Татьяна Викторовна Сычева, научный сотрудник
Новосибирск
Tatiana V. Sycheva, Researcher
Novosibirsk
Евгений Андреевич Берендеев, кандидат физико-математических наук
Новосибирск
Evgeny A. Berendeev, Candidate of Physical and Mathematical Sciences
Novosibirsk
Глеб Дмитриевич Верховод, аспирант
Новосибирск
Gleb D. Verkhovod, Postgraduate Student
Novosibirsk
Сергей Юрьевич Таскаев, доктор физико-математических наук
Новосибирск
Sergey Yu. Taskaev, Doctor of Physical and Mathematical Sciences
Novosibirsk
Ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией разработан в Институте ядерной физики для исследования бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Нейтроны генерируются в реакции 7Li(p,n)7Be. Для получения терапевтического пучка нейтронов используют систему формирования пучка, состоящую из замедлителя, отражателя и фильтров. Замедлитель обычно изготавливают из MgF2 из-за высокого значения сечения неупругого рассеяния нейтронов. Ранее нами было продемонстрировано, что для генерации нейтронов оптимально использовать энергию пучка протонов 2,3 МэВ.
В результате анализа принятых нами ранее решений по формированию терапевтического пучка нейтронов, работ других групп исследователей, а также успешных результатов экспериментов по облучению лабораторных животных и клеточных культур, проводившихся на нашей установке, мы отметили, что с наметившейся в последнее время тенденцией к уменьшению энергии протонов процесс неупругого рассеяния в MgF2 уже не является определяющим в замедлении нейтронов, и решили рассмотреть материалы на основе оргстекла в качестве материала замедлителя.
В данной работе представлен разработанный нами замедлитель из материала Poly-Biz, позволяющий получать нейтронный пучок такого же качества, как в системе формирования пучка с замедлителем из MgF2 при энергии протонов 2,3 МэВ, но при более низком токе и энергии пучка протонов, что приведет к уменьшению времени терапии и обеспечит более стабильную и надежную генерацию нейтронов. Долгое время развитие методики БНЗТ сдерживалось недостатком ускорителей заряженных частиц, способных стабильно генерировать нейтроны при энергии протонного пучка 2,5 МэВ и токе 10 мА. Использование СФП с Poly-Biz может помочь упростить требования к ускорителям заряженных частиц и способствовать использованию в БНЗТ ускорителей, которые еще не достигли требуемых параметров.
The Vacuum Insulated Tandem accelerator have been developed in Budker Institute of Nuclear Physics. Neutrons are generated in 7Li(p,n)7Be reaction. Neutron beam shaping assembly is used for therapeutic beam forming. It consists of the moderator, reflector and filter. Magnesium fluoride is considered optimal material for neutron slowing down because of noticeable cross section of inelastic neutron scattering. Previously, we showed that it is optimal to use proton beam at energy 2.3 MeV for neutron generation.
As a result of a critical analysis of our earlier decisions on the methods used to form a therapeutic neutron beam and decisions of other research groups, as well as successful experiments on the irradiation of laboratory pets and cell cultures carried out at our experimental facility, we noticed that with the recent trend towards a decrease in proton energy the process of inelastic scattering in MgF2 is no longer decisive in neutron moderation, and it was decided to consider materials based on plexiglass as a moderator material.
In this work we considered Poly-Biz as moderator material and get the neutron beam the same quality as with MgF2 moderator and proton energy 2.3 MeV but at lower proton energy and current that can cause treatment time reducing and allows more reliable neutron generation.For a long time, the development of BNСT was hindered by the lack of charged particle accelerators that provide stable production of a stationary 2.5 MeV 10 mA proton beam. The use of BSA with Poly-Biz allows the use of these accelerators at lower energy, which improves the reliability of their operation, and reduces the therapy time by more than 2 times, which is also important for therapy. Also, the use of such an BSA simplifies the requirements for a charged particle accelerator and this opens up both the possibility of optimizing the developed accelerators and the use of other accelerators that have not yet reached the required parameters.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.