[发明专利]中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材

说明书

本发明提供一种中子捕获治疗系统及用于中子捕获治疗系统的靶材，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，靶材具有冷却进口、冷却出口及设置在冷却进口和冷却出口之间的冷却通道，冷却通道内设置有至少一个突出部，突出部具有冷却表面。

技术领域

本发明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；本发明另一方面涉及一种用于辐射线照射系统的靶材，尤其涉及一种用于粒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中子捕获治疗系统，包括中子产生装置和射束整形体，所述中子产生装置包括加速器和靶材，所述加速器加速产生的带电粒子线与所述靶材作用产生中子线，所述射束整形体包括反射体、缓速体、热中子吸收体、辐射屏蔽体和射束出口，所述缓速体将自所述靶材产生的中子减速至超热中子能区，所述反射体包围所述缓速体并将偏离的中子导回至所述缓速体以提高超热中子射束强度，所述热中子吸收体用于吸收热中子以避免治疗时与浅层正常组织造成过多剂量，所述辐射屏蔽体围绕所述射束出口设置在所述反射体后部用于屏蔽渗漏的中子和光子以减少非照射区的正常组织剂量，所述靶材所述靶材具有冷却进口、冷却出口及设置在冷却进口和冷却出口之间的冷却通道，所述冷却通道内设置有至少一个突出部，所述突出部具有冷却表面。通过采用冷却通道内流通的冷却介质为靶材散热，提升了散热效果；通过在冷却通道内设置突出部，进一步增大了散热表面和/或形成涡流，有助于延长靶材的寿命。

本发明另一方面提供了一种用于粒子线产生装置的靶材，所述靶材包括作用层、基座层和散热层，所述作用层用于产生所述粒子线，所述基座层支撑所述作用层，所述散热层具有供冷却介质流通的冷却通道，所述冷却通道内设置有至少一个突出部，所述突出部具有冷却表面。通过采用冷却通道内流通的冷却介质为靶材散热，提升了散热效果；通过在冷却通道内设置突出部，进一步增大了散热表面和/或形成涡流，有助于延长靶材的寿命。

作为一种优选地，所述粒子线产生装置为中子线产生装置，所述作用层的材料为Li或其合金，所述作用层与入射质子束发生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，所述作用层与入射质子束发生⁹Be(p,n)⁹B核反应来产生中子。