722-加速器中子源及其应用-姚泽恩
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◆ 应用前景
★ 低能小型 p-Li 直线加速器中子源有望发展为医院专用 BNCT治疗机；
★ 低能小型 p-Li 直线加速器中子源有望发展为可移动式 热中子照相装置；
★ Ep远大于反应阈能的7Li(p,n)7Be反应加速器中子源， 可以用于开展其它中子物理研究工作
9Be（p，n）反应加速器中子源
1、特性
能量较高P束下的典型能谱
E A
2(
A
1)(E 931.5A
Q
)
c os L
源名称
T1/2
Er En
MeV keV
24Na-D2O 14.96h 2.76 220 24Na-Be 14.96h 2.76 830
中子产额
104 n/（s.1010Bqγ)
3.5 7.3
1M处γ剂量 uGy/(h.1010Bq γ） 4.5x103 4.5x103
1、同位素中子源
例一：Am-Be 中子源；
241Am
α
Be
（E α=5.49MeV，T1/2 =433y）
9Be n12C 5.704MeV 9Be 3 n 1.577MeV
9Be n8Be 1.665MeV
产 额 ： ~106 n/(s.Ci) 角分布： 各向同性 能 谱： 连续0-10MeV
用热中子（En<1eV)或超热中子束（1eV~10keV）照射 肿瘤部位，中子与癌细胞中吸收的硼-10发生核反应， 产生离子和Li反冲核,这些粒子会沉积几乎全部能量 在癌细胞中，从而杀死癌细胞。
◆优点：剂量分布好。
10B n7Li 2.79MeV 10B n7Li 2.31MeV
1）D-D/D-T反应加速器中子源； 2）D-Be反应加速器中子源； 3）D-Li反应加速器中子源；
7Li(p,n)7Be反应 加速器中子源
1、特性
1）反应道 与截面
Eth 1.886 MeV
Eth 2.378 MeV
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2）产额
7Li(p,n)7Be反应 加速器中子源
w
Epithermal Neutron Flux at 20 mA equals 2.2x109 n/cm2/sec
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用 2）BNCT专用直线加速器中子源
例二：俄罗斯
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
总结
◆ 需要进一步研究的问题
★ 强流直线加速器技术问题； ★ 强流束条件下的Li靶技术问题； ★ 中子产额、中子能谱、中子角分布的实验测量问题。
加速器中子源及其应用
姚泽恩 兰州大学核科学与技术学院 兰州大学教育部中子应用技术工程研究中心
绵阳 ◆ 2013.07
内容
一、中子 源 类型简介 二、低能离子加速器中子源及应用
1、质子束加速器中子源；
1）7Li(p,n)7Be反应加速器中子源 ； 2） 9Be（p，n）反应加速其中子源 ；
2、D束加速器中子源；
7Li 0.478 MeV
(6.1%) (93.9%)
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用
2）BNCT专用直线加速器中子源
例一：美国LBNL 设计的用于BNCT的p-Li 直线加速器中子源
Size： 长3 m×宽0.8m×高1.4 m ； weight: 1 ton
•w
1、同位素中子源
例三：252Cf 中子源——自发裂变
◆ 产额高； ◆ ϒ本底高； ◆ 半寿命短。
2、反应堆中子源
1）原理——受控链式反应
优点：中子通量高
可引出不同能量的 中子束 ◆ 冷中子束 （ 10wk.baidu.com4eV~10-3eV） ◆ 热中子束（10-2~100eV） ◆ 超热中子束（100~102eV）
★ 中子源的类型
1、放射性核素中子源——同位素中子源 2、反应堆中子源 3、加速器中子源
1、同位素中子源
1）原理 ◆利用放射性同位素放出带电粒子
与靶核发生核反应产生中子 ;
◆利用放射性同位素放出的ϒ射线与
靶核发生核反应产生中子 ;
◆重核自发裂变产生中子。
2）举例
例一：Am-Be 中子源； 例二：24Na-Be 中子源； 例三：252Cf 中子源；
缺点：系统复杂、体积大、ϒ本底高
3、加速器中子源
原理：加速离子，打靶发生核反应，产生中子 特点：产额高、ϒ本底低、安全——发展方向
二、低能离子束加速器中子源及应用
1、质子束加速器中子源及应用
1）7Li(p,n)7Be 反应加速器中子源 ； 2） 9Be（p，n）反应加速器中子源 ；
2、D束加速器中子源及应用
1、同位素中子源
例二：24Na-Be 中子源
24Na
ϒ（2.76MeV ） 9Be
9 Be 8Be n 1.666 MeV
9 Be 2 n 1.57 MeV
9 Be 5He 2.57 MeV
En
A 1 A [E
Q
E 2
]
2(A 1) 931.5
1）反应道与截面
9Be（p，n）反应加速器中子源
2）产额——高
Ep（MeV）
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
Yn （n/µA.s）
4×108 2×109 4×109 8×109 1×1010
9Be（p，n）加速器中子源
3) 能谱
◆连续谱；
9Be（p，n）加速器中子源
3) 能谱——平均中子能量低
1）D-D/D-T反应加速器中子源； 2）D-Be反应加速器中子源； 3）D-Li反应加速器中子源；
三、加速器白光中子源及应用 四、散 裂中子 源及应用
一、中子 源 类型简介
★ 中子源
——借助核反应产生中子并提供应用的装置。
★ 中子源的主要指标
◆中子的能谱； ◆中子源的产额——强度（或通量）； ◆中子源的角分布； ◆中子源的伴生γ射线及其他粒子；
2）能谱、角分布
◆ 中子能量低(En<1MeV)； ◆ 中子发射前倾； ◆ Li靶技术难。 ◆ 适合BNCT、热中子照
相等研究；
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用
小的慢化体即可得到热中子束或超热中子束。 适合BNCT、热中子照相等研究； 1）BNCT（Boron neutron Capture Therapy）简介 ◆原理：将易于被癌细胞吸收的硼-10化学试剂注入到人体中，
★ 低能小型 p-Li 直线加速器中子源有望发展为医院专用 BNCT治疗机；
★ 低能小型 p-Li 直线加速器中子源有望发展为可移动式 热中子照相装置；
★ Ep远大于反应阈能的7Li(p,n)7Be反应加速器中子源， 可以用于开展其它中子物理研究工作
9Be（p，n）反应加速器中子源
1、特性
能量较高P束下的典型能谱
E A
2(
A
1)(E 931.5A
Q
)
c os L
源名称
T1/2
Er En
MeV keV
24Na-D2O 14.96h 2.76 220 24Na-Be 14.96h 2.76 830
中子产额
104 n/（s.1010Bqγ)
3.5 7.3
1M处γ剂量 uGy/(h.1010Bq γ） 4.5x103 4.5x103
1、同位素中子源
例一：Am-Be 中子源；
241Am
α
Be
（E α=5.49MeV，T1/2 =433y）
9Be n12C 5.704MeV 9Be 3 n 1.577MeV
9Be n8Be 1.665MeV
产 额 ： ~106 n/(s.Ci) 角分布： 各向同性 能 谱： 连续0-10MeV
用热中子（En<1eV)或超热中子束（1eV~10keV）照射 肿瘤部位，中子与癌细胞中吸收的硼-10发生核反应， 产生离子和Li反冲核,这些粒子会沉积几乎全部能量 在癌细胞中，从而杀死癌细胞。
◆优点：剂量分布好。
10B n7Li 2.79MeV 10B n7Li 2.31MeV
1）D-D/D-T反应加速器中子源； 2）D-Be反应加速器中子源； 3）D-Li反应加速器中子源；
7Li(p,n)7Be反应 加速器中子源
1、特性
1）反应道 与截面
Eth 1.886 MeV
Eth 2.378 MeV
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2）产额
7Li(p,n)7Be反应 加速器中子源
w
Epithermal Neutron Flux at 20 mA equals 2.2x109 n/cm2/sec
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用 2）BNCT专用直线加速器中子源
例二：俄罗斯
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
总结
◆ 需要进一步研究的问题
★ 强流直线加速器技术问题； ★ 强流束条件下的Li靶技术问题； ★ 中子产额、中子能谱、中子角分布的实验测量问题。
加速器中子源及其应用
姚泽恩 兰州大学核科学与技术学院 兰州大学教育部中子应用技术工程研究中心
绵阳 ◆ 2013.07
内容
一、中子 源 类型简介 二、低能离子加速器中子源及应用
1、质子束加速器中子源；
1）7Li(p,n)7Be反应加速器中子源 ； 2） 9Be（p，n）反应加速其中子源 ；
2、D束加速器中子源；
7Li 0.478 MeV
(6.1%) (93.9%)
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用
2）BNCT专用直线加速器中子源
例一：美国LBNL 设计的用于BNCT的p-Li 直线加速器中子源
Size： 长3 m×宽0.8m×高1.4 m ； weight: 1 ton
•w
1、同位素中子源
例三：252Cf 中子源——自发裂变
◆ 产额高； ◆ ϒ本底高； ◆ 半寿命短。
2、反应堆中子源
1）原理——受控链式反应
优点：中子通量高
可引出不同能量的 中子束 ◆ 冷中子束 （ 10wk.baidu.com4eV~10-3eV） ◆ 热中子束（10-2~100eV） ◆ 超热中子束（100~102eV）
★ 中子源的类型
1、放射性核素中子源——同位素中子源 2、反应堆中子源 3、加速器中子源
1、同位素中子源
1）原理 ◆利用放射性同位素放出带电粒子
与靶核发生核反应产生中子 ;
◆利用放射性同位素放出的ϒ射线与
靶核发生核反应产生中子 ;
◆重核自发裂变产生中子。
2）举例
例一：Am-Be 中子源； 例二：24Na-Be 中子源； 例三：252Cf 中子源；
缺点：系统复杂、体积大、ϒ本底高
3、加速器中子源
原理：加速离子，打靶发生核反应，产生中子 特点：产额高、ϒ本底低、安全——发展方向
二、低能离子束加速器中子源及应用
1、质子束加速器中子源及应用
1）7Li(p,n)7Be 反应加速器中子源 ； 2） 9Be（p，n）反应加速器中子源 ；
2、D束加速器中子源及应用
1、同位素中子源
例二：24Na-Be 中子源
24Na
ϒ（2.76MeV ） 9Be
9 Be 8Be n 1.666 MeV
9 Be 2 n 1.57 MeV
9 Be 5He 2.57 MeV
En
A 1 A [E
Q
E 2
]
2(A 1) 931.5
1）反应道与截面
9Be（p，n）反应加速器中子源
2）产额——高
Ep（MeV）
3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
Yn （n/µA.s）
4×108 2×109 4×109 8×109 1×1010
9Be（p，n）加速器中子源
3) 能谱
◆连续谱；
9Be（p，n）加速器中子源
3) 能谱——平均中子能量低
1）D-D/D-T反应加速器中子源； 2）D-Be反应加速器中子源； 3）D-Li反应加速器中子源；
三、加速器白光中子源及应用 四、散 裂中子 源及应用
一、中子 源 类型简介
★ 中子源
——借助核反应产生中子并提供应用的装置。
★ 中子源的主要指标
◆中子的能谱； ◆中子源的产额——强度（或通量）； ◆中子源的角分布； ◆中子源的伴生γ射线及其他粒子；
2）能谱、角分布
◆ 中子能量低(En<1MeV)； ◆ 中子发射前倾； ◆ Li靶技术难。 ◆ 适合BNCT、热中子照
相等研究；
7Li(p,n)7Be反应加速器中子源
2、应用
小的慢化体即可得到热中子束或超热中子束。 适合BNCT、热中子照相等研究； 1）BNCT（Boron neutron Capture Therapy）简介 ◆原理：将易于被癌细胞吸收的硼-10化学试剂注入到人体中，