器，用于慢化第一中子束流，形成第二中子束流；中子发生器包括旋转底盘和承载体，旋转底盘上间隔分布靶材，并与承载体连接，加速器的引出频率和占空比分布基于靶材的分布、旋转底盘的旋转速率变化，承载体内嵌有冷却剂循环通路。本装置可以降低与非靶材的作用几率，降低污染，确保质子束流持续稳定与靶材发生反应，提供了束流的利用率，有利于获得产额更大，纯净度更高的中子束流，提升治疗效果，提高治疗的增益。

技术领域

本申请涉及放射治疗领域，特别是涉及一种中子产生装置。

背景技术

恶性肿瘤已成为我国居民的首要死亡原因，以2015年为例，估计全国共新发恶性肿瘤392.9万例，其中死亡病例233.8万例。手术、放疗和化疗是治疗癌症的三大手段之一。其中放射治疗因为其具有损伤较小、治疗痛苦小、患者较易接受等优点，成为使用最广泛的治疗手段之一。

二十一世纪，基于加速器的硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy，BNCT)装置成为主流的放射治疗方式，该装置如图1所示，图1为一种现有技术的基于加速器的硼中子俘获治疗装置示意图。图1中，硼中子俘获治疗装置，包括加速器200、中子产生部10、射束整形体20、支撑件21、反射体22、准直体30。其原理是基于热中子与¹⁰B（硼）的反应。在俘获热中子后，¹⁰B变为处于激发态的¹¹B，此过程中产生的⁷Li（锂）和⁴He（氦）是具有高线性能量转移(Linear Energy Transfer, LET)和相对生物学效应(Relative BiologicalEffectiveness, RBE)特性的粒子，具有较强的细胞杀伤力，并且其能量沉积在约10μm的范围内，这与一个细胞的直径相当。因此，若使得¹⁰B富集在肿瘤细胞中，便可以实现对肿瘤细胞的精准杀伤，并保护肿瘤周围的健康细胞。因此硼中子俘获治疗在治疗如恶性肝癌、脑胶质瘤和软骨肉瘤等肿瘤方面有很好的应用前景。

然而，现有技术中硼中子俘获治疗装置的中子利用率较低，以及中子束流中非预期的中子，如热中子、快中子等杂质较多。

发明内容

本申请提供了一种中子产生装置，能够减少中子束流浪费，提高中子的利用效率。

本申请公开了如下技术方案：

本申请提供了一种中子产生装置，包括加速器、中子发生器、中子射束整形器；

所述加速器的出口对准所述中子发生器，所述中子射束整形器包裹在所述中子发生器的外部；

所述加速器，用于产生质子束流；

所述中子发生器，用于与所述质子束流作用产生第一中子束流，所述第一中子束流的能量大于第一预设阈值；

所述中子射束整形器，用于慢化所述第一中子束流，形成第二中子束流，所述第二中子束流的能量小于第二预设阈值，所述第二中子束流的能量大于第三预设阈值；

所述中子发生器包括旋转底盘和承载体，所述旋转底盘上间隔分布靶材，并与所述承载体连接，所述加速器的引出频率和占空比分布基于所述靶材的分布、所述旋转底盘的旋转速率变化，所述承载体内嵌有冷却剂循环通路。

可选地，所述中子射束整形器，包括慢化体；

所述慢化体位于所述中子发生器后；

所述慢化体，用于与第一中子束流发生非弹性碰撞，使所述第一中子束流损失能量，形成第二中子束流。

可选地，所述中子射束整形器，还包括屏蔽反射体；