用于带电粒子束的超薄束流剖面仪的研制

摘要： 在质子治疗过程中对患者进行束流剖面监测需要采用超薄探测器以保持高束流质量。对于线路上游的探测器，其材料预算需低至约15微米水当量。此外，当前为治疗高度耐药肿瘤而提升剂量的趋势，对探测器的辐射硬度和动态范围提出了更高要求。我们提出一种新型束流剖面仪PEPITES，该设备利用二次电子发射(SEE)原理并通过薄膜技术制造。通过使束流穿过能产生SEE信号的图案或图案序列来实现剖面测量——由于SEE源自表面数纳米区域，这些图案可制成超薄结构。这些图案沉积于薄膜上，与电离室等常规系统不同，薄膜不受机械约束限制，因此能承受更高吸收剂量并实现理论最小厚度。我们已构建简易演示原型机，并在圣埃尔布兰ARRONAX回旋加速器上成功使用质子束开展测试（电流范围100飞安至10纳安，能量范围30-68兆电子伏特）。本文展示了这些测试的束流剖面结果，并阐述了下一代原型的研发计划。