臺灣博碩士論文加值系統

為了使硼中子捕獲治療能於醫院中建造、發展，本研究以鋰(7Li)做為靶材，利用加速器產生2.5 MeV質子與鋰靶作用來產生中子，並設計一射束整形體，用以產生高通量、高射束品質的超熱中子射源。
研究中使用蒙地卡羅程式MCNPX 2.7.0進行模擬計算，作用截面來自ENDF/B-VII.0資料庫。
首先探討以鋰(7Li)、鈹(9Be)做為靶材與質子作用，產生能量低、通量高的中子射束之可行性；模擬結果顯示要在快中子劑量符合IAEA要求的條件下，以鈹為靶材來產生高通量中子射束的困難度非常高。據此，本研究選用鋰做為加速器靶體，與低能質子作用以產生高通量中子源。
回顧其它7Li(p,n)7Be核反應的射束整形體設計，並利用空氣中、假體中射束品質因素來分析這些超熱中子射束，發現Montagnini等人於2002年發表的設計可提供接近IAEA要求的射束；為使其能在超熱中子通量、射束前向性和滲漏中子方面更加改進，於是參考該研究團隊的設計模型，並進行了射束整形體的幾何與材料修改，同時探討質子入射角度是否會對中子射束通量與品質造成影響。
最終的射束整形體設計，可產生高通量的超熱中子射束；於半小時的治療時間內，提供深度7.0公分內的腦腫瘤30 RBE-Gy以上的劑量。研究並發現，在相同的劑量表現前提下，大入射角度的質子射束，能產生較高通量的超熱中子射束，因而可降低所需的質子電流及靶體需承受的熱功率，提高鋰靶應用於加速器硼中子捕獲治療的競爭力。

摘要 I
誌謝 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 硼中子捕獲治療簡介 1
1.3 加速器中子源 4
1.4 蒙地卡羅方法 6
1.4.1 蒙地卡羅方法簡介 6
1.4.2 蒙地卡羅程式MCNP/MCNPX 6
第二章 中子射束品質因素 7
2.1 空氣射束品質因素 7
2.1.1 超熱中子射束通量 (φepi.) 7
2.1.2 快中子汙染 (Df / φepi.) 8
2.1.3 加馬射線汙染 (Dr / φepi.) 8
2.1.4 熱中子與超熱中子通量比值 (φther. / φepi.) 8
2.1.5 中子電流與通量比值 (Jepi. / φepi.) 8
2.2假體射束品質因素 9
2.2.1 有效治療深度(advantage depth, AD) 9
2.2.2 有效治療深度劑量率(advantage depth dose rate, ADDR) 9
2.2.3 有效治療劑量比(advantage ratio, AR) 9
2.3 劑量計算 9
2.3.1 硼中子捕獲治療劑量貢獻因子 10
2.3.2 克馬因子(kerma factor) 11
第三章 加速器中子源產生途徑 13
3.1 鋰、鈹金屬特性討論 13
3.2 入射質子能量與靶材選擇 14
3.2.1 模擬計算工具與模型設計 14
3.2.2 模擬計算結果與靶材選擇 16
第四章 文獻回顧 22
4.1 英國伯明罕大學 22
4.2 義大利 24
第五章 蒙地卡羅模擬計算方法與模型 29
5.1 質子能量與鋰靶厚度 29
5.2 假體與劑量限值設定 32
5.3 射束整形體設計 35
5.3.1 質子射束與靶體幾何設定 35
5.3.2 射束整形體材料選用 35
第六章 模擬計算結果 40
6.1 中子射束通量與品質表現 40
6.1.1 密度對緩速能力的影響 40
6.1.2 鈦(Ti)金屬的緩速效益分析 40
6.1.3 射束整形體模型之模擬結果 43
6.2 假體中的劑量表現 50
第七章 與其他中子射束的劑量表現比較 57
7.1清大水池式反應器(THOR)中子射束 57
7.2 阿根廷鋰靶加速器中子射束 59
7.3 京都大學鈹靶加速器中子射束 63
第八章 結論與未來展望 65
參考文獻 68
附錄一 劑量模擬計算使用之克馬因子 71
附錄二 ICRU-46 皮膚、頭骨與腦組織元素組成 76
附錄三 AlF3、Ti、6Li、LiF-PE、Bi、Pb的中子總作用截面 77
附錄四 MCNPX input file 80

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