BNCT中子源用RFQ加速器3-强激光与粒子束.PDF

　第 19 卷 　第 10 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 19 ,No . 10 　 　2007 年 10 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S Oct . ,2007 　 文章编号 : 　100 14322 (2007) 10173 104 BNCT 中子源用 RFQ 加速器 刘 　伟 , 　颜学庆 , 　郭之虞 , 　陆元荣, 　朱 　昆, 　高淑丽 , 　方家驯 , 　陈佳洱 ( 北京大学 重离子物理教育部重点实验室, 北京 10087 1) ( ) ( ) 　　摘 　要 : 　分析了加速器作为硼中子俘获治疗 BN C T 中子源的优势 ,提出以射频四极场 RFQ 加速器作 为 BN C T 用中子源的首选机型 。对该 RFQ 的参数进行了选择 ,利用质子轰击锂靶近阈反应产生的前冲中子 束能散低 、散角小的优势 ,设定 RFQ 最终能量为 1. 9 MeV 。采用“匹配均温”设计方法进行了此强流质子 RFQ 的束流动力学设计 ,并对设计方案进行了传输模拟 ,在入 口归一化均方根发射度为 0 . 25 mm ·mrad 、流强为 100 mA 时 ,束流传输效率为 99 . 3 % 。选择合适厚度的锂靶 ,经过整形即可得到满足 BN C T 治疗需要的中子 束 。 　　关键词 : 　硼中子俘获治疗 ; 　超热中子 ; 　RFQ 加速器 ; 　胶质瘤 　　中图分类号 : 　O457 　　　　文献标识码 : 　A 　　癌症治疗是医学上的一大难题 ,传统治疗方法有化疗 、放疗和外科手术 。尽管这些治疗方法对某些癌症取 得了一些成功 ,但对部分脑肿瘤 ,如脑胶质瘤和恶性黑色素瘤 ,上述治疗方法尚无能为力 。理想的放射治疗方 ( 法要求能选择性地杀死肿瘤细胞而不破坏正常脑组织的结构和功能 。硼中子俘获治疗 Boron N eut ro n Cap t ure Therap y ,BN C T) 从理论上能满足上述要求 ,预期成为一种理想的胶质瘤治疗方法[ 1 ] 。BN C T 是一种二元 治疗方法[2 ] ,具有其它治癌手段无法比拟的优越性 :选择性高 ,在杀死癌细胞的同时最大限度地保护正常细胞 ; 穿透性强 ,能够实现深部癌症治疗 ;成本更低 ,其造价为质子和重离子治癌设备的 10 % 以下 。近年来 ,BN C T 研究在国际上受到高度重视 ,美国、日本 、芬兰 、伊朗、荷兰和澳大利亚等十几个国家开展了这项工作的研究 ,其 中日本 、美国的研究世界领先 ,两国相继做过数百次的临床试验 ,取得了良好的效果 。90 年代初留学归国的科 学家开始把 BN C T 介绍到国内,清华大学开展了基于现有反应堆的硼中子俘获治疗理论研究 ,北京大学成功 地合成了硼化合物 ,还有其它研究机构正着手做硼中子俘获治疗的临床前期准备工作 。本文对用于 BN C T 的 RFQ 加速器进行了束流动力学设计 ,并对设计方案进行了数值模拟 。 1 　中子源 10 　　BN C T 取得成功的条件 :首先必需运送大量的 B 原子到肿瘤细胞 ,其次有足量的热中子被硼俘获 , 以产 10 ( α) 7