用于瞬发伽马计时与时间成像的高灵敏度切伦科夫探测器
医学物理
2023-09-08 v1 仪器与探测器
摘要
我们近期提出了一种用于粒子治疗实时监测的新方法，旨在有限计数统计下即可对粒子射程测量实现高灵敏度。该方法扩展了瞬发伽马（PG）计时技术，通过排他性地测量粒子飞行时间（TOF）来获取 PG 顶点分布。此前通过蒙特卡洛模拟已表明，一种原创数据重建算法（瞬发伽马时间成像，PGTI）能够组合放置在靶区周围的多个探测器的响应。本工作中，我们聚焦于 PGTI 在单质子 regime（SPR）下的实验可行性，为此研制了一种多通道、基于切伦科夫的 PG 探测器，其目标时间分辨为 235 ps（FWHM）：即 TOF 成像阵列（TIARA）。我们开发的 PG 模块由小块 PbF 晶体耦合硅光电倍增管组成，以提供 PG 的时间戳。该原型使用回旋加速器提供的 63 MeV 质子进行了测试：获得 276 ps（FWHM）的时间分辨，在仅采集 600 个 PG 的情况下实现了 2 下 4 mm 的质子射程灵敏度。还使用同步回旋加速器提供的 148 MeV 质子评估了第二个原型，其伽马探测器时间分辨低于 167 ps（FWHM）。此外，使用两个相同的 PG 模块表明，通过组合均匀分布在靶区周围的伽马探测器响应，可实现 PG 轮廓上的均匀灵敏度。本工作为开发可用于监测粒子治疗并在照射不符合治疗计划时潜在实时作用的高灵敏度探测器提供了实验概念验证。
引用
@article{arxiv.2309.03612,
title = {A high sensitivity Cherenkov detector for Prompt Gamma Timing and Time Imaging},
author = {Maxime Jacquet and Saba Ansari and Marie-Laure Gallin-Martel and Adélie André and Yannick Boursier and Mathieu Dupont and Jilali Es-smimih and Laurent Gallin-Martel and Joël Hérault and Christophe Hoarau and Johan-Petter Hofverberg and Daniel Maneval and Christian Morel and Jean-François Muraz and Fabrice Salicis and Sara Marcatili},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.03612},
year = {2023}
}