[发明专利]用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统

说明书

本发明提供一种用于中子线产生装置的靶材及中子捕获治疗系统，能提升靶材的散热性能，减少起泡，增加靶材寿命。本发明的中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，中子产生装置包括加速器和靶材，加速器加速产生的带电粒子线与靶材作用产生中子线，靶材包括作用层和基座层，作用层与带电粒子线作用产生中子线，基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，所述基座层的材料为Ta‑W合金。

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；本发明另一方面涉及一种辐射线照射系统，尤其涉及一种中子捕获治疗系统。

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中子线产生装置的靶材，所述靶材包括作用层和基座层，所述作用层能够与入射粒子线作用产生所述中子线，所述基座层既能抑制由入射粒子线引起的发泡又能支撑所述作用层，所述基座层的材料为Ta-W合金。在保持Ta防止起泡性能的同时能明显地改善纯钽强度低、热传导性差的劣势，使得作用层发生核反应产生的热量能由基座层及时传导出去。

作为一种优选地，所述入射粒子线为质子线；所述作用层的材料为Li或其合金，所述作用层与所述质子线发生⁷Li(p,n)⁷Be核反应来产生中子；或所述作用层的材料为Be或其合金，所述作用层与所述质子线发生⁹Be(p,n)⁹B核反应来产生中子。

作为一种优选地，所述Ta-W合金中W的质量百分比为2.5％-20％，以保证基座层抑制发泡的特性，同时基座层具有更高的强度和热传导性，进一步延长靶材使用寿命。

作为一种优选地，所述质子线的能量为1.881MeV-10MeV，所述基座层的厚度至少为50μm，以充分吸收多余的质子。

作为一种优选地，所述靶材还包括抗氧化层，用于防止作用层氧化，所述抗氧化层的材料包括Al、Ti、Be及其合金或者不锈钢中的至少一种，不易被作用层腐蚀且能够减小入射质子束的损耗及质子束导致的发热；所述作用层与基座层通过浇注、蒸镀或溅射工艺连接，所述抗氧化层通过HIP处理将基座层封闭形成一个容腔和/或将作用层包围。

作为一种优选地，所述作用层和基座层之间设置附着层，附着层的材料包括Cu、Al、Mg或Zn中的至少一种，提高基座层与作用层的附着性。