DB62-T 5259-2026 基于加速器的硼中子俘获治疗系统治疗束中子参数 测量方法

治疗束中子参数测量方法2026-12-24实施2026-12-24实施甘肃省市场监督管理局发布I 12规范性引用文件 13术语和定义 14总体要求 25测量人员要求 26安全要求 37测量条件 37.1环境条件 37.2仪器设备的运行状态 3 3 3 3 4 48.5仪器设备的检定校准 4 49.1一般要求 49.2超热中子注量率测量的样品 49.3水模体内中子空间分布测量的样品 49.4中子能谱测量的样品 410测量步骤与方法 510.1超热中子注量率的测量 510.2水模体内中子空间分布的测量 610.3空气内中子空间分布的测量 910.4中子能谱的测量 11数据处理 11.3水模体内中子空间分布测量数据的处理 11.4空气内中子空间分布测量数据的处理 12测量不确定度 12.1超热中子注量率的测量不确定度 12.2水模体内中子空间分布的测量不确定度 12.3空气内中子空间分布的测量不确定度 12.4中子能谱的测量不确定度 13测量报告 14数据管理 附录A(资料性)超热中子注量率的测量布局 附录B(资料性)水模体内中子空间分布的测量布局 附录C(资料性)中子能谱测量的相关信息 附录D(资料性)测量不确定度的评定方法 参考文献 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件1本文件描述了使用中子活化法测定基于加速器的硼中子俘获治疗系统(以下简称AB-BNCT系统)治疗束的超热中子注量率与中子能谱，以及使用微型闪烁体探测器测定AB-BNCT系统治疗束的中子加速器加速后的某些带电粒子轰击靶原子核产生的中子经束流整形系统作用后形成治疗束，通过治疗束的中子和硼-10发生俘获反应，产生高杀伤力的次级粒子来杀伤肿瘤细胞的治疗方式。标准中子场standardneutronfield具有已知特征的中子辐射场，通常用于校准中子测量仪器和进行辐射防护研究。超热中子epithermalneutron能量在0.5eV到40keV之间的中子。由中子、质子或其他粒子轰击材料使其产生放射性的过程。2入射射线的能量全部损失在探测器灵敏体积内时，探测器输出脉冲形成的谱峰。单位时间内进入以空间某点为中心的适当小球体的中子数除以该球体的最大截面积的商，也等于4.1允许使用其他仪器设备或方法对本文件规定的测量方法和操作流程进行优化或替换，但应证明其4.2采用高纯锗γ能谱仪进行感生放射性测量，高纯锗γ能谱仪使用前应完成效率刻度和能量刻度。用于定量分析的特征γ射线全能峰计数不少于10000。4.4各项中子参数应进行独立重复测量，且重复测量次数应不少于3次，并取所有测量结果的算术平4.5测量结束后，应使用表面沾污仪和便携式X/y周围环境剂量测量仪对仪器设备及材料进行放射性3a)环境温度：-20℃~40℃;b)相对湿度：不大于85%; 4a)微型LiCAF探测器：LiCAF闪烁晶体的几何尺寸宜不大于0.6mm×0.6mm×0.6mm,抗辐照b)水模体：外尺寸应不小于200mm×200mm×200mm,壁材料宜选用纯度不小于98%的聚甲不大于5mm;d)电子分析天平：最大允许误差范围宜不超过±0.1mg,量程e)高纯锗γ能谱仪：相对探测效率宜不小于40%,能量测量范围宜不小于300keV～2MeV。空气内中子空间分布测量的仪器设备主要包括：a)微型LiCAF探测器：LiCAF闪烁晶体的几何尺寸宜不大于0.6mm×0.6mm×0.6mm,抗辐照b)三维扫描装置：横向(平行于治疗头出束口平面的方向)扫描范围宜不小于治疗头出束口直径，纵向(治疗束出射方向)扫描范围宜不小于150mm,最大允许误差宜不超过±0.5mm。中子能谱测量的仪器设备主要包括：a)镉/铝盒：应为圆柱形，壁厚宜不大于5mm,内部可容纳活化箔组；c)高纯锗γ能谱仪：相对探测效率宜不小于40%,能量测量范围宜不小于300keV～2MeV。仪器设备的检定校准应满足以下要求：b)仪器设备经可能涉及计量刻度变化的重大维修或更换后，应重新进行检定或校准。样品为用于中子辐照及感生放射性测量的活化箔或活化箔组。活化箔的材料、核素组成、几何尺寸和数量应满足相应中子参数测量的要求。水模体内中子空间分布测量的样品为活化箔，宜选用含金或锰的圆片状的活化箔，几何尺寸宜不大于φ10mm×0.2mm。510.1.1测量准备10.1.1.1活化箔的称量活化箔的质量按下列步骤进行称量：b)对所使用的活化箔进行编号，不应在活化箔表面进行刻画，宜采用独立包装盒或分格储样盒对应编号保存；h)称量完成后，打开电子分析天平的防风门，将活化箔取出并放回独立10.1.1.2探测器的组装与摆位探测器的组装与摆位按下列步骤操作：a)使用洁净的平头非磁性镊子，将已完成编号和称量的活化箔准确放入中子慢化体内部预设的槽位中，确认活化箔放置平整后，将中子慢化体严b)将组装完成的探测器平稳放置在定位支架上，将定位支架放置在治疗床上，确保支撑结构牢固，避免在测量期间发生机械滑移；位标记与激光线对齐，确保探测器中心轴与AB-BNCT系统治疗束中心轴重合，探测器前端与治疗头出束口平面重合(相关布局示例见附录A);d)摆位完成后，记录探测器在定位支架上的位置、定位支架在治疗床上的位置、治疗床的三维坐标等信息。6b)辐照过程中，采用加速器束流强度监测装置对入射到靶体的束流强度进行实时监测，确保辐照期间束流平稳连续输出；c)辐照完成后，停止出束。记录测量人员、辐照开始时间、辐照结束时间、束流强度等信息；d)待治疗室内的剂量率下降至10μSv/h以下后，进入治疗室取出探测器并迅速放置于铅罐内进a)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；c)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；d)启动γ能谱获取程序进行感生放射性测量；f)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；g)使用洁净的平头非磁性镊子将样品支架上的活化箔取出并迅速放置于铅罐中；h)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室。10.2.1测量准备水模体的摆位按下列步骤操作：a)将水模体平稳放置在治疗床上，确保支撑结构稳固，避免在测量期间发生机械滑移；定位标记与激光线对齐，确保水模体中心轴与AB-BNCT系统治疗束中心轴重合、水模体前表面(入射窗外壁面)与治疗头出束口平面重合(相关布局示例见附录B);c)摆位完成后，记录水模体在治疗床上的位置、治疗床的三维坐标等信息。a)将微型LiCAF探测器固定在三维扫描装置的夹持设备上，确认探测器无松动或角度倾斜，移7d)摆位完成后，记录探测器灵敏区在三维扫描装置上的位置、三维扫描装置在治疗床上的位置、治疗床的三维坐标等信息。10.2.1.3活化箔的称量10.2.1.4微型LiCAF探测器的校准将微型LiCAF探测器放置在标准中子场参考位置处，确保探测器灵敏区中心点与标准中子场参考位置重合。利用公式(1)计算探测器的校准系数。10.2.2测量方法的间隔应不大于5mm;深度大于40mm,各测量点之间的间隔应不大于10mm;4)通过操作控制器使三维扫描装置携带经标准中子场校准的微型LiCAF探测器在各测量点5)每个测量点处，应待探测器机械运动静止后再开始获取数据。每个测量点至少重复测量3(深度起始点),测量深度应不小于100mm,深度0mm～40mm范围内各测量点之间的84)通过操作控制器使三维扫描装置携带未经标准中子场校准的微型LiCAF探测器在各测量点移动，获取各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数);点位置、各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数)等信息；7)待治疗室内的剂量率下降至10μSv/h以下后，进入治疗室将三维扫描装置与探测器移出(深度起始点),在水模体特定深度(例如：10mm、25mm、40mm、60mm)处放置活9)确认所有人员撤出治疗室并满足辐射安全联锁要求后，启动AB-BNCT系统出束辐照；10)辐照过程中，采用加速器束流强度监测装置对入射到靶体的束流强度进行实时监测，确保辐照期间束流输出的平稳连续；11)辐照结束后，停止出束。记录测量人员、辐照开始时间、辐照结束时间、束流强度等信息；13)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；15)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；16)启动γ能谱获取程序进行感生放射性测量；18)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；19)使用洁净的平头非磁性镊子将样品支架上的活化箔取出并迅速放置于铅罐中；20)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；21)重复步骤13)～20),依次对其余活化箔进行感生放射性测量。距离(距治疗束中心轴的距离)的分布。水模体内中子径向分布的测量可从以下两种方法中任选其一。4)通过操作控制器使三维扫描装置携带经标准中子场校准的微型LiCAF探测器在各测量点93次，取所有测量结果的算术平均值作为该测量点的最终测量结果；1)确认所有人员撤出治疗室并满足辐射安全联锁要求后，启动AB-BNCT系统出束辐照；2)辐照过程中，采用加速器束流强度监测装置对入射到靶体的束流强度进行实时监测，确保辐照期间束流输出的平稳连续；4)通过操作控制器使三维扫描装置携带未经标准中子场校准的微型LiCAF探测器在各测量点移动，获取各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数);5)每个测量点处，应待探测器机械运动静止后再开始获取数据，每个测量点至少重复测量3位置、各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数)等信息；10)辐照过程中，采用加速器束流强度监测装置对入射到靶体的束流强度进行实时监测，确保13)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；14)使用洁净的平头非磁性镊子从铅罐中取出单片活化箔，并放置于高纯锗γ能谱仪的样品15)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；16)启动γ能谱获取程序进行感生放射性测量；18)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；19)使用洁净的平头非磁性镊子将样品支架上的活化箔取出并迅速放置于铅罐中；20)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；21)重复步骤13)至20),依次对其余活化箔进行感生放射性测量。10.3.1测量准备a)将微型LiCAF探测器固定在三维扫描装置的夹持设备上，确认探测器无松动或角度倾斜，移b)将三维扫描装置放置在治疗床上，调整位置确保微型LiCAF探测器可三维移动，并确保三维扫描装置垂直于治疗束中心轴的二维运动平面与治疗头出束口平面平行；d)摆位完成后，记录探测器灵敏区在三维扫描装置上的位置、三维扫描装置在治疗床上的位置、10.3.2测量方法空气内治疗束出射方向中心轴上的中子分布(AB-BNCT系统治疗束在空气中沿其中心轴的归一化中子注量率随出射距离的分布)的测量方法如下：b)辐照过程中，采用加速器束流强度监测装置对入射到靶体的束流强度进行实时监测，确保辐照期间束流输出的平稳连续；d)通过操作控制器使三维扫描装置携带微型LiCAF探测器在各测量点移动，获取各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数);e)每个测量点处，应待探测器机械运动静止后再开始获取数据。每个测量点至少重复测量3次，置、各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数)等信息。空气内治疗头出束口平面的中子径向分布(AB-BNCT系统治疗束在空气中治疗头出束口平面内，归一化中子注量率随径向距离的分布)的测量方法如下：a)确认所有人员撤离治疗室并满足辐射安全联锁要求后，启动AB-BNCT系统出束辐照；d)通过操作控制器使三维扫描装置携带微型LiCAF探测器在各测量点移动，获取各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数);e)每个测量点处，应待探测器机械运动静止后再开始获取数据。每个测量点至少重复测量3次，置、各测量点的探测器计数率(或相同时间内的总计数)等信息。10.4.1.1活化箔的称量10.4.1.2活化箔的摆放与摆位活化箔的摆放与摆位按下列步骤操作：a)使用洁净的平头非磁性镊子，将已完成编号和称量的活化箔按照顺序(相关摆放顺序示录C)紧密摆放于镉(或铝)盒中；b)活化箔摆放完成后，将镉(或铝)盒严密闭合并固定；c)将内有活化箔组的镉(或铝)盒平稳放置在定位支架上，将定位支架放置在治疗床上，确保支d)开启治疗室激光定位系统，操作治疗床控制系统进行三维平移。将镉(或铝)盒外表面的几何中心定位标记与激光线对齐，确保镉(或铝)盒中心轴与AB-BNCT系统治疗束中心轴重合、镉(或铝)盒前表面与治疗头出束口平面重合(相关布局示例见附录C);e)摆位完成后，记录镉(或铝)盒在定位支架上的位置、定位支架在治疗床上的位置、治疗床的三维坐标等信息。10.4.2测量方法a)确认所有人员撤出治疗室并满足辐射d)待治疗室内的剂量率下降至10μSv/h以下后，进入治疗室取出镉(或铝)盒并迅速放置于铅罐10.4.2.2感生放射性的测量a)打开高纯锗γ能谱仪的铅室；c)打开镉(或铝)盒，使用洁净的平头非磁性镊子从镉(或铝)盒中取出单片活化箔，并放置于高纯锗γ能谱仪的样品支架中心。关闭镉(或铝)盒，并将其迅速放置于铅罐内；d)关闭高纯锗γ能谱仪的铅室；fa——死时间修正系数；a)利用公式(3)或公式(4)计算得到活化箔的单核反应率R;b)利用公式(5)计算超热中子注量率Φepi。1)对微型LiCAF探测器在各测量点的计数率(或相同时间内的总计数)以最大计数率(或3)利用公式(3)或公式(4)计算得到各活化箔的单核反应率；a)方法一测量数据的处理：2)分别对水平和垂直两个方向上各测量点的中子注量率进行拟合，得到25mm和50mm深b)方法二测量数据的处理：3)利用公式(3)或公式(4)计算得到各活化箔的单核反应率；5)根据各测量点的中子注量率对相对分布曲线进行调整，分别得到25mm和50mm深度平a)对微型LiCAF探测器在各测量点的计数率(或相同时间内的总计数)以最大计数率(或相同时间内的最大总计数)进行归一化处理；b)对归一化结果进行拟合，得到治疗束出射方向中心轴上的中子分布曲线。中子能谱测量数据的处理方法如下：a)利用公式(3)或公式(4)计算得到各活化箔的单核反应率R;b)基于各活化箔的单核反应率，运用解谱程序进行解谱，得到中子能谱。a)活化箔称量的不确定度；b)特征γ射线全能峰计数的不确定度；f)修正系数的不确定度。注：超热中子注量率的测量不确定度评定方法见附录D。c)曲线拟合的不确定度。b)特征γ射线全能峰计数的不确定度；f)反应截面的不确定度；g)曲线拟合的不确定度；h)修正系数的不确定度。b)曲线拟合的不确定度。a)活化箔称量的不确定度；b)特征γ射线全能峰计数的不确定度；c)高纯锗γ能谱仪探测效率的不确定度；d)活化箔中靶核素质量分数的不确定度；g)修正系数的不确定度。测量报告应至少给出：b)设备名称及编号；c)仪器设备检定校准信息；e)所使用的标准(包括发布或出版年号);f)所使用的方法(如果所使用的标准中包含几个方法);h)观察到的异常现象；数据管理要求如下：a)应及时、如实记录数据(无论数据是否符合实验预期均应如实记录),确保记录的原始性。手b)所有数据应归档和备份，宜以电子、纸质等多种形式相结合的方式留存。标引序号说明：2—准直器；3一超热中子探测器；4—超热中子探测器支架；5—治疗床。水模体内中子空间分布的测量布局测量时，水模体前表面与治疗头出束口平面重合，水模体中心轴与治疗束中心轴重合，如图B.1所标引序号说明：3—水模体内25mm深度平面；4—水模体内50mm深度平面；5—水模体；6—治疗床。图B.1水模体内中子空间分布的测量布局示意图半衰期活化箔组宜采用如图C.1所示的摆放顺序叠放于镉(或铝)盒中。标引序号说明：7—铜铝合金箔；8—钪箔；9—镉(或铝)盒。测量时，镉(或铝)盒前表面与治疗头出束口平面重合，活化箔组中心轴与治疗束中心轴重合，如标引序号说明：2—准直器；3—内含活化箔组的镉(或铝)盒。图C.2中子能谱的测量布局示意图(资料性)以AB-BNCT系统治疗束超热中子注量率的测量为例，给出测量结果不确定度的评定方法。D.2测量模型当辐照过程中AB-BNCT系统加速器的束流强度波动不大于1.5%时，超热中子注量率中epi的测量模型可由公式(2)、(3)、(5)得到，见公式(D.1)。N特征γ射线的全能峰计数；fa—死时间修正系数；ε——高纯锗γ能谱仪对特征γ射线的探测效率；Iy——特征γ射线的分支比；fg—几何因子修正系数；tm—特征γ射线的测量时间。D.3测量不确定度的来源分类与评定方法D.3.1标准不确定度的A类评定方法如下：a)活化箔称量引入的相对标准不确定度；由活化箔称量引入的相对标准不确定度采用A类方法评定。首先利用公式(D.2)和(D.3)计算活m——活化箔的平均质量；m;——第j次称量的结果。 …X—活化箔的称量次数；m;——第j次称量的结果；m—活化箔的平均质量。其次利用公式(D.4)计算得到活化箔称量引入的相对标准不确定度。X——活化箔的称量次数。由特征γ射线全能峰计数引入的相对标准不确定度采用A类方法评定。特征γ射线全能峰计数引入的相对标准不确定度主要来源于高纯锗γ能谱仪计数(服从泊松分布)的统计涨落，利用公式(D.5)urel(N)特征γ射线全能峰计数引入的相对标准不确定度；N特征γ射线的全能峰计数。D.3.2标准不确定度的B类评定方法如由超热中子探测器响应引入的相对标准不确定度采用B类方法评定。相对标准不确定度主要来源于蒙特卡罗模拟的统计涨落以及核反应截面的不确定度，结合历史经验数据进行评估：假设超热中子探测器响应的最大相对偏差为±x%,对应的区间半宽度a为x%,且可能urel(m)——超热中子探测器响应引入的相对标准不确定度；k——包含因子，通常取k=√3。b)高纯锗γ能谱仪探测效率引入的相对标准不确定度；由高纯锗γ能谱仪探测效率引入的相对标准不确定度采用B类方法评定。高纯锗γ能谱仪探测效率引入的相对标准不确定度依据法定计量机构出具的校准证书进行评定，利用公式(D.7)计算。…urel(e)——高纯锗γ能谱仪探测效率引入的相对标准不确定度；由活化箔中靶核素质量分数引入的相对标准不确定度采用B类方法评定。数引入的相对标准不确定度优先依据活化箔检测报告给出的不确定度，利用公式(D.7)计算。若无法最大相对偏差为±y%,对应的区间半宽度a为y%,且可能值在该区间内服从均匀分布，利用公式d)修正系数引入的相对标准不确定度；在测量AB-BNCT系统治疗束超热中子注量率时引入的修正系数包括：自吸收修正系数间修正系数fa、级联符合修正系数fc以及几何因子修正系数fg。由修正系数引入的度均采用B类方法评定。修正系数通常由蒙特卡罗模拟程序或相关计算软件获取，不确定度主要来源确定度结合历史经验数据进行评估：假设修正系数的最大相对偏差为±z%,对应的区间半宽度a为k——包含因子，通常取k=√3。对标准不确定度Urel(fs)、Urel(fa)、rel(fe)、Urel(fg)均利用公式(D.9)进行评定。在测量AB-