硫中子俘獲治療中子源技術(shù)研究.pdf

1、1936年，G.Locher提出將中子俘獲反應(yīng)應(yīng)用到癌癥治療，即硼中子俘獲治療（BNCT）。選擇性地將10B濃集到腫瘤組織內(nèi)，使用熱中子輻照腫瘤組織，10B(n,α)7Li反應(yīng)產(chǎn)生的高傳能線密度帶電粒子射程僅為4–10μm，可以將能量全部沉積到腫瘤細(xì)胞里并殺死腫瘤細(xì)胞。1950年，Brookhaven等人建立了基于核反應(yīng)堆的熱中子源用于BNCT，并開展了首次臨床試驗(yàn)。和傳統(tǒng)治療方案相比，BNCT能夠選擇性殺死腫瘤細(xì)胞而不破壞正常組織的結(jié)

2、構(gòu)和功能，是一種理想的放射治療方案。
　　在13.5keV中子處，33S有一個共振俘獲截面，釋放出的3.1MeVα粒子能夠有效殺死腫瘤細(xì)胞，且該反應(yīng)無次級γ射線產(chǎn)生。人體中硫的含量與硼的含量相比，高出三個數(shù)量級；且腫瘤細(xì)胞相對正常組織細(xì)胞對載硫試劑有很好的選擇吸收性。核醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域近年來提出了一個新興的中子俘獲治療課題：硫中子俘獲治療（SNCT）。SNCT使用中能中子，可以對深部腫瘤實(shí)施治療。SNCT能夠像硼中子俘獲治療（BNCT

3、）一樣，單獨(dú)用于腫瘤治療，或與BNCT相結(jié)合提高中子俘獲治療的效果。
　　SNCT應(yīng)用需要解決幾個關(guān)鍵問題：首先，如何構(gòu)建一個合適的中子源，滿足腫瘤治療劑量和正常組織輻射防護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)安全治療。其次，33S(n,α)30Si共振反應(yīng)截面數(shù)據(jù)是否可靠，目前可獲取的共振反應(yīng)截面數(shù)據(jù)存在較大分歧，需要實(shí)驗(yàn)手段對截面數(shù)據(jù)重新驗(yàn)證。
　　根據(jù)33S(n,α)30Si在keV能區(qū)共振反應(yīng)激發(fā)函數(shù)特點(diǎn)，本文提出建立一個基于7Li(p,n

4、)7Be反應(yīng)的keV能區(qū)加速器中子源。根據(jù)“Target”模擬結(jié)果，確定SNCT中子源最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，即入射質(zhì)子能量接近反應(yīng)閾值、厚金屬鋰靶、入射角0°方向中子產(chǎn)額最高。依托串列加速器實(shí)驗(yàn)平臺，建立7Li(p,n)7Be反應(yīng)中子源，采用中子飛行時(shí)間法在線測量了7Li(p,n)7Be近閾反應(yīng)出射中子飛行時(shí)間譜，以獲取keV能區(qū)中子。為了更好地為實(shí)際臨床提供參考，使用Geant4程序進(jìn)一步模擬研究了不同材料、不同厚度下中子慢化性能，確定合理的