我国自研“加速器硼中子俘获治疗实验装置”奠定了整机技术基础

医疗设备是现代化程度的重要标志,是医疗、科研、教研、教学工作基本要素,也是不断提高医学科学技术水平的基本条件。临床学科的发展在很大程度上取决于仪器的发展,甚至起决定性作用。因此,医疗设备已成为现代医疗的一个重要领域。

 

日前,我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗(简称BNCT)实验装置,该装置的成功研制,为我国医用BNCT治疗装置整机国产化和产业化奠定了技术基础,将为我国肿瘤治疗带来技术性革新。

 

bnct-硼中子俘获治疗是通过在肿瘤细胞内的原子核反应来摧毁癌细胞的治疗方法。先给病人注射一种含硼的特殊化合物。这种化合物与癌细胞有很强的亲和力,进入人体后,迅速聚集于癌细胞内,而其他组织内分布很少。这种含硼化合物对人体无毒无害,对癌症也无治疗作用。这时,用一种超热中子射线进行照射,这种射线对人体的损伤不大,但中子与进入癌细胞里的硼能发生很强的核反应,释放出一种杀伤力射线,这种射线的射程很短,只有一个癌细胞的长度。所以只杀死癌细胞,不损伤周围组织。这种有选择的只杀死形状复杂的癌细胞而不损伤正常组织的技术,称为硼中子俘获治疗技术。

 

中子散射技术就是用于研究物质静态结构和微观动力学性质的方法,它是研究物质微观结构和动态的理想工具之一,广泛地应用于凝聚态物质研究和应用的众多学科领域。中子散射的实验方法主要包括中子衍射、中子小角散射和中子反射技术以及非弹性散射和准弹性散射技术。随着反应堆中子注量的提高和散裂中子源的发展以及计算机和实验技术的进步,中子散射技术也日臻完善。

 

作为一种研究工具,它的应用已涉足于物理、化学、化工、生物、地矿和材料科学等研究领域。它在结构研究方面不仅可以弥补X射线之不足,而且迄今为止在磁结构、动力学特性研究方面,它的作用是其他方法不能代替的。

 

中子源是能释放出中子的装置。中子源有很多种,从手持放射性源到中子研究设施的研究堆和裂变源。根据中子的能量、中子通量、设备的大小、花费和政府的管制,这些装置在物理、工程、医药、核武器、石油勘探、生物、化学、核动力和其他工业中有着广泛的用途。散裂中子源是由加速器提供的高能质子轰击重金属靶而产生中子的大科学装置。通过原子的核内级联和核外级联等复杂的核反应,每个高能质子可产生20~40个中子,每产生一个中子释放的热量仅为反应堆的约1/4(约45MeV)。

 

从反应堆中子源发展到高通量脉冲散裂中子源,使中子探针的功能变得日益强大。散裂中子源的特点是在比较小的体积内可产生比较高的脉冲中子通量,能提供的中子能谱更加宽泛,大大扩展了中子科学研究的范围。

 

随着科技的进步,相应研究体系(如薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等)的尺度分布越来越大,获得数量在克量级的样品也越来越困难。因此,小样品的快速、高分辨的中子散射测量迫切需要新一代通量更高、波段更宽的中子源,散裂中子源应运而生。脉冲散裂中子源突破了反应堆中子源的中子通量上限,正快速向前发展。

 

加速器是一种使带电粒子增加速度(动能)的装置。加速器可用于原子核实验、放射性医学、放射性化学、放射性同位素的制造、非破坏性探伤等。粒子增加的能量一般都在0.1兆电子伏以上。加速器的种类很多,有回旋加速器、直线加速器、静电加速器、粒子加速器、倍压加速器等。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。利用这些直接被加速的带电粒子与物质相作用,还可以产生多种带电的和不带电的次级粒子,像γ粒子、中子及多种介子、超子、反粒子等。当前世界上的加速器大多是能量在100兆电子伏以下的低能加速器,其中除一小部分用于原子核和核工程研究方面外,大部分用于其他方面,象化学、放射生物学、放射医学、固体物理等的基础研究以及工业照相、疾病的诊断和治疗、高纯物质的活化分析、某些工业产品的辐射处理、农产品及其他食品的辐射处理、模拟宇宙辐射和模拟核爆炸等。

 

新闻来源:中国科学院高能物理研究所