[发明专利]一种用于加速器中子源的微流道靶系统

说明书

一种用于加速器中子源的微流道靶系统，所述微流道靶系统包括靶材层、发泡保护层和冷却层，所述冷却层包括紧密结合的冷却层底板和密封盖，所述发泡保护层形成于所述冷却层底板的一个侧面上，所述靶材层形成于所述发泡保护层上，在所述冷却层底板的另一个侧面上形成有微流道层，所述密封盖的中央有一个凹槽，与所述冷却层底板紧密结合后形成一个空腔，将所述微流道层容纳并密封在其中，所述密封盖上设置有进水口和出水口。本发明所述微流道靶系统的冷却效率高，整个靶系统结构紧凑，体积小，成本低，实用性和可靠性高。

技术领域

本发明涉及加速器领域，具体涉及一种用于加速器中子源的微流道靶系统。

背景技术

硼中子俘获治疗技术一种基于分子靶向的二元重离子治疗技术。硼中子俘获治疗(BNCT)的基本原理是：将某种亲肿瘤的含硼药物注入患者体内，含硼药物迅速聚集于肿瘤细胞内，然后经热中子或超热中子照射后发生10B(n，α)7Li反应，释放出高传能线密度(LET)和射程很短的α和7Li粒子，从而达到杀死肿瘤细胞的目的。相对于常规放射治疗而言，BNCT具有两大优势：1)由于含硼药物具有靶向性且α和7Li粒子的杀伤作用仅限于摄取10B药物的细胞及其紧邻细胞，从而使得中子对未摄取10B的正常组织的辐射损伤效应可以控制在安全的剂量水平；2)BNCT利用高LET的α和7Li粒子杀死肿瘤细胞，高LET的粒子相对低LET例子有更高的辐射生物学效应，使单次治疗剂量增大，能做到单次或两次辐照就完成全部治疗。由此可知，BNCT技术可以在细胞水平高选择性地杀死肿瘤细胞，从原理上讲是治疗恶性肿瘤的理想方法。

热中子的产生可以通过核反应堆中子源慢化，也可以通过加速器中子源产生。由于反应堆存在体积庞大、运营复杂、成本高、涉及核燃料安全等问题，并且缺乏部署性、使用弹性以及延续性，极大的限制了BNCT设施的建造数目，进而限制了BNCT的发展及临床应用，造成多处BNCT计划终止。为了解决核反应堆中子源存在的问题，BNCT物理学家从20世纪90年代中期开始寻找可能的替代方法，提出加速器驱动中子源的替代方案。其基本原理是利用粒子加速器将带电粒子加速至一定能量以上后，轰击特定的靶材料，使带电粒子与选定靶材料原子核直接发生核反应，进而以次级粒子的形式放出中子。上述核反应可以细分为两种：一种是低反应阈能，如7Li(p，n)7Be核反应，所需能量在数个百万电子伏特(MeV)；另一种则是高反应阈能，称为裂变或散裂中子源，所需能量在十亿电子伏特(GeV)之上。目前国际组织集中讨论的BNCT装置均属于第一种核反应形式。随着加速器技术的发展，不断涌现出流强达几十毫安的强流质子源，利用核反应7Li(p，n)7Be，只需要高于1.89MeV的质子打锂靶就可以获得产额超过6.3×109(n/mAs)的中子，经过慢化适形后可以发展出已能够满足硼中子俘获临床治疗所需的超热中子流。基于加速器的中子源以其较低的建造与维护费用和便捷安全稳定的运行方式，非常有望成为医院普及使用的硼中子俘获治疗用中子源，从而快速推广BNCT成为一种大众化的医学治疗方法。