[实用新型]一种用于基于加速器中子源系统的水冷固态锂靶

说明书

本实用新型公开了一种用于基于加速器中子源系统的水冷固态锂靶，包括固态锂薄膜、无氧铜基底、低活化钢盲板。通过质子束轰击固态锂薄膜实现足额中子的产生；利用无氧铜基底及内部翅片通道水冷结构实现对沉积在固态锂薄膜内部及无氧铜基底表面质子束热流的有效清除，避免固态锂薄膜的熔化和无氧铜基底的损伤；在不影响中子特性的前体下，采用低活化钢制备盲板可实现材料的低活化性；通过无氧铜基底与低活化钢盲板焊接形成模块，实现锂靶模块的稳固性，避免转运过程中因晃动等因素造成固态锂薄膜及冷却结构的损伤。本实用新型提供了一种能长时间稳定持续产生中子的锂靶，可为基于加速器中子源系统在生产生活中的广泛应用提供良好的技术基础。

技术领域

本实用新型涉及基于加速器中子源在医疗中应用的技术领域，尤其涉及一种用于基于加速器中子源系统的水冷固态锂靶。

背景技术

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种精准、高效的二元治疗癌症的新方法。BNCT同时需要中子源和含硼药物。利用中子与硼元素产生的核反应治疗肿瘤，肿瘤部位乏氧细胞的复活率几乎为零，术后癌症复发率极低，在大范围选择性破坏癌细胞的同时不损害正常组织。针对大范围弥散性恶性肿瘤及中晚期癌症，如颅脑肿瘤、复发性头颈部肿瘤等复发和转移肿瘤，具有特殊治疗优势。

基于加速器的中子源设备具有结构简单，安装简便、占地面积小、安全稳定等优势，适合在医院普及。基于加速器中子源的原理是利用加速器产生的离子束轰击靶材产生中子。质子束打锂具有中子产额高、中子特性好等优点被外认为是产生中子源的最佳选择。但在中子源锂靶的设计过程中也存在一定的困难，高能质子束入射锂靶时绝大部分质子会滞留在靶材中形成很高的热沉积，造成靶材损伤及靶系统的不稳定性。另外，锂是低熔点的碱金属(熔点180℃)，在质子束轰击锂靶时锂可能会熔化或脱落，因此，锂靶表面高热负荷的有效移除是靶设计中的难点。鉴于此，设计一种满足中子产额且有效清除表面热负荷的稳态运行的锂靶对于加速器中子源设备在生产生活中的广泛应用具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型目的提供一种用于基于加速器中子源系统的水冷固态锂靶，能长时间稳定持续产生中子，既能满足中子产额需求，又能实现靶表面高热负荷的清除和系统的持续安全稳定运行。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于基于加速器中子源系统的水冷固态锂靶，包括有固态锂薄膜、无氧铜基底、低活化钢盲板。所述的固态锂薄膜通过锂真空蒸镀于无氧铜基底上；所述的无氧铜基底为长方体位于低活化钢盲板上方，采用真空钎焊与低活化钢盲板连为一体，无氧铜基底内部设计有翅片通道水冷结构；所述的低活化钢盲板表面开有比无氧铜基底略大的坑槽，无氧铜基底四边的下部真空焊接于低活化钢盲板上的坑槽中，低活化钢盲板与无氧铜基底内部水槽中间相接处设计两个深度为低活化钢盲板厚度一半的水孔，水孔往低活化钢盲板边缘方向设计有水道b并与低活化钢水管连接。

进一步地，所述的固态锂薄膜为采用真空蒸镀技术将高纯度的锂⁷蒸镀在无氧铜基底上(质子束轰击锂膜产生的中子量与锂⁷含量呈正比)，固态锂薄膜的面积和厚度尺寸可质子束和中子参数来设定。比如：为满足2.5MeV、20mA质子束加速器系统和不低于1×10¹³n.s^-1.cm^-2中子量的需求，固态锂薄膜为Φ150mm的圆形，厚度为100μm。