RU2520940C2 - Apparatus for monitoring parameters of ion beam - Google Patents

Apparatus for monitoring parameters of ion beam Download PDF

Info

Publication number
RU2520940C2
RU2520940C2 RU2012142303/28A RU2012142303A RU2520940C2 RU 2520940 C2 RU2520940 C2 RU 2520940C2 RU 2012142303/28 A RU2012142303/28 A RU 2012142303/28A RU 2012142303 A RU2012142303 A RU 2012142303A RU 2520940 C2 RU2520940 C2 RU 2520940C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scintillator
photodetectors
ion beam
gas
monitoring
Prior art date
Application number
RU2012142303/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012142303A (en
Inventor
Александр Евгеньевич Бондарь
Алексей Федорович Бузулуцков
Александр Дмитриевич Долгов
Вячеслав Викторович Поросев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority to RU2012142303/28A priority Critical patent/RU2520940C2/en
Publication of RU2012142303A publication Critical patent/RU2012142303A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520940C2 publication Critical patent/RU2520940C2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to methods and apparatus for determining the position and intensity of a beam of charged particles. The apparatus for monitoring parameters of an ion beam comprises a scintillator mounted perpendicular to the direction of the ion beam, photodetectors arranged uniformly on the periphery of the scintillator, a circuit for detecting and processing signals from the photodetectors, wherein the scintillator is in form of a disc-shaped light-proof chamber, and the photodetectors are mounted in openings in the sidewall of said chamber and are provided with light filters which are transparent for infrared radiation, wherein the scintillator, along with the photodetectors, is enclosed in a sealed casing with openings for inlet and outlet of a scintillating gas.
EFFECT: high accuracy of determining coordinates of a beam and high speed of operation of the monitoring system.
1 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам определения положения и интенсивности пучка заряженных частиц и может быть использовано для мониторинга в живом времени параметров пучка на установках ионной радиотерапии.The invention relates to methods and devices for determining the position and intensity of a beam of charged particles and can be used to monitor the beam parameters in ion-time radiation therapy units in live time.

В настоящее время интенсивно развиваются методы радиотерапии опухолей с помощью пучков ионов высокой энергии, получаемых на ускорителях.Currently, the methods of radiotherapy of tumors with the help of high-energy ion beams obtained at accelerators are being intensively developed.

Наиболее перспективным направлением ионной радиотерапии является так называемый метод «карандашного» сканирования (pencil-beam), заключающийся в том, что пучок протонов или ионов малого (2-10 мм) диаметра перемещают по пациенту таким образом, чтобы локально облучать каждую точку заданной области. Дозу облучения в каждой точке рассчитывают так, чтобы получить желаемый биологический эффект. Совокупности координат, энергии и интенсивности пучка в каждой облучаемой точке составляют план облучения и должны непрерывно контролироваться при проведении лечебной процедуры. Эта функция реализуется системой мониторинга дозы, в которой используются различные способы и устройства для детектирования излучений.The most promising area of ion radiotherapy is the so-called “pencil-beam” method, which consists in the fact that a beam of protons or ions of small (2-10 mm) diameter is moved around the patient so as to locally irradiate every point of a given area. The radiation dose at each point is calculated so as to obtain the desired biological effect. The sets of coordinates, energy and intensity of the beam at each irradiated point make up an irradiation plan and should be continuously monitored during the treatment procedure. This function is implemented by a dose monitoring system in which various methods and devices for detecting radiation are used.

В первом протонно-ионном комплексе для радиотерапии рака, построенном в Гейдельберге (Германия), для измерения координат и интенсивности пучка используют способ мониторинга параметров пучка, заключающийся в том, что с помощью многопроволочной ионизационной камеры, установленной на оси пучка, детектируют заряженные частицы, усиливают и оцифровывают токовые сигналы с проволочек камеры и подают их на компьютеризованную схему обработки для определения текущих координат и значения дозы (G Kraftetal. Heavyiontherapyat GSI. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 367, Issues 1-3, (1995), p.66-70).In the first proton-ion complex for cancer radiotherapy, built in Heidelberg (Germany), to measure the coordinates and intensity of the beam, a method for monitoring the parameters of the beam is used, which consists in the fact that using a multi-wire ionization chamber mounted on the axis of the beam, charged particles are detected, amplified and digitize the current signals from the camera wires and feed them to a computerized processing circuit to determine the current coordinates and dose value (G Kraftetal. Heavyiontherapyat GSI. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 367, I ssues 1-3, (1995), p. 66-70).

Система мониторинга пучка включает сканирующее устройство для развертывания пучка по поверхности мишени, несколько многопроволочных ионизационных камер и устройство обработки сигналов и управления работой системы.The beam monitoring system includes a scanning device for deploying the beam over the target surface, several multiwire ionization chambers, and a signal processing and control system.

Каждая из ионизационных камер содержит газонаполненный корпус, в полости которого установлены анод, выполненный в виде расположенных в плоскости параллельных проволочек (диаметр 0.02 мм, расстояние между проволочками 2 мм), и катод, выполненный в виде координатной сетки из проволочек (диаметр - 0.05 мм, шаг - 1.5 мм). Зазор между анодом и катодом - 5 мм, рабочее напряжение - 2.5 кВ, размер активной поверхности камеры - 90×90 мм2. Камера наполнена смесью Ar+CO2 в соотношении 10 к 90, установлена в боксе, который можно перемещать по направлению пучка.Each of the ionization chambers contains a gas-filled housing, in the cavity of which an anode is installed made in the form of parallel wires located in the plane (diameter 0.02 mm, the distance between wires 2 mm), and a cathode made in the form of a coordinate grid of wires (diameter - 0.05 mm, pitch - 1.5 mm). The gap between the anode and cathode is 5 mm, the operating voltage is 2.5 kV, the size of the active surface of the chamber is 90 × 90 mm 2 . The chamber is filled with a mixture of Ar + CO 2 in a ratio of 10 to 90, installed in a box that can be moved in the direction of the beam.

Первичные электроны, создаваемые за счет ионизации частицами пучка молекул газа, дрейфуют по направлению к аноду, лавинообразно размножаясь при этом за счет вторичной ионизации, а ионы дрейфуют к катодным проволочкам, оседая на которых, обусловливают появление на них токовых сигналов, которые после усиления и оцифровки подаются на схему обработки для построения изображения и вычисления дозы.Primary electrons created by ionization of a gas molecule by particles of a particle drift towards the anode, propagating in an avalanche-like manner due to secondary ionization, while ions drift to the cathode wires, settling on them, causing the appearance of current signals on them, which after amplification and digitization fed to a processing circuit for imaging and dose calculation.

Недостатками известной системы мониторинга являются невысокая точность определения координат и малый размер регистрационного поля, поскольку технически сложно создать координатную сетку достаточно больших размеров с малым шагом (менее 1 мм).The disadvantages of the known monitoring system are the low accuracy of determining the coordinates and the small size of the registration field, since it is technically difficult to create a coordinate grid of sufficiently large sizes with a small pitch (less than 1 mm).

Кроме того, вследствие присущего ионизационным камерам довольно большого «мертвого времени» (около 80 мс), известные способ и устройство могут работать только в пучках относительно малой интенсивности, что приводит к нежелательному увеличению длительности лечебной процедуры.In addition, due to the rather large “dead time” inherent in the ionization chambers (about 80 ms), the known method and device can only work in beams of relatively low intensity, which leads to an undesirable increase in the duration of the treatment procedure.

Известны так называемые «пиксельные» ионизационные камеры, также позволяющие получать информацию о координатах пучка (S.Bellettietal. Pixel segmented ionization chamber for therapeutical beams of photons and hadrons, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 461 (2001), p.420-421).The so-called “pixel” ionization chambers are also known, which also allow obtaining information on beam coordinates (S. Bellettietal. Pixel segmented ionization chamber for therapeutical beams of photons and hadrons, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 461 (2001), p. 420 -421).

По сравнению с многопроволочными пропорциональными камерами пиксельные камеры более технологичны, менее трудоемки в производстве, характеризуются высоким быстродействием, однако их недостатком является также недостаточно высокая точность определения координат.Compared to multi-wire proportional cameras, pixel cameras are more technologically advanced, less labor-intensive in production, and are characterized by high speed, but their lack of accuracy is also the insufficiently high accuracy of determining the coordinates.

В клинической практике известна относительно простая система мониторинга параметров пучка с помощью установленного на его пути экрана, флуоресцирующего под действием излучения. Изображение светящегося пятна просматривается камерой на основе ПЗС матрицы и с помощью компьютера анализируется на предмет определения текущих параметров облучения. (A.L. Lomax, et al., Med. Phys. 28 (2001) 317;] H.P. Bijl, et al., Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 52 (2002), 205).In clinical practice, a relatively simple system for monitoring beam parameters is known using a screen installed on its path that fluoresces under the action of radiation. The image of the luminous spot is viewed by a camera based on a CCD matrix and is analyzed using a computer to determine the current exposure parameters. (A.L. Lomax, et al., Med. Phys. 28 (2001) 317;] H.P. Bijl, et al., Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 52 (2002), 205).

Одним из недостатков системы с использованием флуоресцентного экрана является малый и нелинейный световыход последнего, что обусловливает невысокую точность определения координат.One of the drawbacks of the system using a fluorescent screen is the small and non-linear light output of the latter, which leads to low accuracy in determining the coordinates.

Кроме того, экраны обладают длительным послесвечением, так что при изменении положения пучка последовательные изображения накладываются друг на друга, что снижает точность определения координат пучка, а также быстродействие системы мониторинга.In addition, the screens have a long afterglow, so that when changing the position of the beam, successive images overlap each other, which reduces the accuracy of determining the coordinates of the beam, as well as the speed of the monitoring system.

Указанные недостатки частично устранены в так называемых газовых усилителях электронов (gas electron multipliers - GEM) (см. например, Е. Seravalli at al., A scintillating gas detector for 2D dose measurements in clinical carbon beams, Phys. Med. Biol. 53 (2008) 4651-4665).These deficiencies have been partially eliminated in the so-called gas electron multipliers (GEM) (see, e.g., E. Seravalli at al., A scintillating gas detector for 2D dose measurements in clinical carbon beams, Phys. Med. Biol. 53 ( 2008) 4651-4665).

В газовых усилителях электронов, в отличие от многопроволочных камер, сильные электрические поля создаются не вблизи проволочек, а в микроскопических отверстиях, выполненных в тонком полимерном слое. В этих отверстиях происходит лавинное размножение электронов, которые затем выводятся из отверстий и собираются соответствующим коллектором. В процессе лавинного размножения электронов и их взаимодействия с газовым наполнением отверстий в последних происходит свечение газа с образованием изображения пучка, которое просматривается ПЗС камерой. В GEMax, таким образом, регистрируется два типа сигналов - токовый и оптический, что безусловно повышает информативность системы.In gas electron amplifiers, unlike multiwire chambers, strong electric fields are created not near the wires, but in microscopic holes made in a thin polymer layer. In these holes there is an avalanche multiplication of electrons, which are then removed from the holes and collected by the corresponding collector. In the process of avalanche multiplication of electrons and their interaction with gas filling of holes in the latter, gas glows with the formation of a beam image that is viewed by a CCD camera. Thus, two types of signals are recorded in GEMax - current and optical, which undoubtedly increases the information content of the system.

Являясь более совершенной модификацией пиксельных ионизационных камер, GEMbi, однако, сохраняют и их основные недостатки - малый размер регистрационного поля и недостаточно высокую точность определения координат пучка.Being a more advanced modification of pixel ionization chambers, GEMbi, however, retain their main disadvantages - the small size of the registration field and the insufficiently high accuracy of determining the beam coordinates.

Известен простой сцинтилляционный способ мониторинга пучка гамма-квантов (патент US №3854047, МПК G01T 1/20, опубликован 10.12.1974 г.), заключающийся в том, что на пути пучка устанавливают слой материала, сцинтиллирующего при прохождении через него излучения, регистрируют сцинтилляции фотоприемниками, расположенными равномерно по окружности вокруг пучка в плоскости сцинтиллирующего слоя, измеряют амплитуды сигналов с фотоприемников, после чего на основе полученной информации по известному алгоритму вычисляют полярные координаты зарегистрированной сцинтилляции.A simple scintillation method for monitoring a gamma-ray beam is known (US patent No. 3854047, IPC G01T 1/20, published December 10, 1974), which consists in the fact that a layer of material is scintillated when radiation passes through it, and scintillations are recorded the photodetectors arranged uniformly around the beam around the beam in the plane of the scintillating layer measure the amplitudes of the signals from the photodetectors, after which the polar coordinates of oh scintillation.

Устройство, реализующее указанный способ, содержит единичный твердотельный сцинтиллятор цилиндрической формы с полированными поверхностями, ряд фотоумножителей, установленных равномерно по окружности на боковой поверхности сцинтиллятора и сочлененных с последним посредством оптических контактов, схему обработки сигналов с фотоумножителей и управления работой системы.A device that implements the indicated method comprises a single solid-state scintillator of cylindrical shape with polished surfaces, a number of photomultipliers installed uniformly around the circumference on the side surface of the scintillator and articulated with the latter through optical contacts, a signal processing circuit from the photomultipliers, and system operation control.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Гамма-кванты, проходящие через сцинтиллятор, инициируют в нем сцинтилляции, которые регистрируются фотоумножителями. Сигналы с последних поступают на схему обработки, где их амплитуды измеряются и запоминаются вместе с номерами соответствующих фотоприемников, после чего на основе накопленных данных по заданному алгоритму рассчитываются координаты места возникновения сцинтилляций.Gamma rays passing through the scintillator initiate scintillations in it, which are detected by photomultipliers. The signals from the latter arrive at the processing circuit, where their amplitudes are measured and stored together with the numbers of the respective photodetectors, after which, based on the accumulated data, the coordinates of the site of scintillation occurrence are calculated.

Применительно к ионным пучкам основным недостатком известной системы является значительное ослабление интенсивности пучка веществом сцинтиллятора. Так, при энергии ионов углерода C+6 120 МэВ/нуклон толщина сцинтиллятора, приемлемая с точки зрения ослабления пучка, должна быть эквивалентна слою воды толщиной не более 1.5 мм. Поскольку плотность твердых и жидких сцинтилляторов заведомо больше плотности воды, очевидно, что состыковать известные фотоприемники с боковой поверхностью такого сцинтиллятора практически невозможно.As applied to ion beams, the main disadvantage of the known system is a significant attenuation of the beam intensity by the substance of the scintillator. So, at a carbon ion energy of C +6 120 MeV / nucleon, the scintillator thickness, acceptable from the point of view of beam attenuation, should be equivalent to a water layer with a thickness of not more than 1.5 mm. Since the density of solid and liquid scintillators is obviously higher than the density of water, it is obvious that it is practically impossible to dock known photodetectors with the side surface of such a scintillator.

Кроме того, из-за многократных переотражений света в сцинтилляторе обратно пропорциональная зависимость зарегистрированной амплитуды сцинтилляции от расстояния искажается, в силу чего точность измерения координат невысока.In addition, due to the multiple reflections of light in the scintillator, the inversely proportional dependence of the recorded scintillation amplitude on the distance is distorted, due to which the accuracy of coordinate measurement is low.

Известны сцинтилляторы на основе благородных газов (см. например: L.М.Р. Fernandes et al, Primary and secondary scintillation measurements in a Xenon Gas Proportional Scintillation Counter, JINST 5 (2010);C.M.B. Monteiro et al., Secondary scintillation yield in pure argon, Phys. Lett. В 668 (2008) 167).Noble gas scintillators are known (see, e.g., L.M. P. Fernandes et al, Primary and secondary scintillation measurements in a Xenon Gas Proportional Scintillation Counter, JINST 5 (2010); CMB Monteiro et al., Secondary scintillation yield in pure argon, Phys. Lett. 668 (2008) 167).

До недавнего времени считалось, что в благородных газах сцинтилляции с достаточно высоким для их регистрации световыходом происходят, преимущественно, в области дальнего ультрафиолета, для регистрации которого в настоящее время нет соответствующих фотодетекторов. Как следствие, применение благородных газов в качестве сцинтилляторов для систем мониторинга возможно только при условии применения в детекторах специальных материалов - преобразователей спектра. Такие материалы известны, однако в процессе преобразования спектра неизбежны потери света, обусловливающие ухудшение соотношения сигнал/шум и, как следствие, снижение точности измерений.Until recently, it was believed that in noble gases, scintillations with a light output high enough to detect them occur mainly in the far ultraviolet region, for the registration of which there are currently no corresponding photodetectors. As a result, the use of noble gases as scintillators for monitoring systems is possible only if special materials are used in the detectors - spectrum converters. Such materials are known, however, in the process of spectrum conversion, light losses are inevitable, causing a deterioration in the signal-to-noise ratio and, as a result, a decrease in the measurement accuracy.

Кроме того, необходимость использования преобразователей спектра усложняет конструкцию детектора и связано с рядом технологических трудностей при его изготовлении.In addition, the need to use spectrum converters complicates the design of the detector and is associated with a number of technological difficulties in its manufacture.

Вместе с тем результаты недавнего детального исследования сцинтилляций в благородных газах, выполненного группой сотрудников ИЯФ СО РАН при участии авторов (см. A. Bondar, A. Buzulutskov, A. Dolgov, A. Grebenuk, S. Peleganchuk, V. Porosev, L. Shekhtman, E. Shemyakina, A. Sokolov. Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon. Part II: light yield and possible applications. 2012 JINST 7 P06014), показали, что в определенных условиях благородные газы с высоким световыходом сцинтиллируют в ближней инфракрасной области спектра. Сцинтилляции в указанном диапазоне легко регистрируются современными фотодетекторами, что открывает перспективу создания газовых сцинтилляционных детекторов для систем мониторинга пучков заряженных частиц в ионотерапии.At the same time, the results of a recent detailed study of noble gas scintillations carried out by a group of employees of the INP SB RAS with the participation of the authors (see A. Bondar, A. Buzulutskov, A. Dolgov, A. Grebenuk, S. Peleganchuk, V. Porosev, L. Shekhtman, E. Shemyakina, A. Sokolov. Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon. Part II: light yield and possible applications. 2012 JINST 7 P06014), showed that under certain conditions noble gases with high light output scintillate in the near infrared spectral region. Scintillations in the indicated range are easily detected by modern photodetectors, which opens up the prospect of creating gas scintillation detectors for monitoring systems of charged particle beams in ion therapy.

Наиболее близким по техническим признакам к заявляемому устройству является вышеописанное устройство по патенту US №3854047.Closest to the technical features of the claimed device is the above device according to US patent No. 3854047.

Задачей предлагаемого изобретения является создание относительно простой по конструкции системы мониторинга параметров ионных пучков, реализующей усовершенствованный сцинтилляционный способ регистрации заряженных частиц.The objective of the invention is the creation of a relatively simple in design system for monitoring the parameters of ion beams, which implements an advanced scintillation method of registration of charged particles.

Техническими результатами изобретения являются высокие точность определения координат пучка и быстродействие системы мониторинга.The technical results of the invention are high accuracy in determining the coordinates of the beam and the speed of the monitoring system.

В качестве сцинтиллирующего материала в способе используют благородные газы из ряда: аргон, криптон, ксенон и/или их смеси при нормальных давлении и температуре.As the scintillating material in the method, noble gases from the series are used: argon, krypton, xenon and / or mixtures thereof at normal pressure and temperature.

Поставленная задача решена тем, что в известном устройстве, содержащем сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, два и более фотоприемников, расположенных равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, согласно изобретению сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены прозрачными для инфракрасного излучения светофильтрами, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа.The problem is solved in that in a known device containing a scintillator mounted perpendicular to the direction of the ion beam, two or more photodetectors arranged uniformly around the perimeter of the scintillator, the signal recording and processing circuitry from the photodetectors, according to the invention, the scintillator is made in the form of a disk-shaped opaque camera, and photodetectors installed in the holes made in its side wall and equipped with transparent filters for infrared radiation, while the scintillator is ste with photodetectors enclosed in a sealed enclosure with openings for inlet and outlet of scintillating gas.

В качестве сцинтиллирующего газа используют благородные газы из ряда: аргон, криптон, ксенон и/или их смеси при нормальных давлении и температуре.As scintillating gas, noble gases from the series are used: argon, krypton, xenon and / or their mixtures at normal pressure and temperature.

На нижеприведенном рисунке приведено схематическое изображение устройства для мониторинга параметров пучка.The figure below shows a schematic representation of a device for monitoring beam parameters.

Устройство содержит герметичную оболочку 1 с впускным 2 и выпускным 3 отверстиями, камеру 4, фотоприемники 5 с ИК-светофильтрами 6, схему регистрации и обработки сигналов (не показана).The device comprises a sealed enclosure 1 with inlet 2 and outlet 3 holes, a camera 4, photodetectors 5 with IR filters 6, a signal recording and processing circuit (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Камеру 4 с фотоприемниками 5, заключенные в оболочку 1, располагают на пути пучка ионов перпендикулярно направлению последнего, оболочку 1 подсоединяют через отверстия 2, 3 к источнику и приемнику сцинтиллирующего газа. После прогрева и тестирования схемы обработки включают прокачку газа через оболочку и подают на устройство пучок ионов.A camera 4 with photodetectors 5, enclosed in a shell 1, is placed in the path of the ion beam perpendicular to the direction of the latter, the shell 1 is connected through openings 2, 3 to the source and receiver of scintillating gas. After warming up and testing, processing schemes include pumping gas through the shell and supplying an ion beam to the device.

Ионы пучка, взаимодействуя с газовым наполнением камеры, инициируют в газе сцинтилляции, свет которых фильтруется ИК-светофильтрами 6 и регистрируется сборкой фотоприемников. Сигналы с фотоприемников подают на схему обработки для анализа и последующего формирования на их основе изображения профиля пучка и вычисления его текущих координат.Beam ions, interacting with the gas filling of the chamber, initiate scintillations in the gas, the light of which is filtered by IR filters 6 and detected by the assembly of photodetectors. The signals from the photodetectors are fed to a processing circuit for analysis and subsequent formation on their basis of an image of the beam profile and the calculation of its current coordinates.

За счет высокого световыхода сцинтилляций в благородных газах в диапазоне ближнего ИК-излучения предлагаемый способ мониторинга параметров пучка заряженных частиц обеспечивает высокую точность измерения координат пучка.Due to the high light yield of scintillation in noble gases in the near-infrared range, the proposed method for monitoring the parameters of a charged particle beam provides high accuracy for measuring the beam coordinates.

Кроме того, так как время высвечивания сцинтилляций в благородных газах очень мало (десятки нсек), система мониторинга обладает высоким быстродействием, что обеспечивает возможность ее использования на пучках высокой интенсивности.In addition, since the scintillation emission time in noble gases is very short (tens of nsec), the monitoring system has a high speed, which makes it possible to use it in high-intensity beams.

Следует также отметить, что в устройстве, реализующем предлагаемый способ, все используемые материалы и элементы обладают высокой радиационной стойкостью, что обеспечивает высокую надежность и большой рабочий ресурс системы мониторинга.It should also be noted that in the device that implements the proposed method, all the materials and elements used have high radiation resistance, which ensures high reliability and a large working resource of the monitoring system.

Claims (1)

Устройство для мониторинга параметров пучка ионов, содержащее сцинтиллятор, установленный перпендикулярно направлению пучка ионов, фотоприемники, расположенные равномерно по периметру сцинтиллятора, схему регистрации и обработки сигналов с фотоприемников, отличающееся тем, что сцинтиллятор выполнен в виде дискообразной светонепроницаемой камеры, а фотоприемники установлены в отверстиях, выполненных в ее боковой стенке, и снабжены светофильтрами, прозрачными для инфракрасного излучения, при этом сцинтиллятор вместе с фотоприемниками заключен в герметичную оболочку с отверстиями для впуска и выпуска сцинтиллирующего газа. A device for monitoring the parameters of the ion beam, containing a scintillator mounted perpendicular to the direction of the ion beam, photodetectors located uniformly around the perimeter of the scintillator, a scheme for recording and processing signals from photodetectors, characterized in that the scintillator is made in the form of a disk-shaped opaque camera, and the photodetectors are installed in the holes, made in its side wall, and equipped with filters that are transparent to infrared radiation, while the scintillator along with the photodetector mi enclosed in a sealed shell with holes for the inlet and outlet of scintillating gas.
RU2012142303/28A 2012-10-05 2012-10-05 Apparatus for monitoring parameters of ion beam RU2520940C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142303/28A RU2520940C2 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Apparatus for monitoring parameters of ion beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142303/28A RU2520940C2 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Apparatus for monitoring parameters of ion beam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012142303A RU2012142303A (en) 2014-04-10
RU2520940C2 true RU2520940C2 (en) 2014-06-27

Family

ID=50435900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012142303/28A RU2520940C2 (en) 2012-10-05 2012-10-05 Apparatus for monitoring parameters of ion beam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2520940C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187686U1 (en) * 2018-12-26 2019-03-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" ION BEAM MONITORING DEVICE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854047A (en) * 1972-09-07 1974-12-10 Elscint Ltd Detector having a plurality of pairs of photo-detectors for determining the coordinates of a light event in a scintillator crystal
SU1001228A1 (en) * 1981-06-01 1983-02-28 Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" Ionizing radiation detector
US5945676A (en) * 1996-02-02 1999-08-31 Instrumentation Metrics, Inc. Method and apparatus for multi-spectral analysis in noninvasive NIR spectroscopy
RU2219843C1 (en) * 2002-06-03 2003-12-27 Щетинин Виктор Васильевич Ionization irradiation detector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3854047A (en) * 1972-09-07 1974-12-10 Elscint Ltd Detector having a plurality of pairs of photo-detectors for determining the coordinates of a light event in a scintillator crystal
SU1001228A1 (en) * 1981-06-01 1983-02-28 Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" Ionizing radiation detector
US5945676A (en) * 1996-02-02 1999-08-31 Instrumentation Metrics, Inc. Method and apparatus for multi-spectral analysis in noninvasive NIR spectroscopy
RU2219843C1 (en) * 2002-06-03 2003-12-27 Щетинин Виктор Васильевич Ionization irradiation detector

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Bondar, A. Buzulutskov, A. Dolgov, A. Grebenuk, S. Peleganchuk, V. Porosev, L. Shekhtman, E. Shemyakina, A. Sokolov. Study of infrared scintillations in gaseous and liquid argon. Part II: light yield and possible applications. 2012 JINST 7 P06014, реферат, стр. 5-16. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU187686U1 (en) * 2018-12-26 2019-03-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" ION BEAM MONITORING DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012142303A (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cennini et al. Performance of a three-ton liquid argon time projection chamber
US20110284757A1 (en) Apparatus, method and system for measuring prompt gamma and other beam-induced radiation during hadron therapy treatments for dose and range verification purposes using ionization radiation detection
US6316773B1 (en) Multi-density and multi-atomic number detector media with gas electron multiplier for imaging applications
US7589327B2 (en) Energy sensitive direct conversion radiation detector
JP2014519026A (en) Detection of ionizing radiation
US9739892B2 (en) Fast, high-rate, position-sensitive absolute dosimeter for ion beam therapy
WO2020075106A2 (en) Prompt gamma monitor for hadron therapy
Patera et al. Recent advances in detector technologies for particle therapy beam monitoring and dosimetry
TWI795997B (en) Neutron capture therapy equipment and calibration method thereof
KR100806068B1 (en) Radiation detection apparatus and method
Brunbauer et al. Radiation imaging with optically read out GEM-based detectors
Doke et al. Scintillation yields by relativistic heavy ions and the relation between ionization and scintillation in liquid argon
RU2520940C2 (en) Apparatus for monitoring parameters of ion beam
Koike et al. A new gamma-ray detector with gold-plated gas electron multiplier
Seravalli et al. A scintillating gas detector for 2D dose measurements in clinical carbon beams
Fujiwara et al. Development of a scintillating G-GEM detector for a 6-MeV X-band Linac for medical applications
RU2334251C1 (en) Measuring device for spatial distribution of energy flux density in beam cross-section (pulsed and continuous) of high-intensity and photon energy directional radiation, and patient organs localisation
KR102263487B1 (en) Radiation imaging device, radation imaging system and operating method thereof
Nesteruk Beam monitor detectors for medical applications
CN113009547A (en) X-ray energy detection method for accelerator
Baru et al. X-ray detectors based on multiwire proportional chambers
CN115779281B (en) Device and method for measuring mixed radiation field
Badano et al. Laboratory and in-beam tests of a novel real-time beam monitor for hadrontherapy
JP7320556B2 (en) Photon interaction properties from a subset of pixels
CN214669624U (en) X-ray energy detection device of accelerator