[发明专利]用于离子束靶衬底的表面修饰的方法和系统

说明书

描述了中子发生靶的设计和制造方法。在一些实施方式中，可以对靶衬底的表面进行修饰以形成一个或多个表面特征。在一些实施方式中，在靶衬底的表面上设置中子源层。在一些实施方式中，可将中子源层和靶衬底加热到高温以在中子源层和靶衬底之间形成结合。在一些实施方式中，对靶衬底的表面修饰可以减少靶的起泡和材料剥落。该靶可以用于硼中子俘获疗法。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2016年5月5日提交的申请号为15/147,565的美国专利申请，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及可用于硼中子俘获疗法的中子发生靶的设计和制造方法。

背景技术

中子源具有许多潜在应用，包括医疗、同位素生产、爆炸/可裂变材料的检测、贵金属矿石的测定、成像等等。感兴趣的特定领域是硼中子俘获疗法(BNCT)，这是一种癌症治疗技术，其中硼优先集中在患者的恶性肿瘤中，然后中子束在含硼的肿瘤处穿过患者。当硼原子俘获中子时，就会产生具有足够能量的粒子，从而严重破坏肿瘤所在的组织。该作用高度局域化，并因此该技术可用作高度选择性的癌症治疗方法，仅作用于特异性靶向的细胞。

目前，许多利用中子源的活动是在中子很多的核研究反应堆上进行的。但是，许多实际问题(例如安全性、核材料处理以及许多研究反应堆的寿命即将终止和退役)使该方法具有挑战性。基于加速器的中子源可以用作相对低成本、紧凑的替代方案。例如，可以使用较小的、相对便宜的线性加速器来对离子(例如质子)进行加速，然后将其聚焦在能够产生中子的靶上。

发明内容

本发明涉及一种制造中子发生靶的方法。该方法可以包括对靶衬底的表面进行修饰以形成一个或多个表面特征。该方法还可以包括在靶衬底的表面上设置中子源层。

在一些实施方式中，该方法可以包括材料去除过程或材料添加(增材)过程。材料去除过程可以包括喷砂、蚀刻或抛光。材料添加过程可以包括真空沉积、镀覆或印刷。

在一些实施方式中，靶衬底可以包括铜、铝，钛、钼或不锈钢中的至少一者。中子源层可以包括锂、铍或碳中的至少一者。

在一些实施方式中，可以将中子源层压制在靶衬底的表面上。在一些实施方式中，可以通过蒸发将中子源层沉积在靶衬底的表面上。

在一些实施方式中，该方法可以包括将中子源层和靶衬底加热至一高温并保持一持续时间，以在中子源层和靶衬底之间形成结合。在一些实施方式中，所述高温可以在介于约100摄氏度至约500摄氏度之间。在一些实施方式中，所述持续时间可以在介于约0.1小时与10小时之间。

在一些实施方式中，该方法还可以包括对中子源层的顶表面进行修饰以形成一个或多个表面特征。

本公开还涉及一种中子发生靶。所述靶可以包括具有不平坦表面的靶衬底。所述不平坦表面可包括一个或多个表面特征。所述靶还可以包括中子源层，该中子源层设置在靶衬底的表面上并结合至该靶衬底。

在一些实施方式中，所述一个或多个表面特征可以凹进靶衬底中。所述一个或多个表面特征的深度可介于约1微米至约50微米之间。

在一些实施方式中，所述一个或多个表面特征可以从靶衬底突出。所述一个或多个表面特征的高度可以介于约1微米至约50微米之间。

在一些实施方式中，所述一个或多个表面特征可包括平均间距介于约1微米与约50微米之间的多个表面特征。

在一些实施方式中，靶衬底可以包括铜、铝、钛、钼或不锈钢中的至少一者。中子源层可以包括锂、铍或碳中的至少一者。

在一些实施方式中，中子源层的厚度可以介于约10微米至约500微米之间。

附图说明