本文關(guān)鍵詞：基于中子管中子發(fā)生器的硼中子俘獲癌癥治療法的可行性研究

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【摘要】：硼中子俘獲治療作為一種被全世界范圍內(nèi)廣泛公認(rèn)的癌癥治療方法,被全世界多所研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。該項(xiàng)研究成功的關(guān)鍵在于尋找到一種穩(wěn)定且產(chǎn)額高的中子源。目前國際上的臨床研究都基于反應(yīng)堆中子源,但是反應(yīng)堆中子源有著不可回避的缺點(diǎn),如價格高,安全性差以及群眾的可接受性差�；谝陨峡紤],本論文研究采用中子管中子發(fā)生器作為硼中子俘獲癌癥治療法的中子源的可行性。相比于反應(yīng)堆,中子管中子發(fā)生器從造價,安全性以及公眾接受性都是有優(yōu)勢的。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)提出的硼中子俘獲治療的中子能量標(biāo)準(zhǔn),需要在治療裝置出口處產(chǎn)生能量介于0.5 e V到10 ke V的超熱中子。中子管中子發(fā)生器直接產(chǎn)生的中子能量為14.1 Me V,其能量遠(yuǎn)高于超熱中子,因此需要利用裝置將中子的能量降低到超熱中子范圍,這樣的裝置被稱為束流整形系統(tǒng)。束流整形系統(tǒng)主要利用中子與材料中的元素發(fā)生非彈性散射對中子進(jìn)行慢化,降低中子能量。一般來講,中子通量在中子通過束流整形系統(tǒng)的時候會大量降低,過低的中子通量會增長治療時間。為了解決這個問題,整套治療裝置應(yīng)該包含倍增系統(tǒng),用于彌補(bǔ)中子數(shù)量在束流整形系統(tǒng)中的損失,比較理想的選擇是天然鈾與低濃度濃縮鈾的組合。本論文研究主要采用基于蒙特卡洛方法的MCNP程序,采用軟件數(shù)值模擬方式完成。本人采用MCNP 4C版本設(shè)計裝置模型,充分利用中子管中子發(fā)生器體積小的優(yōu)勢,將多支中子管同時應(yīng)用,作為硼中子俘獲治療的中子源。同時,本人分別設(shè)計了針對肝癌,腦膠質(zhì)瘤以及皮膚惡性黑色素瘤的束流整形系統(tǒng)的倍增體、慢化體、反射體等部分,使得裝置出口處的超熱中子通量,快中子劑量和伽馬射線劑量等指標(biāo)滿足國際原子能機(jī)構(gòu)規(guī)定的硼中子俘獲治療標(biāo)準(zhǔn)。本論文研究結(jié)果表明,中子管中子發(fā)生器可以替代反應(yīng)堆作為硼中子俘獲治療的中子源。
【關(guān)鍵詞】：硼中子俘獲治療 中子管中子發(fā)生器 MCNP 束流整形系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R730.55
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 引言7-8
• 第一章 硼中子俘獲治療簡介8-14
• 1.1 硼中子俘獲治療景8-10
• 1.1.1 硼中子俘獲治療的產(chǎn)生8
• 1.1.2 硼中子俘獲治療的發(fā)展歷史8-9
• 1.1.3 硼中子俘獲治療國際研究現(xiàn)狀9-10
• 1.1.4 硼中子俘獲治療中國研究現(xiàn)狀10
• 1.2 硼中子俘獲治療的作用機(jī)理10-11
• 1.2.1 基本作用機(jī)理10
• 1.2.2 傳能線密度10-11
• 1.2.3 相對生物效應(yīng)11
• 1.3 硼中子俘獲治療主要治療病癥11-12
• 1.3.1 腦膠質(zhì)瘤11-12
• 1.3.2 肝癌12
• 1.3.3 皮膚惡性黑色素瘤12
• 1.4 硼攜帶劑研究進(jìn)展12-14
• 1.4.1 硼攜帶劑的發(fā)展12
• 1.4.2 硼攜帶劑的展望12-13
• 1.4.3 硼濃度測量方法13-14
• 第二章 硼中子俘獲的中子源14-16
• 2.1 硼中子俘獲對中子的要求14
• 2.2 中子的分類14
• 2.3 硼中子俘獲中子源種類14-15
• 2.3.1 核反應(yīng)堆中子源14
• 2.3.2 自發(fā)裂變中子源14-15
• 2.3.3 基于加速器的中子源15
• 2.4 中子管中子發(fā)生器15-16
• 2.4.1 中子管中子發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀15
• 2.4.2 中子管中子發(fā)生器的工作原理15-16
• 第三章 蒙特卡洛方法與MNCP程序16-21
• 3.1 蒙特卡羅方法思想16
• 3.2 蒙特卡羅方法在粒子輸運(yùn)問題中的應(yīng)用16
• 3.3 MCNP程序16-17
• 3.3.1 MCNP發(fā)展歷史與數(shù)據(jù)庫16
• 3.3.2 數(shù)據(jù)和核反應(yīng)16
• 3.3.3 源指定16
• 3.3.4 計數(shù)和輸出16
• 3.3.5 降低方差技巧16-17
• 3.4 中子的隨機(jī)模擬過程17
• 3.5 光子的隨機(jī)模擬17
• 3.5.1 簡單的物理處理17
• 3.5.2 詳細(xì)的物理處理17
• 3.6 對MCNP輸出結(jié)果的分析17-18
• 3.6.1 平均值17
• 3.6.2 方差17-18
• 3.6.3 MCNP的計算效率18
• 3.7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源18-21
• 第四章 模型建立和模擬結(jié)果21-46
• 4.1 肝癌硼中子俘獲治療21-31
• 4.2 腦膠質(zhì)瘤硼中子俘獲治療31-39
• 4.3 皮膚惡性黑色素瘤硼中子俘獲治療39-46
• 結(jié)論46-47
• 參考文獻(xiàn)47-51
• 在學(xué)期間發(fā)表論文情況51-52
• 致謝52

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本文編號：843895