基于加速器~7Li（p，n）反应的硼中子俘获治疗研究

发布时间：2017-05-26 03:01

  本文关键词：基于加速器~7Li（p，，n）反应的硼中子俘获治疗研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：7Li(p,n)中子产生反应由于散裂中子产额大、反应阈能低等特点使其成为基于加速器中子源的硼中子俘获治疗中子反应中的突出选择,本文对从质子打靶产生散裂中子到中子慢化、整形,最后对头部模型照射并做剂量计算分析这一整个过程进行了系统的研究。由于低能质子轰击锂靶产生的散裂中子谱在国内外参考文献中较不常见,第一部分研究了该中子产生反应作为加速器驱动中子源的中子产额及其能谱。使用蒙特卡罗代码MCNPX 2.6.0计算得到1.9-3.0 MeV能量入射质子束的散裂中子产额及其微分中子产额的能量、角度分布信息,并详细研究2.5 MeV能量入射质子产生的散裂中子能谱特性,通过与国外已有的实验数据做了对比,验证了本文所用截面以及计算方法的有效性。通过写曲面源卡ssw将靶表面射出的中子信息进行记录以备接下来的慢化装置设计使用。由于初始中子能量较高,而硼中子俘获治疗所需的中子能量相对较低,在对人体照射前需对该反应产生的高能中子束进行慢化、整形使其满足硼中子俘获治疗束的能量、通量以及角度要求。文中对四种中子反射材料、三种中子慢化材料以及装置几何进行优化设计研究,得出三种慢化材料均能较好满足硼中子俘获治疗治疗束要求,并通过读曲面源卡ssw将慢化装置末端中子束流信息记录下来用于接下来的头部剂量计算。通过读曲面源卡ssr,使用慢化得到的超热中子束对人脑模型照射,得到人脑组织内各剂量成分的分布,进一步验证基于该反应的加速器中子源的可行性,同时对Mesh和Vox两种精细剂量分布计算方式进行对比。最后得出结论:10 mA的2.5 MeV能量入射质子束轰击锂厚靶产生的散裂中子经过慢化、整形可以很好地满足硼中子俘获治疗要求。以上研究成果对基于加速器中子源的硼中子俘获治疗研究具有很大的帮助,将加快国内硼中子俘获治疗研究进展。
【关键词】：加速器 硼中子俘获治疗 散裂中子 中子慢化 剂量分析
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 硼中子俘获治疗（BNCT）简介9-14
• 1.1.1 硼中子俘获治疗（BNCT）原理9-10
• 1.1.2 BNCT优点10
• 1.1.3 影响BNCT疗效的因素10-11
• 1.1.4 硼中子俘获治疗所涉及到的研究领域11-12
• 1.1.5 BNCT的临床应用12
• 1.1.6 BNCT剂量成分12-14
• 1.2 BNCT国内外进展14-15
• 1.2.1 国外进展14
• 1.2.2 国内BNCT研究现状14-15
• 1.3 基于加速器的BNCT（AB-BNCT）15-16
• 1.3.1 基于加速器的BNCT（AB-BNCT）简介15
• 1.3.2 加速器靶系统15-16
• 1.4 论文工作和研究思路16-17
• 第2章 加速器~7Li（p，n）反应中子束流特性分析17-33
• 2.1 蒙特卡罗方法简介17-24
• 2.1.1 蒙特卡罗方法原理17-18
• 2.1.2 蒙特卡罗软件MCNPX功能和特点18-19
• 2.1.3 MCNPX基本用法19
• 2.1.4 MCNPX减方差技巧19-23
• 2.1.5 读写曲面源23-24
• 2.2 蒙特卡罗模型及计数方法24-26
• 2.3 加速器~7Li（p，n）7Be反应产生的散裂中子特性26-33
• 2.3.1 理论分析26-27
• 2.3.2 1.9-3.0 MeV能量入射质子产生的中子特性分析27-32
• 2.3.3 2.5 MeV能量入射质子产出中子特性32-33
• 第3章 超热中子场设计33-58
• 3.1 慢化反射装置设计标准33
• 3.2 中子束慢化整形过程中减方差技巧33-34
• 3.2.1 对于中子计数的减方差技巧33-34
• 3.2.2 对于伽马光子的减方差技巧34
• 3.3 慢化装置几何34-58
• 3.3.1 反射层设计34-39
• 3.3.2 慢化材料和热中子吸收材料39-56
• 3.3.3 方案对比56-58
• 第4章 头部辐射剂量计算58-74
• 4.1 精细剂量分布计算方法58
• 4.2 模型简介58-60
• 4.2.1 模型几何58-59
• 4.2.2 组织成分59-60
• 4.3 Mesh计数和Vox计数对比60-66
• 4.3.1 两种模型简介60-64
• 4.3.2 两种模型计数对比64-66
• 4.4 剂量计算66-74
• 4.4.1 剂量计算理论分析67-69
• 4.4.2 剂量分布69-74
• 结论74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 攻读学位期间取得学术成果81

【参考文献】

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1 谢芹;用于BNCT的IHNI反应堆中子学参数研究及细胞剂量精细计算[D];兰州大学;2013年

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本文编号：395573