CN115120895A - 一种中子俘获辐照设备 - Google Patents

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CN115120895A CN202211062470.1A CN202211062470A CN115120895A CN 115120895 A CN115120895 A CN 115120895A CN 202211062470 A CN202211062470 A CN 202211062470A CN 115120895 A CN115120895 A CN 115120895A
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Abstract

本申请公开了一种中子俘获辐照设备，涉及放射治疗技术领域。加速器的出口对准中子发生器，中子射束整形器包裹在中子发生器的外部，中子射束整形器与空间分割调制准直部件连接；加速器，用于产生带电粒子束流；中子发生器，用于与带电粒子束流作用产生第一中子束流；中子射束整形器，用于慢化第一中子束流，形成均匀分布的第二中子束流；空间分割调制准直部件，用于调制第二中子束流，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流。本方法能够大幅减少正常组织受照射体积，显著提高正常组织耐受剂量阈值的情况下对肿瘤进行有效杀伤，从而更好地保护正常组织，提升治疗效果，提高治疗的增益。

Description

一种中子俘获辐照设备
技术领域
本申请涉及放射治疗领域，特别是涉及一种中子俘获辐照设备。
背景技术
恶性肿瘤已成为我国居民的首要死亡原因，以2015年为例，估计全国共新发恶性肿瘤392.9万例，其中死亡病例233.8万例。手术、放疗和化疗是治疗癌症的三大手段之一。其中放射治疗因为其具有损伤较小、治疗痛苦小、患者较易接受等优点，成为使用最广泛的治疗手段之一。
二十一世纪，基于加速器的硼中子俘获治疗(Boron Neutron Capture Therapy，BNCT)装置成为主流的放射治疗方式，该装置如图1所示，图1为一种现有技术的基于加速器的硼中子俘获治疗装置示意图。图1中，硼中子俘获治疗装置，包括加速器200、中子产生部10、射束整形体20、支撑件21、反射体22、准直体30。其原理是基于热中子与10B（硼）的反应。在俘获热中子后，10B变为处于激发态的11B，此过程中产生的7Li（锂）和4He（氦）是具有高线性能量转移(Linear Energy Transfer, LET)和相对生物学效应(Relative BiologicalEffectiveness, RBE)特性的粒子，具有较强的细胞杀伤力，并且其能量沉积在约10μm的范围内，这与一个细胞的直径相当。因此，若使得10B富集在肿瘤细胞中，便可以实现对肿瘤细胞的精准杀伤，并保护肿瘤周围的健康细胞。因此硼中子俘获治疗在治疗如恶性肝癌、脑胶质瘤和软骨肉瘤等肿瘤方面有很好的应用前景。
然而，中子俘获照射通常以皮肤达到耐受剂量为终止信号，通常导致肿瘤靶区在获得足够的辐射剂量之前就因为皮肤达到耐受剂量而终止辐照，且医学专家无法以提高皮肤耐受剂量阈值的方法来提高肿瘤靶体照射剂量，甚至只能通过多次照射来使得肿瘤靶区达到处方剂量。即，无法一次性使肿瘤达到高剂量包裹，也无法缩短硼中子俘获治疗的总体治疗时间，进而就无法提高对肿瘤的杀伤效果。
发明内容
本申请提供了一种中子俘获辐照设备，能够缩短硼中子俘获治疗总体治疗时间，进而提高对肿瘤的杀伤效果。
本申请公开了如下技术方案：
本申请提供了一种中子俘获辐照设备，包括：加速器、中子发生器、中子射束整形器、空间分割调制准直部件；
所述加速器的出口对准所述中子发生器，所述中子射束整形器包裹在所述中子发生器的外部，所述中子射束整形器与所述空间分割调制准直部件连接；
所述加速器，用于产生带电粒子束流；
所述中子发生器，用于与所述带电粒子束流作用产生第一中子束流，所述第一中子束流的能量大于第一预设阈值；
所述中子射束整形器，用于慢化所述第一中子束流，形成第二中子束流，所述第二中子束流的能量小于第二预设阈值，所述第二中子束流的能量大于第三预设阈值；
所述空间分割调制准直部件，用于调制所述第二中子束流，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流。
可选地，所述空间分割调制准直部件的材料为含锂的聚乙烯聚合物或含硼的聚乙烯聚合物。
可选地，所述空间分割调制准直部件包括出束口和吸收体；
所述出束口和所述吸收体间隔排列；
所述出束口，用于通过所述第二中子束流；
所述吸收体，用于吸收所述第二中子束流，同时降低所述第二中子束流的通量和注量；
其中，所述出束口的形状为圆形、多边形中的一种，所述吸收体的形状为长条形、三角形、蜂巢型中的一种。
可选地，所述中子射束整形器，包括慢化体；
所述慢化体，用于与第一中子束流发生非弹性碰撞，使所述第一中子束流损失能量，形成第二中子束流。
可选地，所述中子射束整形器，还包括屏蔽反射体；
所述屏蔽反射体，用于屏蔽所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子以及反射所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子。
可选地，所述中子射束整形器，还包括过滤体；
所述过滤体，用于过滤所述慢化体在形成第二中子束流时散射出的γ射线、能量小于所述第三预设阈值的中子以及能量大于所述第一预设阈值的中子。
可选地，所述屏蔽反射体包裹在所述慢化体和所述中子发生器的外部；所述慢化体位于所述中子发生器后；所述慢化体的出口对准所述过滤体。
可选地，所述屏蔽反射体包括屏蔽体和反射体；
所述屏蔽体，用于屏蔽所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子；
所述反射体，用于将所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子反射回所述慢化体。
可选地，所述过滤体包括热中子过滤体、快中子过滤体和γ射线过滤体；
所述热中子过滤体，用于过滤所述能量小于所述第三预设阈值的中子；
所述快中子过滤体，用于过滤所述能量大于所述第一预设阈值的中子；
所述γ射线过滤体，用于过滤所述γ射线。
可选地，所述慢化体的材料为氟化物、重水、聚乙烯以及石墨中的一种或多种。
可选地，所述屏蔽体的材料为含硼聚乙烯。
可选地，所述反射体的材料为聚四氟乙烯、氧化铍、氧化铝以及铅中的一种或多种。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本发明提供加速器产生带电粒子束流，中子发生器与带电粒子束流作用产生第一中子束流，中子射束整形器慢化第一中子束流从而形成第二中子束流，通过空间分割调制准直部件调制均匀分布的第二中子束流，使之成为具有空间分割分布特征的第三中子束流。空间分割调制准直部件使碰到空间分割调制准直部件中吸收材料的中子被降低通量和注量，而没有碰到空间分割调制准直部件材料的中子束正常通过，进一步令预定部分的可见正常组织暴露于照射野中，正常组织受照射体积变小。存活下来的正常组织越多，整体正常组织的放射损伤反应越小，因此空间分割中子束流照射野照射方式可在大幅减少正常组织受照射体积，显著提高正常组织耐受剂量阈值的情况下对肿瘤进行有效杀伤，从而更好地保护正常组织，提升治疗效果，提高治疗的增益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种现有技术的基于加速器的硼中子俘获治疗装置示意图；
图2为本申请实施例提供的一种中子俘获辐照设备示意图；
图3为本申请实施例提供的一种中子束吸收示意图；
图4为本申请实施例提供的一种空间分割调制准直部件正向示意图。
具体实施方式
下面先对本申请所涉及的技术术语进行介绍。
加速器：加速器（accelerator）是用人工方法把带电粒子加速到较高能量的装置。利用这种装置可以产生各种能量的电子、质子、氘核、α粒子以及其它一些重离子，即产生高能带电粒子束流。
中子发生器：中子发生器指代与带电粒子相互作用产生中子的反应靶及其承载体和控制系统，用于与高能带电粒子束流作用产生第一中子束流，第一中子束流的能量大于第一预设阈值。
中子射束整形器：包含慢化体，以及屏蔽反射体、过滤体二者中的一种或两种，用于慢化、过滤第一中子束流，形成第二中子束流，第二中子束流的能量小于第二预设阈值，大于第三预设阈值。
照射野：中子俘获辐照设备通过空间分割调制准直部件的出束口调制第二中子束流，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流，从“束流入射方向观”形成的具有一定分布的中子辐照束流场即为照射野。照射野内的中子束流直接照射到被照物体，通常也指接受中子俘获辐照的区域。
加速器、中子发生器和中子射束整形器可以应用到中子俘获照射设备上，但目前的中子俘获照射通常以皮肤达到耐受剂量为终止信号，通常导致肿瘤靶区在获得足够的辐射剂量之前就因为皮肤达到耐受剂量而终止辐照，且医学专家无法以提高皮肤耐受剂量阈值的方法来提高肿瘤靶体照射剂量，甚至只能通过多次照射来使得肿瘤靶区达到处方剂量，即，无法一次性使肿瘤达到高剂量包裹，也无法缩短硼中子俘获治疗的总体治疗时间，进而就无法提高杀伤效果。
有鉴于此，本申请提供了一种中子俘获辐照设备，可以通过加速器产生带电粒子束流，中子发生器与带电粒子束流作用产生第一中子束流，中子射束整形器慢化第一中子束流从而形成第二中子束流，通过空间分割调制准直部件吸收或反射部分中子，准直并调制第二中子束流，使碰到空间分割调制准直部件中吸收材料的中子被降低通量和注量，而没有碰到空间分割调制准直部件中吸收材料的中子束正常通过，从而形成第三中子束流，从而进一步令预定部分的正常组织避免暴露于照射野中，正常组织受照射体积变小。存活下来的正常组织越多，整体正常组织的放射损伤反应越小。因此采用空间分割束流射野照射方式可在大幅减少正常组织受照射体积，显著提高正常组织耐受剂量阈值的情况下对肿瘤进行有效杀伤，从而更好地保护正常组织，提升治疗效果，提高治疗的增益。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种中子俘获辐照设备示意图。
中子俘获辐照设备200包括加速器201、中子发生器202、中子射束整形器203、空间分割多缝调制准直部件204。其中，中子射束整形器203可以包含慢化体206，以及屏蔽反射体205、过滤体207二者中的一种或两种。
加速器201，用于产生带电粒子束流。加速器201用于利用磁场、电场产生具有合适能量和注量率、通量率(流强)的带电粒子束流。由于带电粒子流强越高，中子产额越高，所以在一些实施例中，可以选择射频四极加速器(RFQ加速器)、带电粒子加速器、球形静电加速器、直线加速器、回旋加速器等，本申请不做限定。射频四极加速器是一种通过射频聚焦后实现带电粒子束流加速的装置，它作为离子直线加速器的低能加速装置，广泛应用于核物理、原子核物理、材料辐照、生物辐照、以及癌症治疗等领域。因其带电粒子流强较高，因此也使中子产额得到提升。
中子发生器202，用于与带电粒子束流作用产生第一中子束流。第一中子束流的能量大于第一预设阈值，第一预设阈值可以是1MeV。其中，中子发生器指与带电粒子发生作用产生中子的反应靶及其承载体和控制系统。在使用加速器击打靶材产生中子时，需要考虑到靶的材料，对于靶的材料本申请不做限定。在一些实施例中，可以选用质子束轰击Li靶或Be靶来产生中子。
中子射束整形器203，包含慢化体206以及屏蔽反射体205、过滤体207中二者的任意一个或两个，本申请不做限定。中子射束整形器203用于慢化第一中子束流，形成第二中子束流，第二中子束流的能量小于第二预设阈值，大于第三预设阈值。其中，慢化指将能量较大的快中子在碰撞的过程中损失热量，使快中子的能量和速度逐渐降低为热中子或超热中子的过程。第一中子束流的能量大于第一预设阈值，第一预设阈值可以是1MeV。第二中子束流的能量小于第二预设阈值，大于第三预设阈值，第二预设阈值可以是10keV，也可以是40keV，第三预设阈值可以是0.5eV。
在一些实施例中，可以把第一中子束流中的中子慢化至超热中子能量范围，也可以把第一中子束流中的中子慢化至热中子能量范围。热中子可以是能量范围低于第三预设阈值的中子，第三预设阈值可以是0.5eV，例如热中子的能量范围为E＜0.5eV。超热中子可以是能量范围高于第三预设阈值、低于第二预设阈值的中子，第二预设阈值可以是10keV，也可以是40keV，例如超热中子的能量范围为0.5eV＜E＜10keV。
慢化体206位于中子发生器202后，可以和第一中子束流中的中子发生非弹性碰撞等相互作用，从而使中子损失能量，将其慢化到热中子能量范围或超热中子能量范围，同时不会产生过量的高能中子或γ射线。慢化体206的材料需要满足以下几个条件：第一，快中子散射截面大；第二，超热中子的散射截面小；第三，快中子、超热中子和热中子的吸收截面小。其中，快中子是指能量大于第一预设阈值的中子，热中子是能量小于第三预设阈值的中子；超热中子是能量小于第二预设阈值、大于第三预设阈值的中子。其中，热中子的能量范围为E<0.5eV，超热中子的能量范围为0.5eV<E<10keV，也可以是40keV，快中子的能量范围为E＞1MeV。在一些实施例中，慢化体206可以选用氟化物，如MgF2（氟化镁）、AlF3（氟化铝）、CaF2（氟化钙）等、D2O（重水）、聚乙烯、石墨等。
屏蔽反射体205指具有辐射防护屏蔽作用及中子混合束流过滤、反射作用的材料装置，屏蔽反射体205用于屏蔽慢化体206发生非弹性碰撞时散射出的中子以及反射慢化体206发生非弹性碰撞时散射出的中子。屏蔽反射体205可以进一步分为屏蔽体和反射体。屏蔽体的作用为，防止慢化体206发生非弹性碰撞时散射出的中子辐射出去。在一些实施例中，可以在外侧选用含硼聚乙烯（B的质量分数为10%）等作为中子的屏蔽体。反射体包裹在慢化体206和中子源外侧，由于中子发生器产生的中子在方向和能量上呈各向异性分布，在穿过慢化体206时会向各个方向发散，反射体会将散射出的中子反射回慢化体206，从而提高中子利用率，使得空间分割调制准直部件204的出束口处热中子或超热中子通量尽可能高。因此，反射体材料需要在合适的中子能量区间内有较高的弹性散射截面和较低的吸收截面。在一些实施例中，可以选用Teflon（特氟龙）、BeO（氧化铍）、Al2O3（氧化铝）、Pb（铅）等材料作为反射体。
过滤体207的作用是过滤热中子、快中子和γ射线等不需要的束流成分。过滤体包括热中子过滤体、快中子过滤体和γ射线过滤体；热中子过滤体，用于过滤热中子，即能量小于所述第三预设阈值的中子；快中子过滤体，用于过滤快中子，即能量大于所述第一预设阈值的中子；γ射线过滤体，用于过滤γ射线。在经过慢化体206的慢化后，会产生很多热中子，热中子会被人体的表浅组织吸收并沉积能量。在治疗深部肿瘤时，这些表浅组织所受的剂量需要避免，因而需要过滤体207对热中子进行过滤。另外，还可能因慢化体206慢化不足而出现部分快中子。因此，过滤体207的材料需要在热中子和快中子能量范围内有较高的吸收截面，而在超热中子能量范围内有较小的吸收截面，从而不会减小超热中子通量。在一些实施例中，可以选用Li（锂）、B（硼）、Cd（镉）材料过滤热中子，选用Ni（镍）材料过滤快中子。另外，在慢化过程中，会产生一部分γ射线，其会在正常组织造成多余的剂量，所以可以另外设置γ射线过滤体207，降低中子束中γ射线的成分。在一些实施例中，可以选用Pb和Bi作为γ过滤体材料。
在一些实施例中，慢化体206、屏蔽反射体205、过滤体207可以根据具体目的进行调整，即根据具体是获得热中子还是超热中子进行调整。各种材料既可以顺序排列，也可以交叉排布，核心作用是获得合适的能量、流强，降低杂质污染，对中子束进行准直和聚焦，最终获得具有强弱分布的格栅形中子束流分布，达到治疗用中子束的高品质要求。
空间分割调制准直部件204，用于调制第二中子束流，减少所述第二中子束流中的至少一个中子，准直减少后的第二中子束流，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流。空间分割调制准直部件204具有特异化的栅格结构，即空间分割调制准直部件204的出束口有不同的形状、材料、开合比等。在一些实施例中，空间分割调制准直部件可以是多缝调制准直部件。如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种空间分割调制准直部件正向示意图。图4中的空间分割调制准直部件为多缝调制准直部件，多缝调制准直部件的主要作用是通过部分中子的吸收以及部分中子的反射，使得准直后的第二中子束流形成格栅型中子束流照射野，即第三中子束流。多缝调制准直部件只允许没有碰到吸收材料的中子束通过，而碰到吸收材料的中子被降低通量和注量。参见图3，该图为本申请实施例提供的一种中子束吸收示意图。图3中的空间分割调制准直部件为多缝调制准直部件。慢化中子束301为在慢化体206、过滤体207、屏蔽反射体205综合作用下的均匀分布中子束，其横向主轴上的强度分布如302所示，其中间略高，两边逐渐降低。在经过多缝调制准直部件之后，没有碰到多缝调制准直部件的吸收材料的中子束直接通过，而碰到多缝调制准直部件的吸收材料的中子被降低通量和注量甚至完全吸收，形成多束状中子束304所演示的栅格中子束流，其横向主轴上的强度分布如305所示，为具有连续波峰波谷形状的强度分布。即，多缝调制准直部件表现的效果是预定部分的（通常为50%）正常组织暴露于照射野中，正常组织受照射体积变小。在一些实施例中，可以选用含Li或含B的聚乙烯聚合物作为空间分割调制准直部件材料。
综上所述，加速器201产生带电粒子束流，轰击中子发生器202后产生第一中子束流，第一中子束流经过中子射束整形器203，包含但不仅限于屏蔽反射体205、慢化体206、过滤体207的共同作用之后，慢化到合适的能量范围，形成第二中子束流，再经过空间分割调制准直部件204的准直和聚焦，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流，最终作用到肿瘤靶区部位。进一步地，慢化体206、屏蔽反射体205、过滤体207可以根据具体目的进行调整，即根据具体是获得热中子还是超热中子进行调整。各种材料既可以顺序排列，也可以交叉排布，核心作用是获得合适的能量、流强，降低杂质污染，对中子束进行准直和聚焦，最终获得具有强弱分布的、空间分割分部特征的中子束流分布，达到治疗用中子束的高品质要求。具有强弱分布的、空间分割分部特征的中子束流照射野照射方式可在大幅减少正常组织受照射体积，显著提高正常组织耐受剂量阈值的情况下对肿瘤进行有效杀伤，从而更好地保护正常组织，提升治疗效果，提高治疗的增益。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种空间分割调制准直部件正向示意图。
空间分割调制准直部件204的出束口的形状可以是圆形、多边形，空间分割调制准直部件204的吸收体可以为长条形、三角形、蜂巢形等等。空间分割调制准直部件204的吸收体的排布只需要满足能形成具有一定占空比的形状的要求即可。
需要说明的是，图4中的空间分割调制准直部件为多缝调制准直部件，还可以是其他特异性的调制准直部件。此正向视图显示的是多缝调制准直部件的一种具体构型，401为出束口及多缝调制准直部件支撑，402为多缝调制准直部件的吸收栅格，403为多缝调制准直部件出束狭缝。具体结构上，多缝调制准直部件的吸收材料固定于出束口及多缝调制准直部件支撑401上，按照一定的排布形成了多缝调制准直部件的吸收栅格402，只允许中子束从多缝调制准直部件出束狭缝403射出。需要说明的是，多缝调制准直部件的截面还可以为多边形，例如四方形、五边形等。
在一些实施例中，由于空间分割调制准直部件204的普通的圆锥开口只能实现常规的照射，所以本申请可以改变空间分割调制准直部件204的出束口形状，如三角形、四边形、五边形等，根据实际情况选择出束口形状，满足不同要求。
综上所述，经过空间分割调制准直部件204的准直和聚焦形成第三中子束流，第三中子束流作用到肿瘤靶区部位。空间分割调制准直部件204，用于吸收、反射部分中子，准直并聚焦第二中子束流，最终获得具有强弱分布的、空间分割分部特征的中子束流分布，达到治疗用中子束的高品质要求。具有强弱分布的、空间分割分部特征的中子束流照射野照射方式可在大幅减少正常组织受照射体积，显著提高正常组织耐受剂量阈值的情况下对肿瘤进行有效杀伤，从而更好地保护正常组织，提升治疗效果，提高治疗的增益。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种中子俘获辐照设备，其特征在于，包括：加速器、中子发生器、中子射束整形器、空间分割调制准直部件；
所述加速器的出口对准所述中子发生器，所述中子射束整形器包裹在所述中子发生器的外部，所述中子射束整形器与所述空间分割调制准直部件连接；
所述加速器，用于产生带电粒子束流；
所述中子发生器，用于与所述带电粒子束流作用产生第一中子束流，所述第一中子束流的能量大于第一预设阈值；
所述中子射束整形器，用于慢化所述第一中子束流，形成第二中子束流，所述第二中子束流的能量小于第二预设阈值，所述第二中子束流的能量大于第三预设阈值；
所述空间分割调制准直部件，用于调制所述第二中子束流，形成具有空间分割分布特征的第三中子束流。
2.根据权利要求1所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述空间分割调制准直部件的材料为含锂的聚乙烯聚合物或含硼的聚乙烯聚合物。
3.根据权利要求1所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述空间分割调制准直部件包括出束口和吸收体；
所述出束口和所述吸收体间隔排列；
所述出束口，用于通过所述第二中子束流；
所述吸收体，用于吸收所述第二中子束流，同时降低所述第二中子束流的通量和注量；
其中，所述出束口的形状为圆形、多边形中的一种，所述吸收体的形状为长条形、三角形、蜂巢型中的一种。
4.根据权利要求1所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述中子射束整形器，包括慢化体；
所述慢化体，用于与第一中子束流发生非弹性碰撞，使所述第一中子束流损失能量，形成第二中子束流。
5.根据权利要求4所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述中子射束整形器，还包括屏蔽反射体；
所述屏蔽反射体，用于屏蔽所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子以及反射所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子。
6.根据权利要求5所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述中子射束整形器，还包括过滤体；
所述过滤体，用于过滤所述慢化体在形成第二中子束流时散射出的γ射线、能量小于所述第三预设阈值的中子以及能量大于所述第一预设阈值的中子。
7.根据权利要求6所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述屏蔽反射体包裹在所述慢化体和所述中子发生器的外部；所述慢化体位于所述中子发生器后；所述慢化体的出口对准所述过滤体。
8.根据权利要求5所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述屏蔽反射体包括屏蔽体和反射体；
所述屏蔽体，用于屏蔽所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子；
所述反射体，用于将所述慢化体发生非弹性碰撞时散射出的中子反射回所述慢化体。
9.根据权利要求6所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述过滤体包括热中子过滤体、快中子过滤体和γ射线过滤体；
所述热中子过滤体，用于过滤所述能量小于所述第三预设阈值的中子；
所述快中子过滤体，用于过滤所述能量大于所述第一预设阈值的中子；
所述γ射线过滤体，用于过滤所述γ射线。
10.根据权利要求4所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述慢化体的材料为氟化物、重水、聚乙烯以及石墨中的一种或多种。
11.根据权利要求8所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述屏蔽体的材料为含硼聚乙烯。
12.根据权利要求8所述的中子俘获辐照设备，其特征在于，所述反射体的材料为聚四氟乙烯、氧化铍、氧化铝以及铅中的一种或多种。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118001622A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 华硼中子科技(杭州)有限公司 一种bnct治疗肺癌时的正常组织保护装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104053476A (zh) * 2012-03-30 2014-09-17 住友重机械工业株式会社 中子捕获疗法用准直器及中子捕获疗法装置
CN111135477A (zh) * 2019-12-03 2020-05-12 成都米纳克企业管理咨询合伙企业(有限合伙) 一种基于电子加速器硼中子俘获治疗系统
US20210146163A1 (en) * 2018-08-31 2021-05-20 Neuboron Therapy System Ltd. Neutron capture therapy system
CN114534117A (zh) * 2020-11-25 2022-05-27 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗设备
CN114779315A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 散裂中子源科学中心 一种中子谱仪准直器系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104053476A (zh) * 2012-03-30 2014-09-17 住友重机械工业株式会社 中子捕获疗法用准直器及中子捕获疗法装置
US20210146163A1 (en) * 2018-08-31 2021-05-20 Neuboron Therapy System Ltd. Neutron capture therapy system
CN111135477A (zh) * 2019-12-03 2020-05-12 成都米纳克企业管理咨询合伙企业(有限合伙) 一种基于电子加速器硼中子俘获治疗系统
CN114534117A (zh) * 2020-11-25 2022-05-27 中硼(厦门)医疗器械有限公司 中子捕获治疗设备
CN114779315A (zh) * 2022-04-25 2022-07-22 散裂中子源科学中心 一种中子谱仪准直器系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118001622A (zh) * 2024-04-08 2024-05-10 华硼中子科技(杭州)有限公司 一种bnct治疗肺癌时的正常组织保护装置

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