瞬發Gamma射線光譜在同步加速器設施中驗證碳-12的絕對射程

2021-01-16 新瑞陽光

德國海德堡癌症研究中心（DKFZ）的Dal Bello Riccardo等作者於2020年5月發表了一篇名為《瞬發Gamma射線光譜在同步加速器設施中驗證碳-12的絕對射程》的文章。以下是文章摘要部分：

物理射程的不確定性限制了帶電粒子治療的潛力的充分挖掘。在本項工作中，我們面臨的問題是測量靶的絕對布拉格峰位置。

我們在海德堡離子治療中心研究了以下加速的離子：質子、氦-4，碳-12和氧-16。原始碳-12離子的殘留射程與瞬發γ射線的能譜有關。針對回旋加速器加速質子，證明了瞬發γ能譜的驗證方法；針對同步加速器加速重離子，首次開發了驗證射程的方法。我們開發了一個探測器系統，包括（i）基於溴化鈰和鉍鍺氧化物閃爍晶體的光譜單元；（ii）基於閃爍光纖陣列的光束觸發器，和（III）基於FlashADC的數據採集系統。

我們在兩個不同的場景中測試系統。在第一系列的實驗中，針對不同的靶，我們在四種離子存在的情況下，在寬γ能譜上檢測並識別出19條獨立的譜線，包括一個帶有鈦插入物的水靶。在第二個系列的實驗中，我們介紹了一個準直器，旨在將光譜信息與原始粒子的射程聯繫起來。我們對碳-12束流進行了廣泛測量，並在實驗裝置中證明了其布拉格峰位置測量的亞毫米精度。我們對質子、氦-4和氧-16引起的γ射線在Bragg峰位置上下遊的能譜和時間譜特徵進行了研究。分析末尾我們外推了所需的未來技術發展，以實現單次物理劑量給予時[方法：見正文]2毫米精度的射程驗證。


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