Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Многофункциональная ионизационная камера и ее электронный тракт для применения на медицинском ускорителе «Прометеуc»

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-3-229-240

Аннотация

Актуальным является применение новых видов детекторов  для подготовки ускорителя к сеансу протонной терапии. В статье описывается предлагаемая новая многофункциональная ионизационная камера(МИК) предназначенная для измерения дозных профилей при работе ускорителя в режиме сканирующего “карандашного пучка”. Цифровой детектор получения изображений(ЦДПИ) с тканеэквивалентным водным фантомом применяется для калибровки ускорителя перед сеансом лучевой терапии. В статье описывается его  применение на пучке протонного ускорителя работающего в режиме дробления пучка на споты при режиме сканирующего пучка. Детектор ЦДПИ позволяет за несколько импульсов ускорителя в режиме on-line увидеть, как энерговыделение каждого спота  распределяется по области облучаемой мишени. В этом и заключается фактически калибровка ускорителя перед сеансом протонной терапии.  В статье предлагается использовать МИК в процессе проведения сеанса протонной терапии - МИК устанавливается непосредственно перед пациентом.   Камера МИК содержит в себе две ионизационные камеры работающие одновременно это падовая камера(ПК) работающая на газе или “теплой жидкости” и стриповая ионизационная камера работающая на газе (СК). Предлагается использование МИК, который будет применяться на ускорителе «Прометеус» при режиме работы методом активного сканирования «карандашным» протонным пучком.  Применение  работы МИК предназначено для контроля пучка в процессе  облучения «мишени» у пациента в процессе сеанса протонной терапии. В случае нарушения запланированного режима работы ускорителя и выхода пучка за заранее заданные перед сеансом параметры система обнаружения отклонений(СКОО) отключит ускоритель. Описывается устройство считывающей электроники(СЭ) камеры МИК и СКОО. Данный предлагаемый детектор включающий камеру МИК и СКОО и обслуживающую его считывающую электронику(СЭ)  позволит повысить качество подведения терапевтического пучка, благодаря точному знанию поглощенной дозы подводимой сканирующим пучком к каждому споту облучаемой мишени, и поэтому формируемое поле распределения высокой дозы будет соответствовать облучаемому объему у пациента и повысит конформность облучения. Падовая камера ПК входящая в МИК  сконструирована на «теплой жидкости» (либо на газе) и представляет собой высокоточную ионизационную камеру с координатной чувствительностью по ширине облучаемой мишени. Стриповая камера СК входящая в МИК работает на газе и контролирует направление падающего пучка на данный спот в мишени. Разработан  вариант исполнения зарядовочувствительного предусилителя (ЗЧПУ) и системы СЭ предназначенной для экспериментальной проверки прототипа МИК.

Об авторе

В. В. Сиксин
Физический институт им. П.Н.Лебедева, РАН
Россия
Сиксин Виктор Валентинович


Список литературы

1. Сиксин В. В. Пути совершенствования детектора ДТеТ // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2018. Т. 45, № 12. C. 78—82.

2. Сиксин В. В. Измерение профилей пиков Брэгга детектором ДТеТ // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2019. Т. 46, № 2. С. 47—52.

3. Сиксин В. В. Пилотная установка по очистке «теплой жидкости» тетраметилсилана и проведения «неускорительных экспериментов» // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2019. Т. 22, № 2. С. 118—127. DOI: 10.17073/1609-3577-2019-2-118-127

4. Pyramid Technical Consultants, Inc. URL: www.ptcusa.com

5. Сиксин В. В. Детектор на «теплой жидкости» для измерения дозных профилей от ионизирующих излучений // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2019. Т. 22, № 3. C. 228—236. DOI: 10.17073/1609-3577-2019-3-228-236

6. Дорохов Д. В., Купер Э. А. Система измерения тока ионизационной камеры в экспериментах с синхротронным излучением // Автометрия. 2015. Т. 51, № 1. С. 92—98.

7. Сиксин В. В. Импульсный рентгеновский источник (ИРИ) для калибровки микродозиметров на «теплых жидкостях» и тестирования детекторов телевизионного типа // Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. 2018. Т. 45, № 7. С. 9—16.

8. Патент 1338154 (SU). Способ контроля параметров пучка в процессе протонной терапии / Е. А. Дамаскинский, Д. Л. Карлин, О. Е. Прокофьев, В. С. Самсоненков, 1988.

9. Патент 2684567 (РФ). Способ реконструктивного дозиметрического контроля в протонной терапии сканирующим лучом / A. Е. Чернуха, О. Г. Лепилина, С. Е. Ульяненко и др., 2018.

10. Патент 2704012 (РФ). Способ авторегулирования и стабилизации интенсивности синхроциклотрона при протонно-лучевом облучении больных и устройство для его осуществления / Е. М. Иванов, В. И. Максимов, Г.Ф. Михеев, 2019.

11. PTW. The Dosimetry Company: OCTAVIUS Detector 1500XDR. URL: https://www.ptwdosimetry.com/en/products/octavius-detector-1500xdr/

12. Кудашкин И. В. Разработка и создание устройств систем диагностики и мониторирования внутренних и выведенных пучков ускорителя нуклотрон: дис. …канд. физ.-мат. наук. М., 2015. 88 с.

13. Балдин А. А., Берлев А. И., Кудашкин И. В., Федоров А. Н. Детектор на основе микроканальных пластин для контроля пространственно-временных характеристик циркулирующего пучка нуклотрона. // Письма в ЭЧАЯ. 2014. Т. 11, № 2. С. 209—218. URL: http://www1.jinr.ru/Pepan_letters/panl_2014_2/09_bal.pdf

14. Baldin A., Feofilov G., Gavrilov Yu., Tsvinev A., Valiev F. Proposals for a new type of microchannel-plate-based vertex detector // Nucl. Instr. Meth. A. 1992. V. 323, Iss. 1–2. P. 439—444. DOI: 10.1016/0168-9002(92)90329-3

15. Бутенко А. В. Ускорение пучков тяжелых ионов c массовым числом более 100 в сверхпроводящем синхротроне нуклотрон: дисс. … канд. техн. наук. Дубна: ОИЯИ, 2012. 101 с.

16. Barnes P. G., Cross G. M., Drumm B. S., Fisher S. A., Payne S. J., Pertica A., Wilcox C. C. A micro-channel plate based gas ionization profile monitor with shaping field electrodes for the ISIS H-injector // Proc. IPAC. San Sebastián, Spain, 2011. URL: https://accelconf.web.cern.ch/IPAC2011/papers/tupc147.pdf

17. Connolly R., Fite J., Jao S., Tepikian S., Trabocchi C. Residual-gas-ionization beam profile monitors in RHIC // Proc. BIW10. Santa Fe (New Mexico, US), 2010. URL: https://accelconf.web.cern.ch/BIW2010/papers/tupsm010.pdf

18. Teterev Yu. G., Kaminski G., Huong P. T., Kozik E. Ionization beam profile monitor for operation under hard environmental conditions // Nucl. Phys. Atomic Energy. 2011. V. 12, N 1. P. 98—103.

19. Quinteros T., DeWitt D. R., Paál A., Schuch, R. Three-dimensional ion beam-profile monitor for storage rings // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 1996. V. 378, Iss. 1–2. P. 35—39. DOI: 10.1016/0168-9002(96)00278-1

20. Международные практические рекомендации по дозиметрии, основанные на эталонах единицы поглощенной дозы в воде. При поддержке IAEA, WHO, PAHO и ESTRO // Серия технических докладов № 398. Вена: Международное агентство по Атомной энергии, 2004. URL: https://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf/trs398r_web.pdf


Для цитирования:


Сиксин В.В. Многофункциональная ионизационная камера и ее электронный тракт для применения на медицинском ускорителе «Прометеуc». Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2020;23(3):229-240. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-3-229-240

Просмотров: 46


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)