一种曲面固态锂靶及其制备方法与流程

本发明涉及工程，尤其涉及一种曲面固态锂靶及其制备方法。

背景技术：

1、基于加速器的硼中子俘获治疗（accelerator based boron neutron capturetherapy，ab-bnct）是一种新型的肿瘤放射治疗方式，这种方法首先需要向患者体内注射含10b的肿瘤靶向药物，待药物在肿瘤区域内富集后，再使用中子束对含有肿瘤的区域进行照射。由于10b与中子的俘获反应截面较人体组织元素高出上千倍，因此中子会与肿瘤组织内的硼药发生硼中子俘获反应10b(n, a)7li。该反应释放出的次级粒子α粒子与7li射程均小于1个细胞直径。因此能够在肿瘤细胞内部产生精确破坏。与传统的放疗手段相比，能够在杀死癌细胞的同时最大限度地避免正常组织细胞受到伤害，因此该治疗方法具有优良的靶向性，并且已取得了显著的临床应用结果。

2、对于靶材（例如锂靶、铍靶）而言，经过一段时间的质子照射后会导致其中子产额降低，中子通量下降，会直接影响bnct的治疗效果。因此，目前用于bnct的靶材在一段较短的时间照射后就需要进行更换。靶材较短的使用寿命大大影响了治疗方案的规划，并且提高了bnct设施的运行成本，这不利于该技术的进一步推广。

3、有鉴于此，有必要对现有技术中的靶材予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于揭示一种用于加速器中子源的靶材结构及制备方法，用于解决现有技术中的靶材结构的寿命不长等技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用曲面固态锂靶，所述曲面固态锂靶依次包括：基板结构、设置在基板结构上的衬底层、设置在衬底层上的阻锂扩散层、设置在阻锂扩散层上的锂靶层以及设置在锂靶层外周的保护壳体；所述阻锂扩散层与所述保护壳体围设于所述锂靶层的外周；所述衬底层、所述阻锂扩散层、所述锂靶层均设置为曲率半径一致的曲面状。

3、作为本发明的进一步改进，所述锂靶层采用热蒸发沉积方法制备获得。

4、作为本发明的进一步改进，所述热蒸发沉积方法具体包括以下步骤：将基片放入蒸镀设备内，打开真空镀膜设备，首先将腔室内压强抽至 10pa以下，然后，打开分子泵，待分子泵达到最高转速并稳定运行后，将腔室内的压强抽至8.0×10-4 pa，打开蒸发源和膜厚仪，待蒸镀速率稳定后，开启基片挡板，开始镀膜。

5、作为本发明的进一步改进，所述基板结构内设置有冷却部件，所述冷却部件为阵列式冷却结构，所述阵列式冷却结构包括冷却介质、供冷却介质接触的散热组件以及容置散热组件的基板，且基板结构上设置有进液口与出液口。

6、作为本发明的进一步改进，所述散热组件的排布为阵列式排布，且所述散热组件之间的距离小于5毫米。

7、作为本发明的进一步改进，所述曲面状为凹形曲面，且所述凹形曲面的矢高小于1微米。

8、作为本发明的进一步改进，所述衬底层、设置在衬底层上的阻锂扩散层、设置在阻锂扩散层上的锂靶层为圆片结构，且为同心圆设置。

9、作为本发明的进一步改进，所述阻锂扩散层与所述锂靶层的厚底比为1：（50-300）。

10、作为本发明的进一步改进，所述阻锂扩散层与所述保护壳体的厚底比为1：（1-5）。

11、基于相同发明思想，本发明还揭示了一种曲面固态锂靶的制备方法，包括以下步骤：

12、准备基板结构；所述基板结构内设置有冷却部件；

13、所述基板结构的一侧按照预定的曲率加工成凹形曲面，所述凹形曲面上依次制备衬底层、阻锂扩散层、锂靶层以及保护壳体；

14、所述衬底层与所述阻锂扩散层均通过磁控溅射镀膜的方法制备获得；

15、所述锂靶层通过热蒸发沉积的方法制备获得；

16、所述保护壳体通过磁控溅射镀膜的方法制备获得，且所述阻锂扩散层与所述保护壳体围设于所述锂靶层的外周。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、通过设置第二衬底层和保护壳体，在质子轰击靶材的过程中，可有效的减少靶材层厚度的减小以及由于质子轰击造成的靶材层的不均匀性的现象；

19、2、通过设置冷却层，可增加靶材结构的寿命。设置冷却层可避免靶材层，例如锂靶或铍靶，由于锂的熔点较低，质子辐照带来的热量积累如果不能被及时带走则会造成衬底层温度上升导致靶材层融化，进而降低靶材结构的寿命。

技术特征：

1.一种曲面固态锂靶，其特征在于，所述曲面固态锂靶依次包括：基板结构、设置在基板结构上的衬底层、设置在衬底层上的阻锂扩散层、设置在阻锂扩散层上的锂靶层以及设置在锂靶层外周的保护壳体；所述阻锂扩散层与所述保护壳体围设于所述锂靶层的外周；所述衬底层、所述阻锂扩散层、所述锂靶层均设置为曲率半径一致的曲面状。

2.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述锂靶层采用热蒸发沉积方法制备获得。

3. 根据权利要求2所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述热蒸发沉积方法具体包括以下步骤：将基片放入蒸镀设备内，打开真空镀膜设备，首先将腔室内压强抽至 10pa以下，然后，打开分子泵，待分子泵达到最高转速并稳定运行后，将腔室内的压强抽至8.0×10-4pa，打开蒸发源和膜厚仪，待蒸镀速率稳定后，开启基片挡板，开始镀膜。

4.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述基板结构内设置有冷却部件，所述冷却部件为阵列式冷却结构，所述阵列式冷却结构包括冷却介质、供冷却介质接触的散热组件以及容置散热组件的基板，且基板结构上设置有进液口与出液口。

5.根据权利要求4所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述散热组件的排布为阵列式排布，且所述散热组件之间的距离小于5毫米。

6.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述曲面状为凹形曲面，且所述凹形曲面的矢高小于1微米。

7.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述衬底层、设置在衬底层上的阻锂扩散层、设置在阻锂扩散层上的锂靶层为圆片结构，且为同心圆设置。

8.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述阻锂扩散层与所述锂靶层的厚底比为1：（50-300）。

9.根据权利要求1所述的曲面固态锂靶，其特征在于，所述阻锂扩散层与所述保护壳体的厚底比为1：（1-5）。

10.如权利要求1所述的曲面固态锂靶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及工程技术领域，尤其涉曲面固态锂靶，具体公开了所述曲面固态锂靶依次包括：基板结构、设置在基板结构上的衬底层、设置在衬底层上的阻锂扩散层、设置在阻锂扩散层上的锂靶层以及设置在锂靶层外周的保护壳体；所述阻锂扩散层与所述保护壳体围设于所述锂靶层的外周；所述衬底层、所述阻锂扩散层、所述锂靶层均设置为曲率半径一致的曲面状。本申请中的靶材结构具有较长的使用寿命。

技术研发人员：王盛,李竞伦,胡耀程
受保护的技术使用者：华硼中子科技（杭州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15