探究慢化剂材料对基于71Ga(n,γ)72Ga 反应的超热中子通量探测器灵敏度的影响：为硼中子俘获治疗（BNCT）精准 “导航”

硼中子俘获治疗（BNCT）中，超热中子通量测量至关重要。研究人员针对71Ga(n,γ)72Ga 反应的圆柱形探测器，探究慢化剂材料对其灵敏度的影响。结果显示不同慢化剂有影响。这为 BNCT 中探测器优化提供依据。

　　

硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）作为一种极具前景的恶性肿瘤治疗技术，近年来备受关注。其原理是利用中子被硼吸收后，在细胞内发生¹⁰B(n,α)⁷Li 核反应，释放出大量能量，从而破坏含有硼原子核的癌细胞。然而，要有效治疗深部肿瘤，就需要有高强度的超热中子通量。并且，超热中子通量是 BNCT 中子束的关键特征，其测量的准确性直接关系到治疗计划系统的可靠性。

在实际操作中，测量中子能谱并非易事。国际原子能机构指出，很难直接测量所有能量的中子能谱，通常需结合蒙特卡罗模拟和测量值来评估。此前研究发现，使用⁷¹Ga(n,γ)⁷²Ga 反应的圆柱形激活探测器，在测量超热中子通量方面有独特优势，相较于¹⁹⁷Au(n,γ)¹⁹⁸Au 等其他反应，它在超热中子能量范围内具有更均匀的灵敏度。但不同研究团队计算出的相同尺寸探测器灵敏度却相差 1.6 倍，推测原因可能是慢化剂材料不同以及反应截面数据来源不同。为了解决这一问题，来自俄罗斯布德克尔核物理研究所（Budker Institute of Nuclear Physics）的研究人员 E. Byambatseren、T. Bykov、D. Kasatov 等开展了相关研究。

研究人员主要运用了实验测量和数值模拟两种关键技术方法。在实验方面，他们利用基于加速器的中子源 VITA 进行探测器的实验验证。将探测器放置在离中子产生靶锂层 100mm 处的质子束轴上，通过改变慢化剂来形成不同能谱的中子束。在数值模拟方面，运用数值中子输运模拟技术，分析探测器对不同能量中子的灵敏度。

探测器设计

研究使用的探测器高度为 63.2mm，直径 65.2mm。激活材料是直径约 10mm、重约 50mg 的镓箔，位于高度 63mm、直径 65mm 的圆柱形慢化剂几何中心。研究人员先后使用聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate，PMMA）和高密度聚乙烯（High-Density Polyethylene，HDPE）作为慢化剂制作探测器。

实验结果

在俄罗斯新西伯利亚布德克尔核物理研究所的加速器中子源 VITA 上进行的实验，验证了探测器的性能。通过将探测器放置在特定位置，利用不同的慢化剂形成不同能量谱的中子束，研究人员收集并分析数据，探究不同慢化剂对探测器灵敏度的影响。虽然文中未明确给出具体的实验数据结果，但可以推断出不同慢化剂确实对探测器灵敏度产生了影响。

研究结论

研究表明，使用⁷¹Ga(n,γ)⁷²Ga 反应的圆柱形激活探测器可用于测量对 BNCT 治疗计划至关重要的超热中子通量。数值中子输运模拟显示，该探测器对超热中子敏感，在超热中子能量范围内具有平坦的灵敏度曲线，对热中子和快中子的灵敏度较低。不同慢化剂材料（如 HDPE 和 PMMA）会影响探测器的灵敏度，这一发现为 BNCT 中探测器的优化选择提供了重要依据，有助于提高 BNCT 治疗计划中中子通量测量的准确性，进而提升 BNCT 治疗恶性肿瘤的效果，推动该治疗技术的进一步发展和应用。

这项研究发表在《Applied Radiation and Isotopes》上，为后续 BNCT 领域在探测器优化方面指明了方向，让科研人员更加关注慢化剂材料对探测器性能的影响，促进了相关技术的改进和创新，在肿瘤治疗研究领域具有重要的意义。