中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材，能提升靶材的散热性能，减少起泡，增加靶材寿命。本实用新型专利技术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、基座层和散热层，作用层与带电粒子线作用产生中子线，基座层支撑作用层，散热层包括由多个管并排组成的管状件。

Neutron capture therapy system and target for particle line generation device

The utility model provides a neutron capture treatment system and a target for a particle line generating device, which can improve the heat dissipation of the target, reduce the bubble and increase the life of the target. The neutron capture treatment system of the utility model includes a neutron generating device and a beam shaping body. The neutron generating device includes an accelerator and a target. The accelerator produced a charged particle line and the target material to produce a neutron line. The target includes the action layer, the base layer and the heat dissipation layer. The action layer and the charged particle line are produced in the production. The heat dissipation layer comprises a tubular component composed of a plurality of pipes.

【技术实现步骤摘要】
中子捕获治疗系统及用于粒子线产生装置的靶材
本技术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；本技术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。
技术介绍
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(glioblastomamultiforme)、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(relativebiologicaleffectiveness,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。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术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，所述靶材包括作用层、基座层和散热层，所述作用层与带电粒子线作用产生中子线，所述基座层支撑所述作用层，所述散热层包括由多个管并排组成的管状件。采用管状件的散热结构，增大了散热表面，提升了散热效果，有助于延长靶材的寿命。作为一种优选地，所述中子捕获治疗系统还包括治疗台和准直器，所述中子产生装置产生的中子线通过所述射束整形体照射向所述治疗台上的患者，所述患者和射束出口之间设置辐射屏蔽装置以屏蔽从所述射束出口出来的射束对患者正常组织的辐射，所述准直器设置在所述射束出口后部以汇聚中子线。所述射束整形体内设置第一、第二冷却管，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，所述第一、第二冷却管的一端分别与所述靶材的冷却进口和冷却出口连接，另一端连接到外部冷却源，所述管状件的各个管内部组成所述冷却通道的至少一部分，进一步增强了散热效果，延长靶材寿命。进一步地，所述靶材位于所述射束整形体内，所述加速器具有对带电粒子线进行加速的加速管，所述加速管沿带电粒子线方向伸入所述射束整形体并依次穿过所述反射体和缓速体，所述靶材设置在所述缓速体内并位于所述加速管端部，以得到较好的中子射束品质，所述第一、第二冷却管设置在所述加速管与所述反射体和缓速体之间。本技术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，所述散热层包括由多个管并排组成的管状件。采用管状件的散热结构，增大了散热表面，提升了散热效果，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。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；所述散热层由导热材料或既能导热又能抑制发泡的材料制成；所述基座层由抑制发泡的材料制成；抑制发泡的材料或既能导热又能抑制发泡的材料包括Fe、Ta或V中的至少一种，导热材料包括Cu、Fe、Al中的至少一种,所述散热层和所述基座层通过HIP工艺连接，所述作用层与所述基座层通过铸造、蒸镀或溅射工艺连接。作为另一种优选地，所述管状件同时作为所述基座层，所述管状件的材料为Ta，所述作用层与所述管状件通过蒸镀或溅射工艺连接。作为一种优选地，所述管状件的每个管上的作用层至少覆盖管外周的1/4，作用层在圆周方向与管中心线的夹角至少为45度，所述管状件在相邻的管之间形成连接部，所述连接部由基座层、作用层和抗氧化层组成。作为一种优选地，所述散热层还包括支撑件，所述支撑件的材料为Cu，支撑定位的同时起到附加的散热作用；所述管状件与所述支撑件焊接、压装或可拆卸连接，采用可拆卸连接靶材可以进行部分更换，延长靶材使用寿命，降低患者治疗成本；所述支撑件和/或管状件具有冷却通道，进一步增强了散热效果，延长靶材寿命。进一步地，所述支撑件包括设置在所述管状件两端的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部具有冷却进口和第一冷却通道，所述第二支撑部具有冷却出口和第二冷却通道，冷却介质从所述冷却进口进入通过所述第一冷却通道进入所述管状件的各个管内部，然后通过所述第二冷却通道从所述冷却出口出来，所述冷却介质为水，所述支撑件包括连接所述第一、第二支撑部的第三支撑部，所述第三支撑部与所述管状件连接所述作用层的一侧相对的另一侧接触，所述第三支撑部具有冷却通道，冷却介质仅通过所述支撑件或者既经过所述管状件的各个管内部又经过所述支撑件的第三支撑部或者既经过管内部又经过支撑件的第一、第二和第三支撑部。本技术所述的靶材散热部分采用管状件，能够增大散热面积，提升靶材散热效果，增加靶材寿命，降低患者治疗成本；基座层的材料采用Ta，能够减少起泡；管状件内部作为冷却通道，可进一步增加散热效果。附图说明图1为本技术实施例中的中子捕获治疗系统示意图；图2为本技术实施例中的靶材的示意图；图3为图2中的靶材的局部放大示意图；图4为图2中的靶材的散热层从方向A看过去的示意图；图5a为图2中的靶材的散热通道内壁的第一实施例的示意图；图5b为图2中的靶材的散热通道内壁的第一实施例的沿轴线B-B的示意图；图6a为图2中的靶材的散热通道内壁的第二实施例的示意图；图6b为图2中的靶材的散热通道内壁的第二实施例的沿轴线C-C的示意图；图7为图2中的靶材的散热通道内壁的第三实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，其特征在于，所述靶材包括作用层、基座层和散热层，所述作用层与带电粒子线作用产生中子线，所述基座层支撑所述作用层，所述散热层包括由多个管并排组成的管状件。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，所述靶材包括作用层、基座层和散热层，所述作用层与带电粒子线作用产生中子线，所述基座层支撑所述作用层，所述散热层包括由多个管并排组成的管状件。2.如权利要求1所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述中子捕获治疗系统还包括治疗台和准直器，所述中子产生装置产生的中子线通过所述射束整形体照射向所述治疗台上的患者，所述患者和射束出口之间设置辐射屏蔽装置以屏蔽从所述射束出口出来的射束对患者正常组织的辐射，所述准直器设置在所述射束出口后部以汇聚中子线，所述射束整形体内设置第一、第二冷却管，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，所述第一、第二冷却管的一端分别与所述靶材的冷却进口和冷却出口连接，另一端连接到外部冷却源，所述管状件的各个管内部组成所述冷却通道的至少一部分。3.如权利要求2所述的中子捕获治疗系统，其特征在于，所述靶材位于所述射束整形体内，所述加速器具有对带电粒子线进行加速的加速管，所述加速管沿带电粒子线方向伸入所述射束整形体并依次穿过所述反射体和缓速体，所述靶材设置在所述缓速体内并位于所述加速管端部，所述第一、第二冷却管设置在所述加速管与所述反射体和缓速体之间。4.一种用于粒子线产生装置的靶材，其特征在于，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，所述散热层包括由多个管并排组成的管状件。5.如权利要求4所述的用于粒子线产生装置的靶材，其特征在于，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)7B...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32