Pisa, 25 Settembre 2014 100° Congresso Nazionale SIF Pisa, 22-26 Settembre 2014 Primi test su...
-
Upload
ciro-berardi -
Category
Documents
-
view
218 -
download
5
Transcript of Pisa, 25 Settembre 2014 100° Congresso Nazionale SIF Pisa, 22-26 Settembre 2014 Primi test su...
Pisa, 25 Settembre 2014
100° Congresso Nazionale SIF
Pisa, 22-26 Settembre 2014
Primi test su rivelatore a gas a micro pattern
per applicazioni in protonterapia
Ampollini A .3, Basile E.1, Carloni A.1, Carpanese M.3,Castelluccio D.M.2, Cisbani E.1,
Colilli S.1, De Angelis G.1, Frullani S.1, Ghio F.1, Giuliani F.1, Gricia M.1, Lucentini M.1,
Notaro C.1, Picardi L.3, Santavenere F.1, Spurio A.1,Vacca G.1, Vadrucci M.3
(1) Istituto Superiore di Sanità (ISS) - Roma -Dipartimento Tecnologie e Salute
(2) ENEA - Istituto di Radioprotezione - Monte Cuccolino - Bologna
(3) ENEA - Unità Tecnica Sviluppo di Applicazioni delle Radiazioni - Frascati
Progetto finanziato da FILAS-Regione Lazio
1
Pisa, 25 Settembre 2014
Slide su adron terapia
Picco di Brag (magari fai vedere lo sviluppo bidimensionale) e precisa che il picco diventa sharp quando si sommano piu’ particelle
Pisa, 25 Settembre 2014
Proton terapia con LINAC:il progetto TOP-IMPLART
TOP-IMPLART (Terapia Oncologica con Protoni - Intensity Modulated Proton Linear
Accelerator for Therapy): sistema innovativo basato, per la prima volta, su un acceleratore
lineare; installazione prevista presso l’ospedale IFO-Regina Elena.
Collaborazione: ENEA + ISS + IFO + Private Companies
Fondi: ISS (<2002), Sparkle (2007-2009), Regione Lazio (>2009)
7 MeV7 MeV 147 MeV147 MeV47 MeV47 MeV 237MeV237MeV
Head-NeckTumors
Head-NeckTumors
In vitro and AnimalRadiobiology
In vitro and AnimalRadiobiology
In vitroRadiobiology
In vitroRadiobiology
17 MeV17 MeV Deep TumorDeep Tumor
3
Pisa, 25 Settembre 2014
Monitor del rilascio di dose
requisiti e specifiche in TOP-IMPLART LINAC Il monitor del fascio deve provvedere:
Misure di posizione, profilo, direzione e
intensità in real-time per ogni impulso
Informazioni di retroazione per correggere
piccole deviazioni dal piano di trattamento
Shutdown automatico in caso di almeno un
parametro fuori dall’intervallo di accetazione
Alta affidabilità
Pulsed beam characteristics Beam monitor system specifications
Energy in the range
Beam cross section
Beam current
Average current:
Pulse period
Pulse frequency
(fast dose repainting)
130-250 MeV
1-10 mm
0.1-10 μA
3.5 nA
1-3.5 μs
10-100 Hz
Light compact chamber
Good spatial resolution ( ~1/10 mm) MPGD
Wide dynamic range (104 at least)
Good sensitivity (~100 fC)
Zero dead time (or near zero)
Rapid response ( < 1ms)
Typical number of channels: few 100
DedicatedElectronics
TOP-IMPLART LINAC scanning attivo (3+1D) in:
Intensita (rilascio istantaneo di dose)
Energia (profondità/Z)
Posizione trasversa (X/Y)
Permette terapia altamente conformazionale
Richiesto monitor dei parametri di fascio molto
accurato e a livello di singolo impulso
4
Pisa, 25 Settembre 2014
The chamber operates in ionization region and has the following characteristics:
GAP between anode and cathode: 2mm
Anode and cathode ACTIVE AREA: 7x7cm2
ANODE: Al (5μm)
CATHODE: Kapton (50 μm) with PADs in Cu
(15 μm) on the beam incidence side and
STRIPs in Cu (15 μm) on the other side
PITCH: 875 μm (final version 400 mm)
Gap between pad: 120 μm
CHANNELS: 80 x 80
BIAS: 300 V
WET: 0.017 cm
Camera a ionizzazione peril monitor del fascio TOP-IMPLART
Foil produced by R. De Oliveira at TS-DEM, CERN
The TOP-IMPLART monitor system is based on 2D segmented ionization chamber driven
by a dedicated front end electronics, with a dual range logic
5
Pisa, 25 Settembre 2014
Chamber assembly and the final system
no glue; o-ring for gas tightness
ReadoutElectronics
Pisa, 25 Settembre 2014
Basata su amplificatore di trans-impedenza
(Carica/Tensione) con capacità di “sample and
hold” in retroazione.
L’amplificatore adatta automaticamente il
guadagno alla quantità di carica in ingresso.
Quando la tensione sulla capacità supera una
soglia di riferimento viene connessa in parallelo
una capacità più grande.
Tale semplice logica può essere replicata
L’elettronica prototipo è composta da schede di
front-end a 16 canali, collegate in cascata
attraverso backplane passivo
Elettronica di readout con amplificatore multi-guadagno
7
Pisa, 25 Settembre 2014
Readout electronics test: Dual Regime performance
8
Input dynamic range larger than 104 (from about 2 pC to tens of nC) Relative sensitivity less than 3% (minimum absolute sensitivity of 70 fC)
Range Transition (one bit store this information)
Influence ofcurrent sourceinstability
Pisa, 25 Settembre 2014
Test con fascio di elettroni da 5 MeV
- Configurazione -
9
5 MeVElectron beam
Schema di messa a terra
Vista Frontale: camera + elettronica
@@@@ Metti qualche caratteristica del fascio:Intensità:frequenza impulsi:@@@@La stabilità di fascio non è purtroppo nota con precisione
Pisa, 25 Settembre 2014
Beam on shielded
Beam off
Stabilità e rumore
X and y integral charges
measured with:
beam on and thick Pb
absorber between beam
and chamber (variation
~1%)
beam off (variation <0.5‰)
Noisy environment induced by
radiofrequency / reasonably
under control
Variation ~0.5% Variation <0.5‰
10
Pisa, 25 Settembre 2014
Profilo di fascio
11
X and Y collected charge profile with 6 mm Pb collimator interposed between
beam and chamber. Beam instability is included in RMS.
X and Y charge profiles fitted with: Gaussian + straight line (red line).
Beam profile well reproduced / relative variation within 0.02%Pedestal subtraction not optimized
Pisa, 25 Settembre 2014
Parametri del profilo di fascio verso
Alta Tensione (HV) della camera
12
Intensità (da fit gaussiano) Posizione (da fit gaussiano)
Larghezza (della gaussiana) Fondo / Costante
Fondo / Gradiente Intensità (somma)
Punto di lavoro ῀300 V - Promettente margine di sicurezza prima della saturazione
Pisa, 25 Settembre 2014
Strip X->
Strip Y->
Fenditura Verticale:profilo di fascio verso posizione della fenditura
~2,5 pC/cm2
The beam hits the chamber active zone in correspondence of the vertical slit, causing a peak; the chamber horizontal motion “moves” the peak in x
Px=13 mm Px=18,7 mm Px=24,3 mm Px=28 mm
Px: chamber horizontal position; the chamber moves horizontally with respect to the slit
13
@@@ puoi togliere i plot con RMS I valori sono molto più grandi di quelli della slide 11;Probabilmente causa instabilità fascio ... Ma meglio Capire prima di presentarli @@@
Pisa, 25 Settembre 2014
Dipendenza dall’intensità del fascio
Beam intensity (~110 pC/cm2)
has been passively varied by
interposing Plexiglas plates
between beam exit and
chamber.
The integral charges in X
(black) and in Y (red) are
represented versus 3 plates
thickness.
The exponential fit reproduces
rather well the measured
points
14
Pisa, 25 Settembre 2014
Conclusioni e prossimi sviluppi
• First electron beam tests of the chamber prototype of the dose delivery
monitor show :
o good noise characteristics
o excellent beam profile measurements
o chamber behaves as basically expected with respect to High Voltage,
with promising margin for saturation.
• Further and more accurate characterization tests are in progress
• Tests and characterization under the TOP/IMPLART proton beam (up to 17
MeV) in the coming months
• A new, consolidated version of the chamber and the electronics is under
development (largely based on lesson learned by the presented tests)
15
Pisa, 25 Settembre 2014
GRAZIE PER L'ATTENZIONE
16
Pisa, 25 Settembre 2014
17
Fenditura Verticale: Parametri del profilo di fascio verso posizione della fendituraIntensità (da fit gaussiano) Posizione (da fit gaussiano)
Larghezza (della gaussiana) Fondo / Costante
Fondo / Gradiente Intensità (somma)
@@@ La variazione relativa su l’ampiezza è molto più grandedi 3%Guardando il profilo della slide 11 sembra che RMS<qualche percento.
Come hai valutato l’errore ?@@@