CN116328211B - 一种bnct治疗束的探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种BNCT治疗束的探测装置，包括可选择性拆装的筛选件、可选择性拆装的转换件和探测组件，探测组件包括漂移电极、通道电极板和阳极板，漂移电极与通道电极板之间充有工作气体，通道电极板设有若干个电子通道，漂移电极和通道电极板之间形成电场，阳极板设有若干个读出器；第一工作状态下，筛选件设于漂移电极朝向BNCT治疗束射入方向的一侧，转换件设于筛选件与通道电极板之间；第二工作状态下，BNCT治疗束直接射入漂移电极，转换件设于筛选件与通道电极板之间；第三工作状态下，BNCT治疗束直接射入漂移电极且通道电极板直接接收BNCT治疗束与工作气体产生的带电粒子。本发明实施例中的探测装置实现获取BNCT治疗束中各组分的分布情况的目的。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，具体涉及一种BNCT治疗束的探测装置。
背景技术
BNCT(Boron Neutron Capture Therapy，硼中子俘获治疗)是近年来快速发展的精准肿瘤诊疗方法。通过向患者的肿瘤位置发射BNCT治疗束以起到杀死肿瘤细胞的目的。
BNCT治疗束中主要包括热中子、超热中子、快中子和γ射线，其中，热中子的能级小于0.5eV(electron volt，电子伏特)，超热中子的能级在0.5eV至40keV之间，快中子的能级大于40keV，γ射线的能级大于124keV。
BNCT治疗束中各成分对人体组织和肿瘤所产生的影响存在差异。因此，获得BNCT治疗束不同成分在空间中的分布直接关系到治疗方案的制定和效果。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种能够对BNCT治疗束中不同成分的分布情况进行测量的探测装置。
为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种BNCT治疗束的探测装置，所述探测装置包括：
可选择性拆装的筛选件；
可选择性拆装的转换件；
探测组件，所述探测组件包括沿BNCT治疗束射入方向依次间隔设置的漂移电极、通道电极板和阳极板，所述漂移电极与所述通道电极板之间充有工作气体，所述通道电极板设有若干个沿BNCT治疗束射入方向贯穿的电子通道，以允许电子经所述电子通道穿过所述通道电极板，所述漂移电极和所述通道电极板之间形成电场，以驱动电子从所述漂移电极朝向所述通道电极板移动，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有若干个读出器；
所述探测装置包括第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态；
在所述第一工作状态下，所述筛选件的至少部分设于所述漂移电极朝向BNCT治疗束射入方向的一侧，所述转换件设于所述筛选件与所述通道电极板之间；
在所述第二工作状态下，BNCT治疗束直接射入所述漂移电极，所述转换件设于所述筛选件与所述通道电极板之间；
在所述第三工作状态下，BNCT治疗束直接射入所述漂移电极，且所述通道电极板直接接收BNCT治疗束与所述工作气体产生的带电粒子。
一些实施例中，所述筛选件的材料为镉；和\或，所述转换件的材料为6LiF。
一些实施例中，所述工作气体为氩气和二氧化碳的混合气体。
一些实施例中，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面的表面电阻率为1MΩ/cm2至1kMΩ/cm2。
一些实施例中，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面镀有金刚石碳涂层。
一些实施例中，所述漂移电极和所述通道电极板中至少一者可沿BNCT治疗束射入方向移动，以调整所述漂移电极与所述通道电极板之间的间距。
一些实施例中，所述探测组件包括若干个支柱，所述支柱连接于所述通道电极板和所述阳极板之间，所述支柱为导电材料。
一些实施例中，各所述支柱阵列排布，且各所述支柱之间间距相同。
一些实施例中，在所述第一工作状态和所述第二工作状态下，所述转换件设于所述漂移电极与所述通道电极板之间。
一些实施例中，所述读出器包括第一读出条和第二读出条，各所述第一读出条均沿第一方向延伸且彼此之间等间距平行设置，各所述第二读出条均沿第二方向延伸且彼此之间等间距平行设置，所述第一读出条和所述第二读出条交错布置。
一些实施例中，所述阳极板接地，所述漂移电极和所述通道电极板均接负高压，且所述漂移电极的负高压的绝对值大于所述通道电极板的负高压的绝对值。
一些实施例中，所述探测装置包括外壳，所述外壳中设有安装腔，所述探测组件设于所述安装腔中，所述外壳朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有入射孔，所述入射孔连通所述安装腔与外界，在所述第一工作状态下，所述筛选件可拆卸地设于所述外壳的外侧且覆于所述入射孔的位置。
一些实施例中，所述外壳为铝制和\或不锈钢制。
本发明实施例中的探测装置通过设置筛选件和转换件，使得在不改变探测组件的基本结构的情况下，通过分别拆装筛选件和转换件即可实现获取BNCT治疗束中各组分的分布情况的目的，结构简单，易于操作，拓宽了探测装置的适用范围，有利于在现有设备上进行改制，降低了使用成本。
附图说明
图1为本发明一实施例中的探测装置在第一工作状态下的示意图；
图2为图1中的探测装置在第二工作状态下的示意图；
图3为图1中的探测装置在第三工作状态下的示意图；
图4为本发明另一实施例中的探测装置在第一工作状态下的示意图；
图5本发明一实施例中支柱和读出条的布局示意图。
附图标记说明
筛选件10；转换件20；探测组件30；漂移电极31；通道电极板32；阳极板33；读出器331；第一读出条3311；第二读出条3312；支柱34；外壳40；安装腔40a；入射孔40b
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。
在本申请的描述中，“BNCT治疗束射入方向”方位或位置关系为基于附图1至附图4所示的方位或位置关系，“第一方向”和“第二方向”方位或位置关系为基于附图5所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本发明实施例提供一种BNCT治疗束的探测装置，参阅图1至图3，该探测装置包括可选择性拆装的筛选件10、可选择性拆装的转换件20和探测组件30，其中，探测组件30包括漂移电极31、通道电极板32和阳极板33。
筛选件10用于筛选出BNCT治疗束中的热中子、超热中子中的一种，也就是说筛选件10能够阻隔热中子或者超热中子，并且允许热中子和超热中子中未被阻隔另一种随BNCT治疗束中的其它组分穿过筛选件10。
中子为电中性，中子不能引起物质的电离和激发，也无法通过与电子作用而间接进行探测，因此，需要中子与其它物质进行反应并通过反应所产生的次级物质以间接实现对中子的分析。
转换件20用于与入射的热中子或者超热中子发生反应。
基于核反应法原理，热中子或者超热中子从转换件20的一侧射入转换件20后能够与构成转换件20的材料中的原子核发生核反应，从而产生能量较高的带电粒子和γ射线，带电粒子和γ射线从转换件20的另一侧射出。
转换件20所发出的带电粒子和γ射线的发射方向大致与热中子或者超热中子中子射入方向相同，即与BNCT治疗束射入方向大致相同。
参阅图1至图3，漂移电极31、通道电极板32和阳极板33分别沿BNCT治疗束射入方向依次间隔设置。
漂移电极31与通道电极板32之间充有工作气体。
一方面，工作气体中的原子核能够作为靶核与快中子发生弹性碰撞，从而产生高能量的反冲核，反冲核能够电离产生电子；另一方面，空气中包含大量的水，而水对中子具有慢化作用并且能够吸收带电粒子，从而对最终探测结果的准确性造成不利影响，通过工作气体替换漂移电极31与通道电极板32之间原有的空气，进而实现最终探测结果的真实性、准确性的提升。
可以理解的是，无论是热中子和超热中子分别与转换件20发生核反应所产生的带电粒子，还是快中子与工作气体产生的反冲核，都能够电离产生离子-电子对；γ射线本身为高能电磁场，能够直接电离产生电子。也就是说，热中子、超热中子、快中子和γ射线四者均能够发生能量沉积并产生电子。
通道电极板32设有若干个沿BNCT治疗束射入方向贯穿的电子通道，以允许电子经电子通道穿过通道电极板32。
漂移电极31和通道电极板32之间形成电场，以驱动漂移电极31和通道电极板32之间电离产生的电子从漂移电极31朝向通道电极板32移动，并进一步穿过通道电极板32上的电子通道，直至移动至阳极板33上，同时，所产生的离子能够向通道电极板32移动，并由通道电极板32感应到信号。
阳极板33朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有若干个读出器331。读出器331能够感应到移动至阳极板33上的电子以及γ射线。
每个读出器331能够形成至少一个信号记录通道。
读出器331为读出PCB(printed circuit board，印制电路板)，其实现感应电子的原理和具体结构在相关技术中已有应用，在此不加以赘述。
在单位时间内，通过读出器331所感应的电子的信号能够获取沉积能量大小以及信号记录通道的记录次数，并结合读出器331的分布位置，即可获取BNCT治疗束中单种组分的分布情况。
可以理解的是，热中子和超热中子分别与转换件20所产生的带电粒子相比快中子与工作气体所产生的离子-电子对的能量沉积速度快，能被信号记录通道所记录的数目少，两者对读出器331所产生的信号具有显著差异，因此，能够将两者的信号数据分离。而γ射线相比快中子，所产生的信号能量沉积低，且能被信号记录通道所记录的数目多，同样能够将两者的信号数据分离。
需要说明的是，通过读出器331所感应的电子的信号得到能量沉积大小以及信号记录通道的记录次数的具体方法、与探测装置电连接的计算装置、相关的分析软件和分离不同组分信号的算法在相关技术中已有应用，在此不加以赘述。
探测装置包括第一工作状态和第二工作状态。
在第一工作状态下，筛选件10的至少部分设于漂移电极31朝向BNCT治疗束射入方向的一侧，转换件20设于筛选件10与通道电极板32之间。
在第一工作状态下，筛选件10阻隔热中子、超热中子中的一种，使另一种穿过转换件20并反应放射出带电粒子，带电粒子、快中子与工作气体所产生的离子-电子对以及γ射线分别所产生的能量沉积数值、信号记录通道的记录数目分别被不同位置的读出器331所记录，分离出其中带电粒子的相关数据并进行分析，从能够得到产生该带电粒子的组分的分布数据。
在第二工作状态下，BNCT治疗束直接射入漂移电极31，也就是说，拆除筛选件10使得BNCT治疗束中的所有组分均能够射入漂移电极31，转换件20设于筛选件10与通道电极板32之间。
在第二工作状态下，热中子和超热中子均穿过转换件20并反应放射出带电粒子，带电粒子、快中子与工作气体所产生的离子-电子对以及γ射线分别所产生的能量沉积数值、信号记录通道的记录数目分别被不同位置的读出器331所记录，分离出其中带电粒子的相关数据并进行分析，并剔除在第一工作状态下所得到的热中子和超热中子中被筛选件10所阻隔的一种的分布数据，从而得到热中子和超热中子中未被筛选件10所阻隔的另一种的分布数据。
在第三工作状态下，BNCT治疗束直接射入漂移电极31，且通道电极板32直接接收BNCT治疗束与工作气体产生的带电粒子。也就是说，拆除筛选件10和转换件20，热中子和超热中子穿过探测组件30且不产生反应，读出器331仅能感知由快中子和γ射线所产生的信号，将两者的信号数据分离，即可得到快中子和γ射线的分布数据。
可以理解的是，探测装置处于第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态的先后顺序为任意的。
本发明实施例中的探测装置通过设置筛选件10和转换件20，使得在不改变探测组件30的基本结构的情况下，通过分别拆装筛选件10和转换件20即可实现获取BNCT治疗束中各组分的分布情况的目的，结构简单，易于操作，拓宽了探测装置的适用范围，有利于在现有设备上进行改制，降低了使用成本。
筛选件10的具体材质不限。
示例性地，筛选件10的材料为镉。镉元素与热中子反应截面比超热中子反应截面大，从而能够使得穿过筛选件10的超热中子远多于热中子，使得在第一工作状态下，转换件20与超热中子之间发生反应并产生带电粒子，并最终获取超热中子的分布情况，并结合第二工作状态下的数据，获取热中子的分布情况。
筛选件10的具体形状不限，例如，参阅图1至图4，筛选件10为板状，以减小探测装置沿BNCT治疗束射入方向的尺寸，同时降低未被筛选件10所阻隔的其它组分的能量损耗；又如，筛选件10为壳状，探测组件30以及转换件20包覆于筛选件10中，以降低干扰。
可以理解的是，转换件20的材料中能够与中子发生反应的物质仅有一种，以避免多种物质所产生的不同带电粒子之间发生相关干扰而影响结果的准确性。
能够与中子发生反应的物质具体不限，例如，锂的同位素6Li、硼的同位素10B、镉的同位素113Cd、钆的同位素158Gd等。
一些实施例中，转换件20的材料为6LiF，6LiF在单位质量内其锂原子具有较高的密度，从而提高中子的转换效率，且在天然LiF中6Li的含量较高，有利于降低成本。
中子与6Li的核反应如下：
n+6Li→α+3H+4.780MeV
其中，n为中子，α为α粒子，3H即为氚原子。
可以理解的是，转换件20的厚度较薄，以减少转换件20所产生的带电粒子在穿过转换件20的过程中所产生的能量损耗。
例如，在转换件20材料为6LiF的情况下，转换件20为10nm(nanometer，纳米)至20nm厚度的薄膜结构。
工作气体中能够与快中子发生弹性碰撞而产生反冲核的具体元素不限，例如4He、12C等，
工作气体的具体成分不限。
示例性地，工作气体为氩气和二氧化碳的混合气体。一方面，氩气能够发生电离形成离子-电子对，二氧化碳气体能够作为猝灭气体，降低发生连续放电电离的几率；另一方面，二氧化碳中的12C能够与快中子发生弹性碰撞而产生反冲核。
氩气和二氧化碳的具体配比不限，例如氩气和二氧化碳的体积分数之比为93:7。
一些实施例中，阳极板33朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面的表面电阻率为1MΩ/cm2(mega-ohm per square centimeter，兆欧每平方厘米)至1kMΩ/cm2，使得读出器331上所接收的电子需要累积较多数量后才能产生信号，降低了在BNCT治疗束注量率高的情况下读出器331产生信号过多的情况，有利于探测装置在BNCT治疗束注量率高的情况下正常工作。
阳极板33朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面的表面电阻率的具体电阻率不限，例如1MΩ/cm2、10MΩ/cm2、100MΩ/cm2、1kMΩ/cm2等。
实现阳极板33朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面的表面电阻率达到1MΩ/cm2至1kMΩ/cm2的具体方式不限。
示例性地，阳极板33朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面镀有金刚石碳涂层。
可以理解的是，漂移电极31和通道电极板32之间的间隙尺寸大小需要使得BNCT治疗束中各组分所产生的粒子尽可能多地沉积，而热中子和超热中子分别与转换件20所产生α粒子和3H完全沉积所需要的间隙相比快中子所产生的反冲核完全沉积所需要的间隙并不相同。
一些实施例中，漂移电极31和通道电极板32中至少一者可沿BNCT治疗束射入方向移动，以调整漂移电极31与通道电极板32之间的间距，从而使得探测装置处于不同工作状态下，漂移电极31与通道电极板32之间的间距不同，以使得BNCT治疗束中各组分所产生的粒子尽可能多地沉积，并减少能量损耗。
在筛选件10的材质为镉、转换件20的材质为LiF的实施例中，在第一工作状态和第二工作状态下，漂移电极31与通道电极板32之间的间距为4.5mm(millimeter，毫米)至5.5mm，具体取值可以为4.5mm、5mm、5.5mm等，以使得热中子和超热中子分别与转换件20所产生α粒子和3H尽可能多地沉积，以提高最终的探测精度；在第三工作状态下，漂移电极31与通道电极板32之间的间距为2.5mm至3.5mm，具体取值可以为2.5mm、3mm、3.5mm等，以使得快中子所产生的反冲核尽可能多地沉积，同时降低由于间隙过大而导致的能量损耗。
实现漂移电极31和通道电极板32中至少一者可沿BNCT治疗束射入方向移动的具体方式不限。
示例性地，漂移电极31和通道电极板32边缘设有滑轮和锁止结构，锁止结构处于解锁状态下，漂移电极31和通道电极板32均可通过滑轮在用于放置探测组件30的平台上沿BNCT治疗束射入方向移动，直至调节至两者间的间距满足需求，而后操作锁止结构处于锁止状态，以使漂移电极31和通道电极板32之间的间距保持稳定。
通道电极板32形成电子通道的具体方式不限。
例如，通道电极板32为整体式的板状结构，在通道电极板32上设有若干个贯穿孔以形成电子通道。
又如，通道电极板32由若干条金属丝沿BNCT治疗束射入方向交叉叠设形成，各金属丝之间围设形成电子通道。
一些实施例中，参阅图1至图4，探测组件30包括若干个支柱34，支柱34连接于通道电极板32和阳极板33之间，支柱34为导电材料。一方面，通过支柱34使得通道电极板32与阳极板33之间彼此施加支撑力，提高两者的结构强度；另一方面，支柱34使得通道电极板32通过阳极板33接地，提高了电荷的释放速度，有利于探测装置在BNCT治疗束注量率高的情况下正常工作。
支柱34的具体材质不限，例如不锈钢等金属材料。
支柱34的具体形状不限，例如圆柱形。
支柱34沿BNCT治疗束射入方向的尺寸为100μm(micrometre，微米)至300μm，具体的取值可以是100μm、200μm、300μm等。
可以理解的是，支柱34沿BNCT治疗束射入方向的尺寸较小，以降低对读出器331布置的干扰。
支柱34沿BNCT治疗束射入方向的投影为圆形，且直径小于0.5mm，具体的取值可以是0.45mm、0.4mm、0.35mm等。
一些实施例中，参阅图5，各支柱34阵列排布，即支柱34的排布包括多行和多列，且各支柱34之间间距相同，以使得通道电极板32与阳极板33之间受力更加均匀，同时使得通道电极板32各位置的电荷均能够快速泄放。
各支柱34之间的间距取值范围为5mm至15mm，具体的取值可以是5mm、10mm、15mm等。
一些实施例中，参阅图1和图2，在第一工作状态和第二工作状态下，转换件20设于漂移电极31与通道电极板32之间，以使得热中子和超热中子分别与转换件20反应得到的带电粒子能够直接受到漂移电极31与通道电极板32之间的电场作用，以降低带电粒子的逸散导致的探测结果精度下降。
读出器331的具体形式不限，例如读出条、盘阵列、薄膜场效应管以及CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。
读出器331的具体布置方式不限。
示例性地，参阅图5，读出器331包括第一读出条3311和第二读出条3312，各第一读出条3311均沿第一方向延伸且彼此之间等间距平行设置，各第二读出条3312均沿第二方向延伸且彼此之间等间距平行设置，第一读出条3311和第二读出条3312交错布置，读出器331感应到电子的信号后根据其自身所处的位置获得电子在第一方向和第二方向的坐标，进而得到各组分的分布情况。
可以理解的是，阳极板33上用于布设读出器331的平面与BNCT治疗束射入方向垂直。
一些实施例中，第一方向和第二方向相互垂直。
在读出器331为读出条的实施例中，阳极板33上设置读出条的具体方式不限，例如，在阳极板33上蚀刻读出条。
可以理解的是，在读出器331为读出条的实施例中，第一读出条3311和第二读出条3312的布设密度越高，最终所获得的各组分的分布越精确。
在读出器331为读出条的实施例中，相邻两个第一读出条3311之间的间距为1.25mm至1.75mm，具体的取值可以是1.25mm、1.5mm、1.75mm等；相邻两个第二读出条3312之间的间距为1.25mm至1.75mm，具体的取值可以是1.25mm、1.5mm、1.75mm等，以提高最终获得各组分的分布精度，同时便于第一读出条3311和第二读出条3312的布设。
第一读出条3311之间的间距与第二读出条3312之间的间距可以相同，也可以不同。
漂移电极31和通道电极板32之间形成电场的具体方式不限。
示例性地，阳极板33接地，漂移电极31和通道电极板32均接负高压，且漂移电极31的负高压的绝对值大于通道电极板32的负高压的绝对值，一方面，避免在漂移电极31和通道电极板32之间设置额外的电场生成装置，有利于减小漂移电极31和通道电极板32之间的间隙，使得探测装置结构紧凑；另一方面，通道电极板32与阳极板33之间形成电场，电子越靠近阳极板33其电场强度越大，运动速度增大，从而与阳极板33附近的工作气体分子碰撞引发次级电离，如此产生连锁反应而形成雪崩放大效应，有利于读出器331感应到电子信号。
一些实施例中，参阅图4，探测装置包括外壳40，外壳40中设有安装腔40a，探测组件30设于安装腔40a中，外壳40朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有入射孔40b，入射孔40b连通安装腔40a与外界，BNCT治疗束穿过入射孔40b进入到安装腔40a内。通过外壳40对探测组件30起到一定的保护作用并为探测组件30中的各个部件提供安装位置；安装腔40a能够形成一个较为密封的环境，工作气体能够较为稳定地储存在安装腔40a中，减少了工作气体的逸散。
一些实施例中，安装腔40a内工作气体的气压大于外界空气气压，以降低外界空气进入安装腔40a内而对探测结果造成不利影响的概率。
一些实施例中，在第一工作状态下，筛选件10可拆卸地设于外壳40的外侧且覆于入射孔40b的位置，从而实现筛选件10的可选择性拆装，同时，利用筛选件10减少工作气体从入射孔40b位置的逸散。
一些实施例中，转换件20与安装腔40a的内壁可拆卸连接。
筛选件10与转换件20实现可拆卸连接的具体方式不限，例如，采用螺钉连接的方式。
外壳40可以全部为铝制，可以全部为钢制，也可以一部分为铝制，而另一部分为钢制。
例如，外壳40包括铝制框架和若干块钢制外覆板，钢制外覆板覆于铝制框架的外侧且彼此拼接围设形成安装腔40a，以保证一定的结构强度和屏蔽外电场；同时，铝与中子的反应截面小，降低了额外产生带电粒子而对探测结果的干扰；再者，可以使得外壳40较薄，提高探测组件30在有限空间内的利用率，有利于减小探测死区，提高探测装置的可靠性和鲁棒性。
可以理解的，探测组件30的数目可以是一个，也可以是多个，以适应不同BNCT治疗束截面积的需求，提高探测装置的适装性。
在探测组件30为多个的实施例中，各探测组件30中的读出器331位于同一基准平面上，各探测组件30之间可以彼此拼接，也可以相互间隔。
可以理解的是，在沿BNCT治疗束射入方向的投影中，BNCT治疗束的投影位于筛选件10、转换件20、入射孔40b的投影范围内。
本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种BNCT治疗束的探测装置，其特征在于，所述探测装置包括：
可选择性拆装的筛选件；
可选择性拆装的转换件；
探测组件，所述探测组件包括沿BNCT治疗束射入方向依次间隔设置的漂移电极、通道电极板和阳极板，所述漂移电极与所述通道电极板之间充有工作气体，所述通道电极板设有若干个沿BNCT治疗束射入方向贯穿的电子通道，以允许电子经所述电子通道穿过所述通道电极板，所述漂移电极和所述通道电极板之间形成电场，以驱动电子从所述漂移电极朝向所述通道电极板移动，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有若干个读出器；
所述探测装置包括第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态；
在所述第一工作状态下，所述筛选件的至少部分设于所述漂移电极朝向BNCT治疗束射入方向的一侧，所述转换件设于所述筛选件与所述通道电极板之间，所述漂移电极和所述通道电极板中至少一者可沿BNCT治疗束射入方向移动，以调整所述漂移电极与所述通道电极板之间的间距；
在所述第二工作状态下，BNCT治疗束直接射入所述漂移电极，所述转换件设于所述筛选件与所述通道电极板之间；
在所述第三工作状态下，BNCT治疗束直接射入所述漂移电极，且所述通道电极板直接接收BNCT治疗束与所述工作气体产生的带电粒子。
2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述筛选件的材料为镉；和\或，所述转换件的材料为6LiF。
3.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述工作气体为氩气和二氧化碳的混合气体。
4.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面的表面电阻率为1MΩ/cm2至1kMΩ/cm2。
5.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述阳极板朝向BNCT治疗束射入方向一侧表面镀有金刚石碳涂层。
6.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述探测组件包括若干个支柱，所述支柱连接于所述通道电极板和所述阳极板之间，所述支柱为导电材料。
7.根据权利要求6所述的探测装置，其特征在于，各所述支柱阵列排布，且各所述支柱之间间距相同。
8.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，在所述第一工作状态和所述第二工作状态下，所述转换件设于所述漂移电极与所述通道电极板之间。
9.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述读出器包括第一读出条和第二读出条，各所述第一读出条均沿第一方向延伸且彼此之间等间距平行设置，各所述第二读出条均沿第二方向延伸且彼此之间等间距平行设置，所述第一读出条和所述第二读出条交错布置。
10.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述阳极板接地，所述漂移电极和所述通道电极板均接负高压，且所述漂移电极的负高压的绝对值大于所述通道电极板的负高压的绝对值。
11.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述探测装置包括外壳，所述外壳中设有安装腔，所述探测组件设于所述安装腔中，所述外壳朝向BNCT治疗束射入方向的一侧设有入射孔，所述入射孔连通所述安装腔与外界，在所述第一工作状态下，所述筛选件可拆卸地设于所述外壳的外侧且覆于所述入射孔的位置。
12.根据权利要求11所述的探测装置，其特征在于，所述外壳为铝制和\或不锈钢制。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6476397B1 (en) * | 2000-02-08 | 2002-11-05 | Xcounter Ab | Detector and method for detection of ionizing radiation |
| RU146954U1 (ru) * | 2014-06-11 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (ФГБУ "ПИЯФ") | Позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов |
| CN108037524A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-05-15 | 中国科学院高能物理研究所 | 多层网涂硼厚gem中子探测器 |
| CN207575566U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-07-06 | 四川瑶天纳米科技有限责任公司 | 一种中子俘获治疗装置 |
| KR20180100805A (ko) * | 2017-03-02 | 2018-09-12 | 국방과학연구소 | 이온 선별 센서 |
| CN111487483A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-04 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于微通道板的紧凑型空间带电粒子探测器结构 |
| CN115524734A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种用于质子、重离子位置探测的薄膜空气电离室 |
-
2023
- 2023-03-16 CN CN202310271970.4A patent/CN116328211B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6476397B1 (en) * | 2000-02-08 | 2002-11-05 | Xcounter Ab | Detector and method for detection of ionizing radiation |
| RU146954U1 (ru) * | 2014-06-11 | 2014-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (ФГБУ "ПИЯФ") | Позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов |
| KR20180100805A (ko) * | 2017-03-02 | 2018-09-12 | 국방과학연구소 | 이온 선별 센서 |
| CN207575566U (zh) * | 2017-06-12 | 2018-07-06 | 四川瑶天纳米科技有限责任公司 | 一种中子俘获治疗装置 |
| CN108037524A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-05-15 | 中国科学院高能物理研究所 | 多层网涂硼厚gem中子探测器 |
| CN111487483A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-04 | 北京卫星环境工程研究所 | 基于微通道板的紧凑型空间带电粒子探测器结构 |
| CN115524734A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种用于质子、重离子位置探测的薄膜空气电离室 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 二维位置灵敏GEM中子探测器研究;周健荣;中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑;A005-557 * |
| 基于GEM的中子探测器研制与性能研究;赵鑫;中国优秀学位论文全文数据库 基础科学辑;A005-319 * |
| 基于厚GEM的宽量程γ剂量率探测器研究;李志远 等;防化研究;全文 * |
| 密闭GEM中子探测器研究;周建晋;中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑;C040-33 2 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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