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Parametri dosimetrici caratterizzanti i rivelatori a diamante CVD per la dosimetria di fasci radioterapici

Informazioni tesi

  Autore: Gerardina Stimato
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Angelo Piermattei
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 146

Questo lavoro di tesi si inserisce nell’ambito di un lavoro di ricerca, sviluppato presso i laboratori di Fisica dell’Università Cattolica del S. C. di Roma, finanziato dalla Comunità Europea e relativo alla caratterizzazione dosimetrica di rivelatori a diamante sintetico ottenuti con la tecnica CVD (‘‘Chemical Vapor Deposition’’) per misure di fasci radioterapici.
Le tecniche radioterapiche più avanzate utilizzano fasci di fotoni, elettroni e protoni modulati in termini di dimensioni, intensità e/o energia. La dosimetria di questi fasci, che presentano alti gradienti di dose, comporta l’impiego di rivelatori di piccole dimensioni, come i rivelatori a stato solido. Tali rivelatori, se realizzati con materiali che presentano parametri di interazione radiazione-materia simili a quelli dell’acqua, offrono una risposta dosimetrica accurata. Un candidato ideale è il rivelatore a diamante, date le sue piccole dimensioni e, quindi, l’alta risoluzione spaziale, l’elevata risposta per unità di dose, l’indipendenza della risposta dall’energia del fascio di radiazioni, l’alta resistenza al danneggiamento provocato dalla radiazione, la buona stabilità alle variazioni di temperatura e la buona risoluzione temporale. Lo scopo del progetto è quello di valutare la possibilità di impiegare film policristallini di diamante sintetico CVD per realizzare un rivelatore per le radiazioni ionizzanti usate in radioterapia.
Il lavoro ha riguardato misure di caratterizzazione dosimetrica di due rivelatori a diamante sintetico, studiando parametri come: la riproducibilità del segnale, la stabilizzazione del segnale mediante preirraggiamento (effetto Priming), il rapporto segnale-rumore, l’efficienza di raccolta di carica, la dipendenza della risposta dalla dose e dal rateo di dose, il segnale in funzione della profondità in acqua, delle dimensioni del fascio di radiazioni e lungo assi ortogonali all’asse centrale del fascio, la dipendenza dall’energia e dall’angolo di incidenza del fascio di radiazioni.
I parametri dosimetrici dei prototipi di rivelatore a diamante CVD sono stati confrontati con i risultati ottenuti con un rivelatore a diamante naturale commercializzato dalla PTW e con una camera a ionizzazione di riferimento. Si è giunti alla conclusione che entrambi i campioni posseggono le caratteristiche di un dosimetro acqua equivalente, anche se alcuni parametri come la linearità con il rateo di dose e l’efficienza di raccolta di carica devono essere migliorati prima di poter avviare una realizzazione industriale del rivelatore.

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Introduzione Uno dei ruoli importanti della Fisica delle radiazioni in campo medico e` quello della taratura, in termini di dose(1) in acqua, delle sorgenti di radia- zioni ionizzanti utilizzate in radioterapia per la cura delle neoplasie. Le radia- zioni ionizzanti sono utilizzate in campo oncologico per la loro capacita` di danneggiare il DNA delle cellule, bloccandone la proliferazione e causandone la necrosi proporzionalmente alla dose assorbita. Durante il trattamento, gli organi sani in prossimita` del volume bersaglio vengono irraggiati, seppure 1Si definisce dose assorbita in un certo volume di massa dm il rapporto tra l’energia media dε, ceduta dalla radiazione al volume di massa dm, e l’elemento di massa stesso: D = dε dm L’energia ceduta in un certo volume e` data dalla quantita`: ε = Rin −Rout + ∑ Q dove Rin e` la somma delle energie (escluse quelle di quiete) di tutte le particelle diretta- mente ed indirettamente ionizzanti che entrano nel volume considerato, Rout e` la somma delle energie (escluse quelle di quiete) di tutte le particelle direttamente ed indirettamente ionizzanti che escono dal volume considerato e ∑Q e` la somma di tutte le energie liberate, diminuita della somma di tutte le energie consumate in ogni trasformazione di nuclei e particelle elementari avvenuta in tale volume. L’unita` di misura della dose nel S.I. e` il gray (Gy): 1 Gy = 1 J ·Kg−1 equivalente a 102 rad (vecchia unita` di misura della dose: 1 rad = 102 erg·g−1).

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Parole chiave

diamante
dosimetria
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