МЕТАЛЕВІ МІКРОДЕТЕКТОРИ ДЛЯ їх зображення в реальному часі ПросторовО фракціонОВАНИХ пучків заряджених частинок та гама-квантів

 

О.С Ковальчук¹, В.М. Пугач¹, В.М. Міліція¹,

Д.І. Сторожик¹, В.О. Кива¹, О.А. Федорович¹

¹ Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

 

Металеві мікродетектори (ММД) – це позиційно-чутливі детектори іонізуючого випромінювання товщиною 1 мікрометр з надзвичайно високою радіаційною стійкістю. В Інституті Ядерних Досліджень (ІЯД НАНУ) розроблені вимірювальні системи на їх основі для онлайн моніторингу просторового розподілу потоків заряджених частинок та синхротронного випромінювання, зокрема для визначення положення і профілю пучків таких частинок на прискорювачах або синхротронах.

Лабораторні дослідження з пучками синхротронного випромінювання та клінічні застосування фракціонованих пучків гама-променів продемонстрували перспективність такого напрямку робіт. Фракціонування дозволяє суттєво збільшити локальні дози в області пухлин, забезпечивши при цьому толерантні дози для здорових тканин. Крім того, застосування високо енергетичних (декілька сотень МеВ на нуклон) пучків іонів розглядається як перспективний напрям для підвищення терапевтичного ефекту за рахунок локалізації дози та високої біологічної ефективності в порівнянні з звичайною рентгенотерапією. Головним технічним завданням просторово-фракціонованої терапії є формування дозового поля з максимальним співвідношенням пікової дози до дози в захищених коліматором здорових частин тіла (Peak-to-Valley-Dose-Ratio, PVDR). При цьому очікується найбільш ефективна рекреація уражених раковою пухлиною частин тіла.

Дозиметрія в просторово-фракціонованій терапії є складним завданням через необхідність високої просторової роздільної здатності, а також через високі дози. До сих пір жоден досконалий детектор, здатний впоратися з усіма особливостями просторово-фракціонованої терапії не був побудований. ММД, розроблені в ІЯД, можуть стати відповідними пристроями для цієї мети, забезпечуючи найвищу радіаційну стійкість та вимір просторового розподілу інтенсивності випромінювання в реальному часі.

Для тестування принципів формування багато-пучкових структур адронних пучків та детекторних систем для вимірювання просторового розподілу їх інтенсивності було виготовлено 2 типа коліматорів: щілинні та матричні.

 Ведеться розробка детекторизованого фантому на базі металевих мікро-детекторів для дослідження розподілу дози на різній глибині фантому. Наразі виготовлено прототип детекторного модуля на базі ММД128 (128 стріпів, 110 мкм крок) та системи зчитування XDAS (Sense-Tech, UK).

 

Робота виконувалась в рамках діяльності Міжнародної асоційованої лабораторії LIA IDEATE із залученням частини коштів за проектом УНТЦ P9903.