[發(fā)明專利]一種用于中子產生的移動靶

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110629040.2
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113316304A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 童劍飛;孫鵬;梁天驕;傅世年
• 申請（專利權）人: 散裂中子源科學中心;中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00;H05H3/06;H05K7/20;A61N5/10
• 代理公司: 廣東勤諾律師事務所 44595
• 代理人: 張雪華

本發(fā)明提供的是一種用于中子產生的移動靶，該移動靶包括真空腔體以及安裝于該真空腔體內的移動裝置和靶體，該移動裝置安裝于真空腔體的頂部內壁上，該靶體通過掛鉤組件可拆卸式安裝于移動裝置上，該移動裝置可控制靶體的往復運動。本發(fā)明通過采用移動裝置控制靶體左右往復運動，解決了現(xiàn)有靜止靶的流束集中導致局部熱量高的問題，有效降低了單位體積靶體的熱量沉積，也降低了靶體熱量集中峰值，因此對質子束流要求降低。

技術領域

本發(fā)明涉及中子治療技術領域，尤其涉及一種用于BNCT裝置的中子產生移動靶。

背景技術

在癌癥治療等中，放射線治療受到較高的評價，特別是，中子俘獲療法 (BNCT：Neutron Capture Therapy)在原理上具有細胞等級的選擇性治療的可能性而受到關注。在BNCT中，與中子具有高俘獲截面的穩(wěn)定同位素預先進入癌細胞中，中子與其發(fā)生核反應子產生射程較短而高LET(線狀能量傳遞，Linear Energy Transfer)的重離子，殺死癌細胞對正常細胞影響較小，目前，作為BNCT 利用B、Gd與熱中子或超熱中子用于癌癥治療。

近年來，加速器將質子加速到規(guī)定能量，并照射于特定靶材來產生中子的中子產生裝置由于能進入醫(yī)院受到關注，基于加速器的中子產生裝置設備簡潔，運行成本低，是未來的發(fā)展方向。通常，作為該目的下的中子產生裝置的靶材，主要為利用Li(p、n)Be反應的鋰和利用Be(p、n)反應的鈹，但鈹本身有毒，中子產額低，需要更高的加速器能量，而由于鋰的低熔點和熱導率，對散熱要求極高。

為解決靶材快速散熱這個難度較大的問題，人們在研發(fā)過程中想出了一些解決辦法，如美國專利US20100067640A1揭示的一種高能量密度鋰靶，采用錐形靶體，設計功率達到了50kW，但是該專利的錐形靶體，需要采用環(huán)形束斑，需要將高斯束斑轉換為環(huán)形束斑，對加速器的要求非常高，對束流損失也增加，另外，冷卻介質在錐頂部分的冷卻效果較差，在錐頂位置，容易形成氣穴，不利于靶體的穩(wěn)定運行；又如中國專利CN104429168A揭示的一種中子產生裝置用的靶及其制造方法，由于其平面靜止靶體，需要對需要將質子束均勻化，在一定程度上提高了加速器對質子束均勻化的要求，此外，平面靶還受限于熱沉的最高峰；又如中國臺灣專利TW201706008A揭示了一種旋轉靶，可有效移除熱量，但結構復雜，設備占用面積大。

所以，我們需要一種能將靶體內部的熱量沉積分散，還能降低靶體熱量的集中峰值，還要保證有效改善平面靜止靶的散熱局限性，因此，本發(fā)明旨在提供一種用于中子產生的移動靶。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于中子產生的移動靶，旨在解決現(xiàn)有技術中的鈹本身有毒，并且脆，機加工性能差，以鈹為靶材的中子產生靶的使用具有局限性，同時中子產額相對于鋰較低，用于治療所需的加速器能量和功率高，裝置成本高的問題；也解決現(xiàn)有技術中的平面靜止靶需要將質子束均勻化才能降低最高熱流密，熱量集中不易散熱的問題；以及還要解決現(xiàn)有技術中的錐形、楔形靶體降低了單位面積上的熱流密度，但對加速器的要求非常高，對束流損失也增加；另外，還要解決現(xiàn)有技術中的旋轉靶其結構復雜，設備尺寸大，不利于與慢化器的耦合，中子利用效率不高，同時安裝和運行難度較大，穩(wěn)定性不高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種用于中子產生的移動靶，包括真空腔體以及安裝于該真空腔體內的移動裝置和靶體，移動裝置安裝于真空腔體的頂部內壁上，靶體通過掛鉤組件可拆卸式安裝于移動裝置上，移動裝置可控制靶體的往復運動，該移動裝置和靶體是豎直布置的。

進一步的優(yōu)選，移動裝置包括直線導軌絲杠裝置和步進電機，該直線導軌絲杠裝置和步進電機均設于靶體上方，直線導軌絲杠裝置安裝于真空腔體的頂部內壁上，直線導軌絲杠裝置一端與步進電機連接，步進電機驅動絲杠的正轉和反轉帶動靶體左右往復運動，實現(xiàn)分散靶體熱量的沉積，適合多種質子束流。