【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉中子能谱测量，具体涉及一种快速获得bnct中子能谱的方法。
技术介绍
1、硼中子俘获疗法(boronneutron capture therapy，bnct)是一种二元靶向放疗精准放疗技术，是下一代放疗研究的核心。其基本原理是，给病人注射富含高浓度10b的硼药，药物通过人体代谢富集到肿瘤细胞当中而其他组织中分布较少，并且这些药物对人体无毒无害，对癌细胞也没有任何作用。用低能中子(超热中子或热中子)束轰击肿瘤内含硼药物，通过核反应10b(n,α)7li释放能量，释放的α和li在体内射程均为10μm左右，在细胞尺度范围内杀灭肿瘤且最大程度保护正常组织细胞。
2、bnct中子获得除了可以使用反应堆中子源外，近些年通常是利用加速器产生的质子轰击特定的靶材料发生核反应，产生的靶中子经过束流整形装置慢化和整形后，获得可满足于人体治疗、具有特定能谱的中子束。
3、中子能谱是bnct治疗计划中的重要参数，对于不同治疗深度的肿瘤，所需要的中子能谱也是不尽相同，较深的肿瘤需要中子能谱较硬，中子能量较高，而对于较浅位置的中子则需要中子能谱较软，中子能量较低；对于皮肤表面，热中子即可满足要求。
4、中子能谱的获得通常是通过相应的蒙特卡罗软件计算得到，如mcnp，geant4等，设定特定粒子数，按照实际情况建立模型并填充材料，模拟粒子输运过程，最后即可得到经过束流整形装置(beam shape assem，bsa)后的中子束。但是对于不同的治疗深度的中子，则需要改变质子能量，来获得适合该治疗深度的中子能谱。
5、(1)在需要重新计算整个输运过程中，计算时间较长，延缓治疗计划的制定，增加病人等待时间，病人风险增加；
6、(2)出射窗的中子注量率(量级为：108～109)相比于质子打靶后的中子产额(量级为：1012～1013)下降4～5个量级，而计算初设粒子数通常远低于产额，会导致最终结果不确定度增大，剂量计算的准确度下降；
7、(3)需要给设备配置一个高性能电脑，增加装置整体负重和成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种快速获得bnct中子能谱的方法，以解决现有技术获得中子能谱时间长以及准确性偏低的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种快速获得bnct中子能谱的方法，所述方法为能谱叠加方法，包括：
4、根据加速器产生质子能量的上限和下限，获取多组质子能量，确定质子能量打靶后的靶中子能谱和方向性，获得不同能量、不同方向质子打靶后的靶中子能谱和方向的数据库；
5、将获得的不同能量、不同方向的质子轰击靶材料产生靶中子；
6、靶中子经过束流整形装置慢化整形后在出射窗获得目标中子；
7、计算靶表面不同能量、方向中子通过束流整形装置后出射窗中子能谱和方向数据；
8、提取加速器质子能谱中每个能量、方向的质子在该能谱中的占比与数据库中对应的靶中子相乘，并相加在一起，即获得靶中子能谱；靶中子通过束流整形装置则根据靶中子能谱采用相同的方法，获得最终出射窗的中子能谱。
9、进一步地，加速器产生的质子能谱和方向性如公式(1)所示：
10、
11、式中：表示质子的注量率；表示能量为epi，方向为θpj的质子注量率。
12、进一步地，单能质子打靶后中子能谱和方向性如公式(2)所示：
13、
14、式中：表示能量为epi，方向为θpj的质子打靶后总的中子注量率；和表示中子能谱中能量为nkth方向性为nmth的中子；表示方向为能量为的中子注量率。
15、根据公式(1)和公式(2)，加速器质子能谱打靶后形成的靶中子能谱如公式(3)所示：
16、
17、式中：表示总的靶中子注量率；表示能量为enk方向为θnm的中子注量率；δ(epi，θnj)表示质子打靶后能量为epi，方向为θnj的质子-中子转换系数；ltarget表示质子打靶过程中靶的消耗率；ktarget表示可能存在的靶的其它修正系数；∈表示谱分析的残差修正。
18、进一步地，能量为enk方向为θnm的中子通过束流整形装置后，出射窗中子能谱为公式(4)所示：
19、
20、进一步地，根据公式(3)和公式(4)，在靶材料和束流整形装置结构已知的情况下，从加速器质子能谱获得出射窗的中子能谱为：
21、
22、
23、式中：是出射窗总中子注量率；
24、α(enk，θnm)是能量为enk，方向为θnm的中子由于衰变、吸收、散射造成的损失率。
25、基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：
26、(1)本专利技术提供的快速获得bnct中子能谱的方法，传统计算中，当对病人肿瘤进行评估后，需要找到一个合适的加速器质子能谱来计算得到需要的中子能谱，需现场进行蒙特卡洛模拟，这无疑会增加病人等待的时间，此外如果该质子能谱得到的中子能谱不合理则需要重新计算，较长等待时间会增加肿瘤恶化的风险。通过essm方法，可以在仪器出厂前预先建立完整的数据库，每次进行肿瘤评估完，可以快速通过质子能谱计算获得所需要的中子能谱，当该中子能谱不合理之后，可以很快计算获得下一个中子能谱，相比于传统方法获得中子能谱更加迅速，且容错率更高。
27、(2)本专利技术提供的快速获得bnct中子能谱的方法，可计算粒子数降低统计误差和不确定度。对于传统方法，计算时，假设输入质子数为n，得到中子能谱，由于打靶质子-中子转化率和中子被慢化吸收，出射中子数较少，统计误差大，若通过增加粒子数降低误差，则会增加计算时间，增加肿瘤治疗时间。对于essm方法，假设计算时质子能谱间隔为n，每个质子能量输入粒子数为n；中子的能量间隔为m，每个中子能量输入粒子数为m，则实际计算的总粒子数为(nn+mm)，远远高于传统方法的粒子数n，极大放大粒子数，降低计算不确定度。
28、(3)本专利技术提供的快速获得bnct中子能谱的方法，传统方向由于现场计算，在计算可用于肿瘤治疗的中子能谱时，需要配置高性能计算机，使设备整体负重和成本增加。而essm方法的计算过程均是出厂前完成，因此只需要计算的得到的数据库和程序软件转移到电脑中即可，即使普通笔记本电脑也可以通过索引数据库快速获得想要的中子能谱，使bnct的整机设备更加轻便，且降低设备成本。
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1.一种快速获得BNCT中子能谱的方法，其特征在于，所述方法为能谱叠加方法，包括：
2.根据权利要求1所述的快速获得BNCT中子能谱的方法，其特征在于，加速器产生的质子能谱和方向性如公式(1)所示：
3.根据权利要求2所述的快速获得BNCT中子能谱的方法，其特征在于，单能质子打靶后中子能谱和方向性如公式(2)所示：
4.根据权利要求3所述的快速获得BNCT中子能谱的方法，其特征在于，能量为Enk方向为θnm的中子通过束流整形装置后，出射窗中子能谱为公式(4)所示：
【技术特征摘要】
1.一种快速获得bnct中子能谱的方法，其特征在于，所述方法为能谱叠加方法，包括：
2.根据权利要求1所述的快速获得bnct中子能谱的方法，其特征在于，加速器产生的质子能谱和方向性如公式(1)所示：
3.根据权利要求2所述的快速...
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