IT202100003275A1

IT202100003275A1 - ACTIVE DETECTOR OF IONIZING RADIATION IN HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON

Info

Publication number: IT202100003275A1
Application number: IT102021000003275A
Authority: IT
Inventors: Mauro Menichelli; Leonello Servoli; Anna Paola Caricato; Cinzia Talamonti; Giuseppe Antonio Pablo Cirrone; Giada Petringa
Original assignee: Instituto Naz Di Fisica Nucleare
Priority date: 2021-02-15
Filing date: 2021-02-15
Publication date: 2022-08-15

Description

Titolo Title

Rivelatore attivo di radiazione ionizzante in silicio amorfo idrogenato Active detector of ionizing radiation in hydrogenated amorphous silicon

Stato dell?Arte State of art

I metodi di monitoraggio dei fasci di radiazione ionizzante sono solitamente di natura invasiva in quanto fermano completamente il fascio. Ne costituiscono alcuni esempi le Faraday cup per la misura di corrente o i rivelatori al quarzo per la forma e l?intensit? relativa; in alternativa, si utilizzano rivelatori di spessore tale da perturbare il fascio stesso come nel caso delle camere proporzionali o a deriva. Methods of monitoring ionizing radiation beams are usually invasive in nature as they completely stop the beam. Examples include the Faraday cup for current measurement or the quartz detectors for the shape and intensity relative; alternatively, detectors of such thickness as to perturb the beam itself are used, as in the case of proportional or drift chambers.

Altre tecniche di monitoraggio del fascio ricorrono a rivelatori di tipo passivo, ovvero delle pellicole, che per? non consentono una misura in tempo reale. Altri strumenti ancora sono rappresentati dalle camere a ionizzazione le quali non danno un profilo spaziale del fascio e dai rivelatori a stato solido che per? sono soggetti a danneggiamento da radiazioni. Other beam monitoring techniques use passive type detectors, i.e. films, which for? they do not allow real-time measurement. Still other instruments are represented by the ionization chambers which do not give a spatial profile of the beam and by the solid state detectors which however? are subject to radiation damage.

La presente invenzione si propone quindi di risolvere i suddetti problemi dello stato dell?arte offrendo un rivelatore di radiazione ionizzante che consenta il monitoraggio del fascio di radiazione in tempo reale senza creare perturbazioni del fascio stesso n? subire danni da esposizione alla radiazione. The present invention therefore proposes to solve the aforementioned problems of the state of the art by offering an ionizing radiation detector which allows monitoring of the radiation beam in real time without creating perturbations of the beam itself nor? suffer damage from exposure to radiation.

Sommario Summary

L?invenzione consiste in un rivelatore di radiazione ionizzante che consente di ricostruire il profilo del fascio in tempo reale in modo non perturbativo. The invention consists of an ionizing radiation detector which allows the beam profile to be reconstructed in real time in a non-perturbative way.

L?invenzione consiste altres? nel procedimento di realizzazione di detto rivelatore nonch? nel metodo di utilizzo dello stesso in accoppiamento con acceleratori di particelle o generatori raggi X. The invention also consists in the manufacturing process of said detector as well as? in the method of use of the same coupled with particle accelerators or X-ray generators.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

In Fig.1 ? mostrata una vista in sezione di un diodo del rivelatore. In Fig.1 ? A sectional view of a detector diode is shown.

In Fig.2 ? mostrata una vista dell?alto della membrana su cui ? realizzata una matrice di diodi. In Fig.2 ? shown a view of? top of the membrane on which ? made an array of diodes.

In Fig.3 ? riportato lo schema del rivelatore accoppiato con il tubo da vuoto di acceleratori di particelle o generatori di raggi X. In Fig.3 ? reported the diagram of the detector coupled with the vacuum tube of particle accelerators or X-ray generators.

Descrizione dettagliata Detailed description

Il rivelatore di radiazione ionizzante, meglio descritto nel seguito, ? compatto e consente il monitoraggio in tempo reale della radiazione che lo attraversa, sia essa un fascio di particelle cariche o un fascio di raggi X. Nel dettaglio, esso misura l?andamento del flusso di radiazione in tempo reale, ? sufficientemente sottile da non perturbare il fascio di radiazione, fornisce informazioni sul profilo del fascio, ? segmentato in una matrice di diodi letti mediante un sistema elettronico di lettura multicanale; inoltre, grazie ai materiali di cui si compone, ? poco soggetto al danno di radiazione. Tale rivelatore, opportunamente calibrato, consente quindi di ricostruire il profilo del fascio in tempo reale in modo non perturbativo e a darne il flusso totale. The ionizing radiation detector, better described below, is compact and allows real-time monitoring of the radiation passing through it, whether it is a beam of charged particles or a beam of X-rays. In detail, it measures the trend of the radiation flux in real time, ? thin enough not to perturb the radiation beam, provides information on the beam profile, ? segmented into a matrix of diodes read by a multi-channel reading electronic system; moreover, thanks to the materials of which it is composed, it is little subject to radiation damage. This detector, suitably calibrated, therefore allows to reconstruct the profile of the beam in real time in a non-perturbative way and to give the total flux.

Ai fini della presente invenzione, per intensit? del fascio di radiazione ionizzante si intende il numero di particelle o fotoni X che attraversano il rivelatore in un secondo per centimetro quadro; tale informazione si ottiene facendo la somma di tutti i segnali generati dalla matrice di diodi interessati dall?attraversamento della radiazione ed applicando la opportuna funzione di calibrazione ottenuta tramite l?esposizione preventiva a fasci noti. For the purposes of the present invention, for intensity? of ionizing radiation beam is meant the number of particles or photons X which pass through the detector in one second per square centimetre; this information is obtained by adding up all the signals generated by the diode matrix involved in the crossing of the radiation and applying the appropriate calibration function obtained through prior exposure to known beams.

Ai fini della presente invenzione, per profilo spaziale si intende la distribuzione delle intensit? di radiazione nell?elemento infinitesimo di superficie del rivelatore attraversato dalla radiazione; tale informazione si ottiene mediante elaborazione dei segnali provenienti dai singoli diodi facenti parte della matrice. For the purposes of the present invention, by spatial profile is meant the distribution of the intensities? of radiation in the infinitesimal surface element of the detector crossed by the radiation; this information is obtained by processing the signals coming from the single diodes forming part of the matrix.

Il rivelatore dell?invenzione trova applicazione accoppiato con acceleratori di particelle o generatori di raggi X. Nello specifico, esso si accoppia a detti apparati in corrispondenza dell?interfaccia vuoto/aria che, a titolo esemplificativo, coincide con la sezione per l?estrazione in aria della radiazione. The detector of the invention finds application coupled with particle accelerators or X-ray generators. Specifically, it is coupled to said apparatuses at the vacuum/air interface which, by way of example, coincides with the section for the extraction in radiation air.

La sezione di tali apparati atta all?estrazione in aria della radiazione ? generalmente chiusa mediante membrane fissate al resto dell?apparato per mezzo di flange. Nella direzione di propagazione del fascio, successivamente alla flangia che supporta la membrana di cui sopra, possono essere posti pazienti da sottoporre a trattamento radioterapico, che sia adroterapia o radioterapia convenzionale. Dette membrane sono comunemente realizzate con un materiale passivo a basso Z come i composti del carbonio, le leghe di berillio o altri ancora. The section of these devices suitable for the extraction of radiation into the air? generally closed by membranes fixed to the rest of the apparatus by means of flanges. In the direction of propagation of the beam, after the flange which supports the above membrane, patients can be placed to undergo radiotherapy treatment, whether it is hadrontherapy or conventional radiotherapy. Said membranes are commonly made with a low Z passive material such as carbon compounds, beryllium alloys or others.

Pertanto, il rivelatore di radiazione ionizzante per acceleratori di particelle o tubi a raggi X aventi una linea di fascio in vuoto con una sezione per l?estrazione in aria della radiazione comprende: Thus, the ionizing radiation detector for particle accelerators or X-ray tubes having a vacuum beamline with a section for extracting radiation into air comprises:

- una struttura meccanica 1 atta all?accoppiamento del rivelatore alla sezione per l?estrazione in aria della radiazione mediante mezzi di fissaggio; - a mechanical structure 1 suitable for coupling the detector to the section for extracting the radiation into the air by means of fixing means;

- una membrana 2 realizzata in poliammide o materiale analogo montata su detta struttura meccanica in modo tale da consentire attraverso di essa il passaggio delle particelle in uscita dal tubo da vuoto dell?acceleratore; - a membrane 2 made of polyamide or similar material mounted on said mechanical structure in such a way as to allow the passage of the particles leaving the vacuum tube of the accelerator through it;

- una matrice di diodi di tipo n-i-p realizzata mediante deposizione di Silicio Amorfo Idrogenato in corrispondenza della membrana 2; - a diode matrix of the n-i-p type made by deposition of Hydrogenated Amorphous Silicon at the membrane 2;

- almeno una regione 4 della membrana atta alla connessione, tramite deposizione di metalli, con un sistema elettronico di lettura del segnale generato dalla matrice di diodi al passaggio della radiazione. - at least one region 4 of the membrane suitable for connection, by means of metal deposition, with an electronic system for reading the signal generated by the diode matrix as the radiation passes.

La struttura meccanica 1 atta all?accoppiamento del rivelatore alla sezione per l?estrazione in aria della radiazione mediante mezzi di fissaggio 3 ? realizzata in teflon o altro materiale da vuoto come per esempio acciaio o alluminio. The mechanical structure 1 suitable for coupling the detector to the section for extracting the radiation into the air by means of fixing means 3 ? made of Teflon or other vacuum material such as steel or aluminum.

La figura 3 mostra il rivelatore dell?invenzione accoppiato alla porzione terminale di un tubo da vuoto. La struttura meccanica 1 mostrata in figura come esempio realizzativo si compone di due unit? 1 e 1? di cui la prima 1 ? fissata al tubo da vuoto mentre la seconda 1? si accoppia alla prima fissando cos? la membrana 2 in corrispondenza dell?interfaccia vuoto/aria. Figure 3 shows the detector of the invention coupled to the end portion of a vacuum tube. The mechanical structure 1 shown in the figure as an embodiment consists of two units? 1 and 1? of which the first 1 ? fixed to the vacuum tube while the second 1? mates with the first by fixing cos? the membrane 2 at the vacuum/air interface.

Le dimensioni della struttura meccanica 1 possono variare cos? come la forma che pu? essere circolare, quadrata o di geometrie differenti da queste. Can the dimensions of the mechanical structure 1 vary as follows? as the form that can? be circular, square or of different geometries from these.

In una realizzazione dell?invenzione i mezzi di fissaggio 3 sono rappresentati da bulloni tuttavia soluzioni alternative ricadono nell?ambito dell?invenzione. In one embodiment of the invention the fastening means 3 are represented by bolts however alternative solutions fall within the scope of the invention.

Con riferimento alla membrana, i materiali utilizzabili in alternativa o in combinazione alla poliammide sono i seguenti: PEN (Polietilene naftalato), PET (Polietilene tereftalato), PI (Poliimmide). With reference to the membrane, the materials that can be used alternatively or in combination with polyamide are the following: PEN (Polyethylene naphthalate), PET (Polyethylene terephthalate), PI (Polyimide).

La matrice di diodi n-i-p ? del tutto equivalente, in termini di funzionamento, ad analoga matrice di diodi in cui la polarizzazione degli strati ? invertita ovvero laddove lo strato con drogaggio di tipo n ? sostituito da opportuno strato con drogaggio di tipo p e viceversa (diodo p-i-n). Nel seguito sar? fornita la descrizione del procedimento seguito per la realizzazione della matrice di diodi in questione. The n-i-p diode array? entirely equivalent, in terms of operation, to a similar matrix of diodes in which the polarization of the layers ? inverted or where the layer with doping of type n ? replaced by a suitable p-doped layer and vice versa (p-i-n diode). In the sequel will be provided the description of the procedure followed for the realization of the diode matrix in question.

In una realizzazione preferita, il rivelatore comprende una matrice di diodi di tipo n-i-p di Silicio Amorfo Idrogenato delle dimensioni di circa 2 x 2 mm<2>. Tale matrice 2 occuper? un?area quadrata di alcuni centimetri di lato. La matrice si presenta come un insieme di diodi equispaziati disposti su un?area quadrata; i diodi sono alimentati dal lato n con un potenziale di polarizzazione comune distribuito attraverso il contatto diretto dello strato di Silicio Amorfo Idrogenato con drogaggio di tipo n del diodo direttamente depositato sulla membrana di poliammide. Lo strato di Silicio Amorfo Idrogenato con drogaggio di tipo p ? invece connesso tramite wire-bonding ad un sistema di lettura della corrente (o della carica) che si chiude verso massa (Fig.1). In a preferred embodiment, the detector comprises a diode array of the n-i-p type of Hydrogenated Amorphous Silicon with dimensions of approximately 2 x 2 mm<2>. This matrix 2 will occupy? a square area a few centimeters on each side. The matrix looks like a set of equally spaced diodes arranged on a square area; the diodes are fed from the n side with a common polarization potential distributed through direct contact of the hydrogenated amorphous silicon layer with n-type doping of the diode directly deposited on the polyamide membrane. The layer of hydrogenated amorphous silicon with p-type doping? instead connected via wire-bonding to a current (or charge) reading system which closes towards ground (Fig.1).

In altre realizzazioni dell?invenzione, la distribuzione dei diodi sulla superficie della membrana 2 possono avere geometrie diverse come per esempio essere disposti a croce oppure a raggiera. Ai fini del funzionamento del rivelatore non ? necessario che i diodi siano equidistanti a due a due o che rispettino particolari rapporti nelle dimensioni reciproche. In other embodiments of the invention, the distribution of the diodes on the surface of the membrane 2 can have different geometries such as for example being arranged in a cross or radial pattern. For the purposes of the detector's operation, it is not ? It is necessary that the diodes are equidistant in pairs or that they respect particular ratios in the reciprocal dimensions.

In alternativa alla tecnica di wire-bonding si pu? ricorrere alla applicazione di fili metallici (rame argento a alluminio) mediante incollaggio con pasta d?argento o altre colle conduttive. As an alternative to the wire-bonding technique, is it possible? resort to the application of metal wires (copper silver to aluminum) by gluing with silver paste or other conductive glues.

Lo spessore ottimale della membrana 2 ? dettato dalla necessit? di resistere alla pressione dell?aria (1 atm) e l?esigenza di essere pi? sottile possibile per non perturbare il fascio. L?intervallo di spessori accettabili ? 25-200 ?m; lo spessore di 50 ?m ? un buon compromesso tra queste due necessit?. In condizioni di vuoto di circa 10<-6 >mbar, la membrana 2 tende a deformarsi in forma di superficie sferica, i sensori devono quindi essere flessibili e questo limita lo spessore dei diodi a circa 10 ?m: superato tale limite, i diodi perdono di flessibilit? e di adattabilit?, quindi lo spessore dei diodi pu? variare tra 2 e 10 ?m. The optimal thickness of the membrane 2 ? dictated by necessity? to resist the pressure of the air (1 atm) and the need to be more? as thin as possible so as not to disturb the beam. The range of acceptable thicknesses? 25-200 ?m; the thickness of 50 ?m ? a good compromise between these two needs. In vacuum conditions of about 10<-6 >mbar, the membrane 2 tends to deform in the form of a spherical surface, the sensors must therefore be flexible and this limits the thickness of the diodes to about 10 ?m: once this limit is exceeded, the diodes loss of flexibility? and adaptability?, then the thickness of the diodes pu? vary between 2 and 10 ?m.

La membrana 2 di poliammide su cui vengono realizzati, per deposizione di strati diversi, i diodi ? mostrata in Fig.2. Le due estroflessioni laterali, che rappresentano le regioni 4 atte alla connessione elettrica con il sistema elettronico di lettura del segnale, possono essere di lunghezza variabile e fungono da cavi che trasportano il potenziale di polarizzazione e raccolgono le correnti, o gli impulsi di carica, che costituiscono il segnale con cui si effettua la misura di flusso. The polyamide membrane 2 on which the diodes are made by deposition of different layers ? shown in Fig.2. The two lateral projections, which represent the regions 4 suitable for the electrical connection with the electronic signal reading system, can be of variable length and act as cables which carry the polarization potential and collect the currents, or the charge pulses, which constitute the signal used to measure the flow.

Il rivelatore di radiazione ionizzante comprende un sistema elettronico di lettura del segnale che a sua volta si compone di diversi elementi a seconda delle condizioni di impiego. Per maggiore chiarezza, si descrive il sistema elettronico di lettura rispettivamente in condizioni di bassi flussi, ovvero inferiori a 200 kHz per canale di lettura ed alti flussi, ovvero pari o superiori a 200 kHz per canale di lettura. The ionizing radiation detector comprises an electronic signal reading system which in turn is made up of various elements depending on the conditions of use. For greater clarity, the reading electronic system is described respectively in conditions of low flows, ie lower than 200 kHz per reading channel and high flows, ie equal to or greater than 200 kHz per reading channel.

In condizione di bassi flussi c?? necessit? di lettura del segnale generato dal singolo impulso di radiazione e si possono adottare sistemi di lettura in grado di contare le singole interazioni di radiazione ionizzante, con amplificazione del segnale, e da questi conteggi risalire direttamente al flusso. In conditions of low flows c?? need? reading of the signal generated by the single radiation pulse and it is possible to adopt reading systems capable of counting the individual interactions of ionizing radiation, with amplification of the signal, and from these counts it is possible to directly trace the flow.

E? necessaria una parte di pre-amplificazione, di formazione del segnale e di campionamento per effettuare la conversione A/D pertanto il sistema elettronico di lettura comprende un preamplificatore di carica, un formatore e un ADC (convertitore analogico-digitale). In questo caso occorre fare una calibrazione della efficienza di rivelazione del sistema rispetto alla singola particella del flusso. Possibili candidati sono i chip di front-end di sensori a pixel e/o microstrip di silicio gi? sviluppati in ambito di esperimenti di fisica particellare o nucleare. AND? a part of pre-amplification, signal formation and sampling is necessary to carry out the A/D conversion therefore the electronic readout system comprises a charge preamplifier, a shaper and an ADC (analog-digital converter). In this case it is necessary to calibrate the detection efficiency of the system with respect to the single particle of the flow. Possible candidates are the front-end chips of pixel sensors and/or silicon microstrip already? developed in the field of particle or nuclear physics experiments.

In condizione di alti flussi, il flusso ? cos? intenso da produrre stabilmente nel tempo una quantit? di segnale sufficiente a generare una corrente misurabile avente un rapporto segnale/rumore pari almeno a 10. A tale scopo si possono utilizzare sistemi gi? presenti sul mercato, tipo amplificatori di corrente ad alta precisione come i sistemi DDC264 della Texas Instrument (64 canali per ogni chip) oppure amplificatori differenziali con un sistema di sottrazione del fondo. Pertanto il sistema elettronico di lettura comprende un preamplificatore di corrente o trans-resistivo e un ADC. In questo caso occorre effettuare una calibrazione per correlare flussi noti con il segnale in corrente che viene prodotto. In conditions of high flows, the flow ? what? intense to produce stably over time a quantity? of sufficient signal to generate a measurable current having a signal/noise ratio equal to at least 10. For this purpose, can systems already used? on the market, such as high-precision current amplifiers such as Texas Instrument DDC264 systems (64 channels for each chip) or differential amplifiers with a background subtraction system. Therefore the readout electronic system comprises a current or trans-resistive preamplifier and an ADC. In this case it is necessary to carry out a calibration to correlate known flows with the current signal that is produced.

Metodo di realizzazione Method of making

Il rivelatore dell?invenzione viene realizzato a partire da un substrato, che coincide con la matrice, su vengono depositati diversi materiali per passi di processo successivi fino a formare la matrice di diodi successivamente connessi elettricamente con il sistema di lettura del segnale. The detector of the invention is made starting from a substrate, which coincides with the matrix, on which various materials are deposited for successive process steps until the matrix of diodes is subsequently electrically connected to the signal reading system.

Nel seguito sono forniti nel dettaglio i passaggi da seguire per la realizzazione di un rivelatore secondo la presente invenzione. The steps to be followed for manufacturing a detector according to the present invention are provided in detail below.

Detto metodo comprende le seguenti fasi principali: This method includes the following main steps:

a- disporre di una membrana 2 in poliammide o materiale analogo di spessore compreso tra 25 e 200 ?m ; a- have a membrane 2 made of polyamide or analogous material with a thickness of between 25 and 200 µm;

b- depositare su detta membrana 2 contatti elettrici in Alluminio B per il trasporto del segnale generato dal rivelatore al passaggio di radiazione ionizzante; b- depositing on said membrane 2 electric contacts in Aluminum B for the transport of the signal generated by the detector to the passage of ionizing radiation;

c- depositare uno strato di Cromo C in corrispondenza dei diodi da depositare; c- deposit a layer of Chromium C in correspondence with the diodes to be deposited;

d- depositare superiormente allo strato di cui al passo c, uno strato di a-Si:H drogato tipo n D dello spessore di circa 100 nm; d- depositing above the layer of step c, a layer of n-D type doped a-Si:H having a thickness of about 100 nm;

e- depositare superiormente al materiale depositato al passo d, uno strato di a-Si:H intrinseco E il cui spessore ? compreso tra 2 a 10 um; e- deposit above the material deposited in step d, a layer of intrinsic a-Si:H E whose thickness ? ranging from 2 to 10 µm;

f- depositare superiormente al materiale depositato al passo e, uno strato di a-Si:H drogato tipo p F di spessore di circa 100 nm; f- depositing on top of the material deposited in step e, a p-type F doped a-Si:H layer about 100 nm thick;

g- depositare superiormente al materiale depositato al passo f, uno strato di Cromo C? e, successivamente, uno strato di alluminio B? a formare una matrice di diodi; g- deposit a layer of Chromium C on top of the material deposited in step f? and, subsequently, a layer of aluminum B? to form a diode array;

i- connettere elettricamente I l?estremit? superiore dei diodi realizzati con lo strato di alluminio di cui al passo b; i- connect electrically I l?extremity? top of the diodes made with the aluminum layer referred to in step b;

h- creare almeno una regione della membrana 2 atta alla connessione con un sistema elettronico di lettura del segnale generato dalla matrice di diodi al passaggio della radiazione. h- creating at least one region of the membrane 2 suitable for connection with an electronic system for reading the signal generated by the diode array as the radiation passes.

La membrana 2 presenta due facce principali di cui la prima faccia funge da supporto per le fasi di deposizione b-h e, nella configurazione in cui il rivelatore ? montato sul tubo da vuoto, detta prima faccia ? rivolta verso la regione in vuoto. La seconda faccia della membrana, quella rivolta verso l?ambiente esterno del tubo da vuoto, per consentire una funzionalit? ottimale deve essere annerita allo scopo il prevenire il passaggio di luce: ? infatti evidente al tecnico del ramo che i diodi sono sensibili alla luce e l?esposizione dei diodi alla luce ne comprometterebbe il funzionamento. A titolo di esempio, l?annerimento di detta seconda faccia avviene tramite verniciatura oppure mediante deposizione di grafite sulla stessa. In alternativa, ? possibile operare il rivelatore in ambiente non illuminato. The membrane 2 has two main faces of which the first face acts as a support for the deposition steps b-h and, in the configuration in which the detector ? mounted on the vacuum tube, called the first face ? facing the vacuum region. The second face of the membrane, the one facing the external environment of the vacuum tube, to allow functionality? optimal must be blackened in order to prevent the passage of light: ? in fact, it is clear to a person skilled in the art that the diodes are sensitive to light and exposing the diodes to light would jeopardize their operation. By way of example, the blackening of said second face takes place by means of painting or by deposition of graphite on it. Alternatively, ? It is possible to operate the detector in a dark environment.

Pertanto, in una realizzazione preferita dell?invenzione, il metodo sopra descritto comprende l?ulteriore fase di annerimento L dei diodi realizzati. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, the method described above comprises the further blackening step L of the diodes made.

Come tecniche di deposizione utilizzabili sono nel seguito forniti degli esempi senza che il ricorso a tecniche diverse costituisca materia che non rientri nell?ambito della presente invenzione. A titolo esemplificativo si pu? ricorrere a PECVD (Plasma enhanced chemical vapour deposition), CVD catalitica [N. Wyrsch, C. Ballif. Review of amorphous silicon based particle detectors: the quest for single particle detection. Semiconductor Science and Technology 31103005 (2016).] oppure tecnica dell?ablazione laser (PLD)Mellos et al. Effects of hydrogen pressure on hydrogenated amorphous silicon thin films prepared by low-temperature reactive pulsed laser deposition. Phys. Status Solidi C 14, No.1?2, 1600088 (2017) / DOI 10.1002/pssc.201600088. Examples of deposition techniques which can be used are given hereinafter without the use of different techniques constituting matters which do not fall within the scope of the present invention. For example, can you? use PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition), catalytic CVD [No. Wyrsch, C. Ballif. Review of amorphous silicon based particle detectors: the quest for single particle detection. Semiconductor Science and Technology 31103005 (2016).] or laser ablation technique (PLD)Mellos et al. Effects of hydrogen pressure on hydrogenated amorphous silicon thin films prepared by low-temperature reactive pulsed laser deposition. Phys. Status Solids C 14, No.1?2, 1600088 (2017) / DOI 10.1002/pssc.201600088.

Metodo di utilizzo Method of use

L?utilizzo del rivelatore secondo la presente invenzione comprende le seguenti fasi principali: The use of the detector according to the present invention comprises the following main phases:

- disporre di un rivelatore come descritto sopra accoppiato ad un tubo da vuoto di un acceleratore di particelle o ad un generatore di raggi X; - having a detector as described above coupled to a vacuum tube of a particle accelerator or to an X-ray generator;

- sottoporre il rivelatore ad un fascio di radiazione ionizzante per un tempo predeterminato; - subjecting the detector to an ionizing radiation beam for a predetermined time;

- acquisire il segnale generato al passaggio di radiazione ionizzante attraverso il rivelatore stesso mediante il sistema elettronico di lettura. - acquire the signal generated by the passage of ionizing radiation through the detector itself by means of the electronic reading system.

Per tempo predeterminato si intende un periodo di tempo che va dalla durata minima del singolo impulso di radiazione fino alla durata dell?intero trattamento radioterapico o del trattamento di superficie che si vuole perseguire. By predetermined time we mean a period of time which goes from the minimum duration of the single radiation pulse up to the duration of the entire radiotherapy treatment or of the surface treatment to be pursued.

L?invenzione trova infatti applicazione nell?ambito dei trattamenti medici, delle applicazioni industriali pi? disparate come ad esempio la preparazione di radio-farmaci. Il silicio amorfo idrogenato ha un basso livello di danneggiamento da radiazione e comunque tramite un processo di annealing pu? ritornare ai livelli di corrente di buio pre-irraggiamento. In fact, the invention finds application in the field of medical treatments, industrial applications more? such as the preparation of radiopharmaceuticals. Hydrogenated amorphous silicon has a low level of radiation damage and in any case through an annealing process it can return to pre-irradiation dark current levels.

Per concludere, l?utilizzo del rivelatore pu? comprendere la fase ulteriore di analisi del segnale generato al fine di ottenere informazioni sull?intensit? e sul profilo spaziale del fascio di particelle. Finally, the use of the detector can? understand the further phase of analysis of the signal generated in order to obtain information on? intensity? and on the spatial profile of the particle beam.

Claims

1) Detector of ionizing radiation for particle accelerators or X-ray tubes having a vacuum beamline with a section for extracting radiation into the air comprising:

- a mechanical structure (1) suitable for coupling the detector to the section for extracting the radiation into the air by means of fixing means (3);

- a membrane (2) made of polyamide or similar material mounted on said mechanical structure in such a way as to allow the passage of the particles leaving the vacuum tube of the accelerator through it;

- an n-i-p type diode array made by deposition of Hydrogenated Amorphous Silicon in correspondence with the membrane;

- at least one region (4) of the membrane suitable for connection, by means of metal deposition, with an electronic system for reading the signal generated by the diode matrix as the radiation passes.

2) Detector of ionizing radiation as per claim 1, wherein the membrane (2) has a thickness comprised between 25 and 200?m, preferably equal to 50?m.

3) Detector of ionizing radiation as per one of the preceding claims, wherein the diode matrix has a thickness comprised between 2 and 10 µm.

4) Detector of ionizing radiation as per one of the preceding claims, further comprising an electronic system for reading the signal in turn comprising a current or trans-resistive preamplifier and an ADC.

5) Detector of ionizing radiation as claimed in one of claims 1 to 3, further comprising an electronic system for reading the signal in turn comprising a charge preamplifier, a former and an ADC.

6) Detector of ionizing radiation as one of the preceding claims, wherein the matrix ? made up of a multiplicity of equally spaced diodes arranged on a square area.

7) Method of making the detector according to one of the preceding claims, comprising the following main steps:

a- have a membrane (2) made of polyamide or similar material with a thickness of between 25 and 200 µm;

b- depositing on said membrane (2) electrical contacts in Aluminum (B) for the transport of the signal generated by the detector upon the passage of ionizing radiation;

c- depositing a layer of Chromium (C) in correspondence with the desired diodes;

d- depositing above the layer of step c, a layer of n-type doped a-Si:H (D) having a thickness of about 100 nm;

e- depositing above the material deposited in step d, a layer of intrinsic a-Si:H (E) whose thickness ? ranging from 2 to 10 µm;

f- depositing on top of the material deposited in step e, a layer of p-type doped a-Si:H (F) about 100 nm thick;

g- depositing above the material deposited in step f, a layer of Chromium (C?) and, subsequently, a layer of aluminum (B?) to form a diode matrix;

i- connect electrically (I) the? extremity? top of the diodes made with the aluminum layer referred to in step b;

h- creating at least one region (4) of the membrane suitable for connection with an electronic system for reading the signal generated by the diode matrix as the radiation passes.

8) Method of using the detector according to one of claims 1 to 6, coupled with vacuum tubes of proton, electron or carbon ion accelerators or X-ray tubes.

9) Method of use of the detector according to the preceding claim, comprising the following main steps:

- having a detector according to one of claims 1 to 6 coupled to a vacuum tube of a particle accelerator or to an X-ray generator;

- subjecting the detector to an ionizing radiation beam for a predetermined time;

- acquire the signal generated by the passage of ionizing radiation through the detector itself by means of the electronic reading system.

10) Method according to the preceding claim, further comprising the step of analyzing the generated signal in order to obtain information on the intensity? and on the spatial profile of the particle beam.