TWI768620B

TWI768620B - 中子束測量裝置及中子束測量方法

Info

Publication number: TWI768620B
Application number: TW109146247A
Authority: TW
Inventors: 赤堀清崇; 原野英樹
Original assignee: 日商住友重機械工業股份有限公司; 國立研究開發法人產業技術總合研究所
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-06-21
Also published as: JP2021101873A; CN113031052A; JP7378729B2; TW202142283A

Abstract

[課題]本發明提供一種能夠輕易地進行中子束的測量且能夠提高測量精度之中子束測量裝置及中子束測量方法。 [解決手段]中子束測量裝置(100)具備：檢測部(30)，檢測中子束(N)；及常規中子注量(conventional neutron fluence)運算部(41)，依據檢測部(30)的檢測結果來運算中子束(N)的量。其中，常規中子注量運算部(41)運算常規中子注量。藉由以上，能夠輕易地進行測量且能夠提高測量精度。常規中子注量與熱中子注量不同而不取決於不確定性大的平均截面積。因此，能夠減少測量的不確定性。藉由如此減少測量的不確定性，亦能夠減少治療計劃裝置(200)中之標準化常數的不確定性。又，關於常規中子注量，在不使用濾波器等之情況下，藉由一次測量便能夠運算，因此能夠輕易地進行測量。

Description

中子束測量裝置及中子束測量方法

本發明係有關一種中子束測量裝置及中子束測量方法。本申請案係主張基於2019年12月25日申請之日本專利申請第2019-234475號的優先權。該日本申請案的全部內容係藉由參閱而援用於本說明書中。

近年來，有使用中子束來進行治療之技術。例如，作為照射中子束來殺死癌細胞之中子捕獲療法，已知有使用了硼化合物之硼中子捕獲療法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)。在硼中子捕獲療法中，向使癌細胞預先吸收之硼照射中子束，並藉由藉此產生之重帶電粒子的飛散來選擇性地破壞癌細胞。

為了測量如此用於治療之中子束的量，例如使用專利文獻1所示之中子束測量裝置。在專利文獻1所示之中子束測量裝置中，由檢測部檢測中子束，並依據該檢測結果來計算中子束的量。 [先前技術文獻]

[專利文獻1] 日本特開2016-166777號公報

[發明所欲解決之問題]

其中，為了提高如上所述的中子束測量裝置的測量精度，有時依據在檢測器上覆蓋切斷熱中子束之濾波器進行測量之結果與不覆蓋濾波器進行測量之結果的差量來測量中子束。但是，在這樣的中子束測量裝置中，需要進行兩次測量，因此存在測量變得複雜之問題。又，測量結果可能會包含不確定性。因此，要求能夠輕易地進行測量且提高測量精度。

因此，本發明的目的為提供一種能夠輕易地進行中子束的測量且能夠提高測量精度之中子束測量裝置及中子束測量方法。 [解決問題之技術手段]

本發明之中子束測量裝置測量藉由向標靶照射帶電粒子束而產生之中子束的量，該中子束測量裝置具備：檢測部，檢測中子束；及運算部，依據檢測部的檢測結果來運算中子束的量，運算部運算常規中子注量及常規中子注量率(conventional neutron fluence rate)中的至少一方。

本發明之中子束測量裝置具備：檢測部，檢測中子束；及運算部，依據檢測部的檢測結果來運算中子束的量。其中，運算部運算常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。藉由以上，能夠輕易地進行測量且能夠提高測量精度。常規中子注量及常規中子注量率與真正的熱中子注量不同而不取決於不確定性大的平均截面積。因此，能夠減少測量的不確定性。又，關於常規中子注量及常規中子注量率，在不使用濾波器等之情況下，藉由一次測量便能夠運算，因此能夠輕易地進行測量。藉由以上，能夠輕易地進行中子束的測量且能夠提高測量精度。

在中子束測量裝置中，檢測部可以構成為具備1/v檢測器。此時，常規中子注量能夠取決於中子計數值。因此，能夠減少測量的不確定性。

中子束測量裝置還具備顯示資訊之顯示部，顯示部可以顯示常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。藉此，能夠從顯示部掌握常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方，因此能夠有效地利用所運算之常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。

在中子束測量裝置中，運算部可以依據常規中子注量來運算預定的原子的反應數。藉此，能夠有效地利用特定的原子的反應數。

在中子束測量裝置中，運算部可以依據反應數來運算克馬(kerma)劑量。藉此，能夠有效地利用克馬劑量。

中子束測量裝置可以測量常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種。此時，能夠按照時間即時掌握中子束的量。

在中子束測量裝置中，運算部可以藉由常規中子注量、反應數及克馬劑量中的至少一種除以帶電粒子束的照射時間來運算常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種的平均值。此時，能夠掌握整個照射時間的中子束的量。

本發明之中子束測量方法測量藉由向標靶照射帶電粒子束而產生之中子束的量，該中子束測量方法具備：檢測步驟，檢測中子束；及運算步驟，依據檢測步驟的一次測量中的測量結果來運算中子束的量，在運算步驟中運算常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。

根據本發明之中子束測量方法，能夠獲得與上述中子束測量裝置相同的作用/效果。 [發明之效果]

根據本發明，能夠提供一種能夠輕易地進行測量且能夠提高測量精度之中子束測量裝置及中子束測量方法。

以下，參閱圖式對本發明的較佳實施形態進行詳細地說明。

首先，參閱圖1對產生成為本發明的實施形態之中子束測量裝置的測量對象之中子束之中子捕獲療法裝置的概要進行說明。圖1所示之中子捕獲療法裝置1為進行使用了硼中子捕獲療法(BNCT：Boron Neutron Capture Therapy)之癌症治療之裝置。在中子捕獲療法裝置1中，例如向被給藥硼(¹⁰ B)之患者(被照射體)50的腫瘤照射中子束N。

中子捕獲療法裝置1具備加速器2。加速器2加速陰離子等帶電粒子並出射帶電粒子束R。加速器2例如由迴旋加速器構成。在本實施形態中，帶電粒子束R為從陰離子剝離電荷而生成之質子束。該加速器2例如生成射束半徑40mm、60kW(=30MeV×2mA)的帶電粒子束R。再者，加速器並不限於迴旋加速器，亦可以為同步加速器或同步迴旋加速器、直線加速器、靜電加速器等。

從加速器2出射之帶電粒子束R被發送至中子束生成部M。中子束生成部M由射束導管9和標靶10形成。從加速器2出射之帶電粒子束R穿過射束導管9朝向配置於射束導管9的端部之標靶10行進。沿該射束導管9設置有複數個四極電磁鐵4及掃描電磁鐵6。複數個四極電磁鐵4例如使用電磁鐵來進行帶電粒子束R的射束軸調整。

掃描電磁鐵6掃描帶電粒子束R並進行針對標靶10之帶電粒子束R的照射控制。該掃描電磁鐵6控制針對標靶10之帶電粒子束R的照射位置。

中子捕獲療法裝置1藉由將帶電粒子束R照射於標靶10而產生中子束N，並朝向患者50出射中子束N。中子捕獲療法裝置1具備標靶10、遮蔽體8、減速構件39及準直器20。

標靶10接受帶電粒子束R的照射而生成中子束N。標靶10為由藉由被帶電粒子束照射而產生中子束之材質形成之固體形狀的構件。具體而言，標靶10例如由鈹(Be)或鋰(Li)、鉭(Ta)、鎢(W)形成，例如呈直徑160mm的圓盤狀的固體形狀。再者，標靶10並不限於圓盤狀，亦可以為其他形狀。

標靶10與冷卻構件120連接。冷卻構件120例如在與標靶10接觸之接觸面上具有複數個溝槽，並藉由使冷卻流體流過該溝槽來冷卻標靶10。

減速構件39使由標靶10生成之中子束N減速(使中子束N的能量下降)。減速構件39可以具有由主要使中子束N中所包含之快中子減速之層39A及主要使中子束N中所包含之超熱中子減速之層39B形成之疊層結構。

遮蔽體8遮蔽所產生之中子束N及伴隨該中子束N的產生而產生之伽瑪(gamma)射線等以防止其向外部發射。遮蔽體8被設置成圍繞減速構件39。遮蔽體8的上部及下部從減速構件39延伸至帶電粒子束R的上游側。

準直器20對中子束N的輻射場進行整形，並且具有中子束N穿過之開口20a。準直器20例如為在中央具有開口20a之方塊狀的構件。

接著，參閱圖2對本實施形態之中子束測量裝置100的詳細結構進行說明。中子束測量裝置100為測量藉由向標靶10照射帶電粒子束R而產生之中子束N的量之測量裝置。

中子束測量裝置100測量從中子捕獲療法裝置1照射之中子束N，並將測量結果輸出至治療計劃裝置200或顯示部60。治療計劃裝置200為在使用中子捕獲療法裝置1進行治療時進行對患者如何照射中子束N的計劃之裝置。在由治療計劃裝置200創建治療計劃之情況下，需要掌握中子捕獲療法裝置1的中子束N具有多少通量。因此，在由中子捕獲療法裝置1進行治療之前階段進行治療計劃裝置200的調整(標準化)。在標準化中，藉由比較由治療計劃裝置200計算之通量與中子束測量裝置100的測量結果來決定治療計劃裝置200的標準化常數。例如，圖3的圖表表示水假體35(參閱圖2)的預定的深度中之中子束N的通量。如圖3(a)所示，在標準化之前，治療計劃裝置200的計算結果從中子束測量裝置100中的測量值偏離。因此，如圖3(b)所示，調整標準化常數，以使治療計劃裝置200的計算結果與中子束測量裝置100中的測量值對應。再者，圖3中，使用複數個部位中之測量值來進行標準化，但是亦可以僅使用一個部位中之測量值來進行標準化。

如圖2所示，中子束測量裝置100具備檢測部30、控制部40及顯示部60。

檢測部30為檢測中子束之機器。檢測部30具備：閃爍器31；光纖32，在前端設置有閃爍器31；光檢測器33，檢測從光纖32傳遞之光；及測量器34，測量基於光檢測器33之檢測結果。檢測部30依據來自治療計劃裝置200的測量控制訊號進行測量。

閃爍器31為將所入射之中子束轉換成光之螢光體。閃爍器31按照所入射之中子束的劑量來使內部結晶成為激勵狀態並產生閃爍光。關於中子束的測量，使用水假體35來進行。亦即，來自中子捕獲療法裝置1的中子束N朝向水假體35照射。因此，閃爍器31配置於水假體35內的預定的位置上。閃爍器31在水假體35中的位置隨著測量的進行而被適當變更。光檢測器33檢測經由光纖32由閃爍器31發出之光。

測量器34在將來自光檢測器33的檢測結果轉換成預定的測量值的基礎上，將其發送至控制部40。測量器34依據光檢測器33的檢測結果對中子的個數進行計數並輸出至控制部40。再者，控制部40可以直接接收來自光檢測器33的檢測結果，並在內部進行由測量器34進行之處理。在本實施形態中，檢測部30構成為具備1/v檢測器。1/v檢測器為閃爍器31的部分由1/v吸收劑構成之檢測器。再者，對1/v檢測器的詳細內容將進行後述。

控制部40進行中子束測量裝置100全體的控制。控制部40具備處理器、記憶體、儲存器、通訊介面及使用者介面，並構成為通常的電腦。處理器為CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)等運算器。記憶體為ROM (Read Only Memory：唯讀記憶體)或RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等記憶媒體。儲存器為HDD(Hard Disk Drive：硬碟驅動機)等記憶媒體。通訊介面為實現資料通訊之通訊機器。使用者介面為鍵盤或觸控面板或麥克風等輸入器。處理器統括記憶體、儲存器、通訊介面及使用者介面，並實現後述控制部40的機能。在控制部40中，例如將儲存於ROM之程式加載至RAM，並由CPU執行加載至RAM之程式，從而實現各種機能。控制部40可以由複數個電腦構成。

控制部40具備常規中子注量運算部41(運算部)、反應數運算部42(運算部)、克馬劑量運算部43(運算部)、輸入部44及測量值輸出部46。

常規中子注量運算部41依據由檢測部30檢測之檢測結果來運算中子束N的量。常規中子注量運算部41運算常規中子注量。常規中子注量運算部41使用從檢測部30獲取之中子計數、由輸入部44輸入之校準常數及由輸入部44輸入之修正係數來計算以下式(1)。校準常數為作為針對該中子束測量裝置100所固有的值而決定之值。關於校準常數，藉由預先將中子束測量裝置100帶到國家標準的校準場進行測量來決定。對校準常數的決定方法將進行後述。修正係數為針對檢測部30的能量特性所設定之係數，並且為依據檢測部30的類型等而預先設定之值。常規中子注量運算部41將運算結果輸出至反應數運算部42及測量值輸出部46。常規中子注量=中子計數×校準常數×修正係數 ……(1)

反應數運算部42依據常規中子注量來運算預定的原子的反應數。反應數運算部42使用從常規中子注量運算部41輸入之常規中子注量及針對預定的原子所預先設定之截面積來計算以下式(2)。截面積為成為計算對象之原子的2200m/s中之截面積。再者，2200m/s表示中子的速度(能量)。反應數運算部42將運算結果輸出至克馬劑量運算部43及測量值輸出部46。反應數=常規中子注量×截面積 ……(2)

克馬劑量運算部43依據反應數來運算克馬劑量。克馬劑量運算部43使用從反應數運算部42輸入之反應數來計算以下式(3)。E表示能量。作為能量，可以使用在原子和中子反應一次時所發射之帶電粒子的平均運動能量的總和(通常稱為Q值)。例如，若為⁶ Li，則Q值為4.89MeV。若為¹⁰ B，則Q值為2.31MeV。若為¹⁴ N，則Q值為0.62MeV。F為質量密度。例如，在計算硼的克馬劑量之情況下，將質量密度設為1ppm為較佳，在計算除了硼以外的克馬劑量之情況下，使用在ICRU46中定義之組織密度為較佳。M為原子質量之值，並且設定為在⁶ Li的情況下6、在¹⁰ B的情況下10、在¹⁴ N的情況下14之數值為較佳。M_AMU 為原子質量單位之值，並且設定為1.660539040×10^-27 kg之數值為較佳。克馬劑量運算部43將運算結果輸出至測量值輸出部46。

輸入部44向控制部40輸入各種資訊。輸入部44從治療計劃裝置200或經由滑鼠或鍵盤等介面從使用者輸入修正係數及校準係數。又，輸入部44輸入是否需要運算反應數的資訊及是否需要運算克馬劑量的資訊。測量值輸出部46將所獲取之測量值輸出至治療計劃裝置200或使用者。測量值輸出部46將測量值作為資料直接輸出至治療計劃裝置200。又，測量值輸出部46在顯示部60上視覺性地顯示測量值。顯示部60由顯示器等構成。顯示部60顯示常規中子注量、反應數及克馬劑量。基於顯示部60之測量值的顯示方式並無特別限定，可以直接顯示數值，亦可以轉換成圖表等來顯示。

接著，參閱圖4對本實施形態之中子束測量方法的順序進行說明。首先，在測量對象的中子場(其中，水假體35)上設置檢測部30的閃爍器31(步驟S10)。接著，檢測部30測量中子計數(步驟S20：檢測步驟)。接著，常規中子注量運算部41依據在S10的一次測量中的檢測結果來運算常規中子注量(步驟S30：常規中子注量運算步驟)。

其中，反應數運算部42參閱輸入部44中的輸入資訊或設定狀態等來判定是否需要運算反應數(步驟S40)。在S40中，在判定為不需要運算反應數之情況下，測量值輸出部46輸出常規中子注量(步驟S50)。

例如，在輸入部44中要求反應數或克馬劑量之情況或設定為運算反應數之情況下，反應數運算部42進行反應數的運算(步驟S60)。接著，克馬劑量運算部43參閱輸入部44中的輸入資訊或設定狀態等來判定是否需要運算克馬劑量(步驟S70)。在S70中，在判定為不需要運算克馬劑量之情況下，測量值輸出部46輸出反應量(步驟S80)。其後，測量值輸出部46輸出常規中子注量(步驟S50)。

例如，在輸入部44中要求克馬劑量之情況或設定為運算克馬劑量之情況下，克馬劑量運算部43進行克馬劑量的運算(步驟S90)。測量值輸出部46輸出克馬劑量(步驟S100)。其後，測量值輸出部46輸出常規中子注量(步驟S50)。再者，在要求反應數和克馬劑量這雙方時，測量值輸出部46輸出反應數和克馬劑量這雙方。

接著，參閱圖5對決定校準常數之順序進行說明。該順序在製造中子束測量裝置100並進行第一次測量之前執行。又，若中子束測量裝置100的使用次數增加，則由於檢測部30的劣化等而校準常數可能會從對檢測部30而言最佳值偏離。因此，該順序亦可以在中子束測量裝置100的定期維護等的時序進行。

首先，檢測部30設置於國家標準的校準場(步驟S110)。在該校準場中，以充分的精度進行中子束的調整，並且常規中子注量成為已知的狀態。又，檢測部30配置於校準場的校準點上。

接著，檢測部30測量中子計數(步驟S120)。進而，進行校準常數的計算(步驟S130)。其中，使用“校準常數=(校準場中之常規中子注量(已知))/(中子計數×校準場中之修正係數)”之關係來進行計算。再者，修正係數修正基於檢測部30之擾動(應變、自遮蔽)、方向依賴性、來自1/v截面積的偏差(Discrepancy)等的效果。藉由以上順序決定校準常數之後，將其輸入至中子束測量裝置。

接著，對常規中子注量進行詳細地說明。

首先，作為常規中子注量的比較對象，對使用真正的熱中子注量來測量中子束之情況進行說明。在測量真正的熱中子注量之情況下，需要在閃爍器上覆蓋切斷熱中子束之濾波器進行第一次測量且不覆蓋濾波器進行第二次測量來運算兩者的差量。如此，由於需要進行兩次測量，因此測量花費時間和精力，測量的不確定性亦增加。

以下式(4)為定義真正的熱中子注量之式。式(4)的ϕ(E)表示能量微分中子注量(中子能譜)。其中，當將檢測部30的反應數(檢測部30在測量時間內檢測到中子(=與中子進行反應)之次數)設為R且將平均截面積設為σ_th 時，式(4)為如式(5)所示。亦即，真正的熱中子注量被設為作為檢測部30的指示值之反應數除以平均截面積而獲得之值。各項的定義如以下式(6)和式(7)。式(7)所示之平均截面積為將反應截面積用能量微分中子注量平均化而獲得之量。如此，真正的熱中子注量的評價需要平均截面積，但是該平均截面積為無法實際測量之值，因此需要使用進行模擬實驗之結果。其中，進行標準化常數的決定作為計算精度的驗證作業的一部分。在這樣的作業中，進行如下，亦即，依據不能保証精度的計算結果來計算平均截面積，藉由其平均截面積來修正實際測量值，藉由被修正之測量值來確認計算精度。其結果，需要高估平均截面積的不確定性。又，平均截面積取決於測量深度，因此需要在每次改變測量點時調整要使用之平均截面積。

相對於此，在使用1/v檢測器來進行測量之情況下，常規中子注量率(常規中子注量除以帶電粒子束的照射時間(單位時間)而獲得之值)不取決於平均截面積，與中子計數成比例。因此，常規中子注量能夠在不受包含不確定性之平均截面積之要素的影響之情況下準確地表示中子的量。具體而言，以下式(8)為定義常規中子注量之式。E₀ 常規地取0.0253eV的值。進而，在使用1/v檢測器之情況下，常規中子注量簡化為以下式(9)。其中，R由式(6)表示。常規地，σ₀ 被設為檢測元件相對於速度為2200m/s的中子的反應截面積的值。從式(5)和式(9)明確可知，相對於式(5)取決於平均截面積，式(9)不取決於平均截面積。與式(5)不同，式(8)不出現平均截面積的項目。

其中，對使用常規中子注量時的限制條件進行說明。首先，為了高精度地運算常規中子注量，檢測部30需要構成為具備1/v檢測器。這是因為，在使用1/v檢測器之情況下，上述式(9)成立。1/v檢測器為在閃爍器31中使用1/v吸收劑之檢測器。其中，1/v吸收劑為在中子束的入射能量為10^-4 MeV以下的入射能量低的區域中截面積與1/v成比例地減少的關係成立之物質。再者，這裡的截面積是指微觀的截面積。亦即，截面積為表示引起核反應之比例之尺度。當將物質暴露於單能的中子場時的反應率(每單位時間的反應次數)設為R且將物質的原子核的數量密度設為N時，截面積由式(10)定義。ϕ(E)為中子束。截面積變得越大表示吸收劑越容易與中子進行反應。“v”表示中子的速度。當將每1個中子的質量設為m時，v與中子能量E具有式(11)所示之關係。1/v檢測器成為利用了截面積與1/v成比例之原子核之檢測器。σ與1/v的比例關係成立且v與E^1/2 的比例關係成立，因此σ與1/E^1/2 的比例關係成立。因此，當在記錄中繪製橫軸的能量時，如圖6成為截面積與線形性的關係，並且斜率成為-1/2。

作為這樣的1/v吸收劑，可以舉出¹⁰ B、⁶ Li、¹⁴ N、³ He等。具體而言，如表示¹⁰ B的特性之圖6的圖表及表示⁶ Li的特性之圖7的圖表所示，在10^-4 MeV以下的入射能量低的區域中，該等吸收劑的截面積與1/v成比例地減少。再者，在高能量區域中，與1/v的比例關係產生偏離，因此在這樣的區域中，在運算常規中子注量時需要進行修正。另一方面，如表示¹⁹⁷ Au的特性之圖8的圖表所示，即使在10^-4 MeV以下的入射能量低的區域中，該吸收劑的截面積亦從1/v的比例關係偏離。因此，如¹⁹⁷ Au的吸收劑不屬於1/v吸收劑。

再者，關於反應數和克馬劑量，運算了針對預定的原子之值，但是該等原子僅限於1/v吸收劑。這是因為，上述式(2)、式(3)對1/v吸收劑成立。其中，在BNCT的治療計劃裝置200中需要掌握反應數或克馬劑量之重要的原子為屬於¹⁰ B、¹⁴ N等的1/v吸收劑之原子，因此對治療計劃裝置200而言，該限制條件並不會很大的限制。再者，檢測部30中所使用之1/v吸收劑的原子與成為反應數的運算對象之原子無需必須一致。例如，即使在檢測部30中使用除了¹⁰ B以外的1/v吸收劑，反應數運算部42亦能夠運算¹⁰ B的反應數。

如上所述，1/v吸收劑在高能量區域需要進行修正，但是為了減少該修正量，在水假體35(參閱圖2)內進行測量為較佳。在空氣中進行測量的情況下，中子場需要充分地熱化。因此，本實施形態之中子束測量裝置100不適合超熱中子場的測量。但是，治療計劃裝置200的標準化在水假體35內進行，因此該限制條件並無特別問題。

檢測部30的檢測頭(閃爍器31的部分)小。因此，若水中之中子場的擾動效果(擾動效果=應變效果×自遮蔽效果)不夠小，則基於修正之不確定性變大。擾動效果為因在測量部位存在除了水以外的物質而引起之影響。具體而言，將應變效果及自遮蔽效果抑制在1%以下的足夠小的範圍內為較佳。

接著，對本實施形態之中子束測量裝置100的作用/效果進行說明。

本實施形態之中子束測量裝置100測量藉由向標靶10照射帶電粒子束R而產生之中子束N的量，該中子束測量裝置100具備：檢測部30，檢測中子束N；及常規中子注量運算部41，依據檢測部30的檢測結果來運算中子束N的量，常規中子注量運算部41運算常規中子注量。

中子束測量裝置100具備：檢測部30，檢測中子束N；及常規中子注量運算部41，依據檢測部30的檢測結果來運算中子束N的量。其中，常規中子注量運算部41運算常規中子注量。藉由以上，能夠輕易地進行測量且能夠提高測量精度。常規中子注量與真正的熱中子注量不同而不取決於不確定性大的平均截面積。因此，能夠減少測量的不確定性。藉由如此減少測量的不確定性，亦能夠減少治療計劃裝置200中之標準化常數的不確定性。又，關於常規中子注量，在不使用濾波器等之情況下，藉由一次測量便能夠運算，因此能夠輕易地進行測量。藉由以上，能夠輕易地進行中子束的測量且能夠提高測量精度。

又，根據中子束測量裝置100，使用依據國家標準獲取之校準常數，因此關於所獲取之測量值，能夠確保針對國家標準之可追溯性。

在中子束測量裝置100中，檢測部30構成為具備1/v檢測器。此時，常規中子注量能夠取決於中子計數值。因此，能夠減少測量的不確定性。

中子束測量裝置100還具備顯示資訊之顯示部60，顯示部60顯示所運算之常規中子注量。藉此，能夠從顯示部60掌握常規中子注量，因此能夠有效地利用所運算之常規中子注量。

在中子束測量裝置100中，反應數運算部42依據常規中子注量來運算預定的原子的反應數。藉此，能夠有效地利用特定的原子的反應數。又，能夠使用除了¹⁰ B以外的1/v吸收劑來獲取中子場中之¹⁰ B的反應數。

在中子束測量裝置100中，克馬劑量運算部43依據反應數來運算克馬劑量。藉此，能夠有效地利用克馬劑量。能夠獲取作為在中子捕獲療法中最重要的資訊之中子場中之¹⁰ B的克馬劑量。進而，能夠使用除了¹⁰ B以外的1/v吸收劑來獲取中子場中之¹⁰ B的克馬劑量。

本實施形態之中子束測量方法測量藉由向標靶10照射帶電粒子束R而產生之中子束N的量，該中子束測量方法具備：檢測步驟(S20)，檢測中子束N；及運算步驟(S30)，依據檢測步驟的一次測量中的測量結果來運算中子束N的量，在運算步驟中運算常規中子注量。

根據本實施形態之中子束測量方法，能夠獲得與上述中子束測量裝置100相同的作用/效果。

本發明並不限定於上述實施形態。

在上述實施形態中，運算部運算了常規中子注量，但是還可以運算常規中子注量率。常規中子注量率(常規中子通量(conventional neutron flux))為常規中子注量除以單位時間而獲得之值。常規中子注量率為在一次照射中隨著時間的流逝而時時刻刻變化之值。例如，在將單位時間設為1秒之情況下，運算部能夠每1秒輸出一次常規中子注量率。亦即，中子束測量裝置能夠即時測量常規中子注量率。又，運算部可以從常規中子注量率運算反應率及克馬劑量率。藉由以上，中子束測量裝置可以即時測量常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種。此時，能夠按照時間即時掌握中子束的量。

又，在中子束測量裝置中，運算部可以藉由常規中子注量、反應數及克馬劑量中的至少一種除以帶電粒子束的照射時間來運算常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種的平均值。該平均值為整個一次照射時間的平均值，因此為一次照射中僅可獲得一個之值。如此，能夠掌握整個照射時間的中子束的量。

又，運算部可以直接運算常規中子注量率。例如，在從測量器34輸入中子計數率(Count rate、計數率)之情況下，能夠依據計數率、修正係數及校準常數來計算常規中子注量率。計數率為中子計數除以獲得其計數所需要之時間而獲得之值。只要從測量器34獲取計數率和時間並向使用者提供常規中子注量率和時間，則使用者能夠自己計算常規中子注量。如此，常規中子注量率無需必須經由常規中子注量進行運算。計數率亦可以考慮除了每1秒進行一次之即時測量以外的用途。只要獲取進行一次測量(例如100秒)時的平均計數率(例如每秒100000計數)和測量時間(100秒)來知道100秒中之常規中子注量率(的平均值)，則能夠藉由將該值乘以100秒來運算常規中子注量。

再者，本發明能夠運用除了閃爍器以外的檢測器。例如，作為測量中子的個數之檢測器，可以運用使用了³ He的氣體之比例計數管及對¹⁰ B進行蒸鍍之比例計數管等。檢測方法並無特別限定，但是計數中子之類型為較佳。

例如，上述中子束測量裝置100具有反應數運算部42及克馬劑量運算部43，但是至少具有常規中子注量運算部41即可，可以省略反應數運算部42及克馬劑量運算部43。

1:中子捕獲療法裝置 10:標靶 30:檢測部 41:常規中子注量運算部(運算部) 42:反應數運算部(運算部) 43:克馬劑量運算部(運算部) 60:顯示部 100:中子束測量裝置

[圖1]係表示產生成為本發明的實施形態之中子束測量裝置的測量對象之中子束之中子捕獲療法裝置之概略圖。 [圖2]係中子束測量裝置的方塊圖。 [圖3]係表示水假體(Water phantom)的預定的深度中之中子束的通量之圖表。 [圖4]係表示本實施形態之中子束測量方法的處理內容之流程圖。 [圖5]係表示決定校準常數之順序之步驟圖。 [圖6]係表示¹⁰ B的特性之圖表。 [圖7]係表示⁶ Li的特性之圖表。 [圖8]係表示¹⁹⁷ Au的特性之圖表。

1:中子捕獲療法裝置

30:檢測部

31:閃爍器

32:光纖

33:光檢測器

34:測量器

35:水假體

40:控制部

41:常規中子注量運算部

42:反應數運算部

43:克馬劑量運算部

44:輸入部

46:測量值輸出部

60:顯示部

100:中子束測量裝置

200:治療計劃裝置(用戶)

N:中子束

Claims

一種中子束測量裝置，其係測量藉由向標靶照射帶電粒子束而產生之中子束的量，該中子束測量裝置係具備：檢測部，係檢測前述中子束；及運算部，係依據在前述檢測部的一次測量中的檢測結果來運算前述中子束的量，前述運算部係運算常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。
如請求項1所述之中子束測量裝置，其中前述檢測部係構成為具備1/v檢測器。
如請求項1或請求項2所述之中子束測量裝置，其中，還具備顯示資訊之顯示部，前述顯示部係顯示前述常規中子注量及前述常規中子注量率中的至少一方。
如請求項1或請求項2所述之中子束測量裝置，其中前述運算部係依據前述常規中子注量來運算預定的原子的反應數。
如請求項4所述之中子束測量裝置，其中前述運算部係依據前述反應數來運算克馬劑量。
如請求項1或請求項2所述之中子束測量裝置，其係測量前述常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種。
如請求項1或請求項2所述之中子束測量裝置，其中前述運算部係藉由前述常規中子注量、反應數及克馬劑量中的至少一種除以前述帶電粒子束的照射時間來運算前述常規中子注量率、反應率及克馬劑量率中的至少一種的平均值。
一種中子束測量方法，其係測量藉由向標靶照射帶電粒子束而產生之中子束的量，該中子束測量方法係具備：檢測步驟，係檢測前述中子束；及運算步驟，係依據在前述檢測步驟的一次測量中的檢測結果來運算前述中子束的量，前述運算步驟中，運算常規中子注量及常規中子注量率中的至少一方。