Funkční protonový tracker

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F04753437%3A_____%2F20%3AN0000004" target="_blank" >RIV/04753437:_____/20:N0000004 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://www.irradion.com/" target="_blank" >https://www.irradion.com/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Funkční protonový tracker

Popis výsledku v původním jazyce

Celý přístroj se skládá ze tří propojených detektorů – dva detektory pro trackování částic Timepix3 a částicový kalorimetr. Přístroj slouží k určování účinků protonového svazku na ozařované zvíře a k popsání změn, které jsou způsobeny interakcí protonů uvnitř organismu. Aby bylo možné popsat účinky protonového záření, je nutné, aby částice byly zaregistrovány ve všech třech detektorech podél své dráhy. Proto byly detektory časově synchronizovány a umožňují tak nezávisle na sobě ukládat data s přesným označením každé události. Synchronizace detektorů a energetická kalibrace byla otestována pomocí pozitronového zdroje (Na-22). Protonový tracker je možné upevnit na testovací platformu, která slouží k jednoduché instalaci zařízení v rámci experimentů s protonovým svazkem. Podstavy všech detektorů na testovací platformě jsou polohovatelné a umožňují tak testovat různé polohy detektorů vůči protonovému svazku a následně zvolit optimální geometrii pro přesné trackování svazku. Ve výsledném zařízení je protonový tracker nainstalován na robotické rameno, a navíc tak umožní protonovou výpočetní tomografii.

Název v anglickém jazyce

Proton tracker.

Popis výsledku anglicky

Proton tracker consists of three detectors: 2 TimePIX 3 for particles tracking and the callorimeter. The tracker serves for the determination of the effect of proton beam on the irradated animal. TPX3 detectors and calorimeter synchronization via trigger signal have been tested. Synchronization testing and energy calibration verification have been performed using a positron emission source (Na-22, twin particle 511 keV). Currently only short synchronization cables lengths have been tested. Single particle events are logged from each detector in separate files (Timepix T3PA data structure file format and GBS calorimeter in MCA file format. The tracker will be mounted on one robotic arm and it will bve used for proton CT.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)

Projekt

<a href="/cs/project/7D19002" target="_blank" >7D19002: Portable Small Animal Particle Irradiation and Imaging Unit</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2020

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

Proton Tracker

Číselná identifikace

—

Technické parametry

Protonový tracker slouží k určování účinků protonového svazku na ozařované zvíře a k popsání změn, které jsou způsobeny interakcí protonů uvnitř organismu. Celý přístroj se skládá ze tří propojených součástí, které jsou časově synchronní s přesností na 1ns: 1. Planární detektor Advacam Timepix3 s 2 mm senzorem CdTe, rozlišení 256x256 pixelů a velikostí pixelu 0,055 µm. 2. Planární detektor Advacam Timepix3 s 2 mm senzorem CdTe, rozlišení 256x256 pixelů a velikostí pixelu 0,055 µm. 3. Částicový kalorimetr s elektronikou (GBS Elektronik-Base527-Sync) a krystalem sensoru (Crytur-YAG-Ce) a s fotonásobičem. Aby bylo možné popsat účinky protonového záření, je nutné, aby částice byly zaregistrovány ve všech třech detektorech podél své dráhy. Proto byly detektory časově synchronizovány a umožňují tak nezávisle na sobě ukládat data s přesným označením každé události. Detektor 1 je nastaven jako clock-master, frekvence synchronizačního signálu je 40 MHz a úroveň spouštěcího signálu na 2,5 VDC. Taková propojená soustava je schopna zachytit posloupnost interakcí každé částice ve všech detektorech, přiřadit jim přesnou časovou známku a uložit do event-logu. Zaznamenaná data lze posléze zrekonstruovat po stránce popisu interakce každého protonu ve zkoumaném objektu. (kvantitativně i kvalitativně). Pro potřeby laboratorního ověření synchronizace všech tří hlavních komponent systému byl vybrán pozitronový zdroj Na-22. Pozitron uvolněný zdrojem Na-22 je anihilován za současného uvolnění energie a vytvoření dvojice na opačnou stranu od sebe putujících gamma fotonů o energii 511 keV. Gamma fotony z jedné interakce mohou být v jeden okamžik detekovány ve dvou detektorech najednou. Lze tak ověřit použitím kritéria dostatečně krátkého časového okna, že oba detektory jsou časově synchronní. Pozitronový zdroj Na-22 byl umístěn mezi kalorimetr a detektor Timepix3. Délka propojovacího synchronizačního kabelu byla cca 50 cm. Doba akvizice dat byla zvolená u obou detektorů 20 s a byly provedeny dva typy měření, a to měření pozadí bez zdroje a se zdrojem pozitronů. Kalorimetr ukládá data do formátu MCA a TPX3 do souborů T3PA. Parsováním obou uložených datových struktur se časově synchronní data podařilo poskládat do časové řady s rozlišením druhu detektoru, který událost zaznamenal (event-log). Posunem časového okénka přes celý naměřený interval s krokem 1 ns a jeho zvětšováním s kroky {1, 2, …, 40 ns} se podařilo nalézt vždy počet časových koincidencí u obou detektorů. Kritériem zaznamenání koincidence bylo nalezení právě jedné události kalorimetru, a právě jedné události TPX3 detektoru v časovém okně. Z dosažených výsledků lze odvodit, že soustava kalorimetr-detektor Advapix TPX3 je časově synchronní pro danou délku synchronizačního kabelu 50 cm.

Ekonomické parametry

Náklady na ostatní zboží a služby ve výši 1.506.884,-- Kč byly tvořeny zejména externí výrobou přesných mechanických dílů pro přístroj Protonový tracker a pro pokračování vývojových prací na Robotickém zobrazovacím subsystému, konkrétně k mechanickým částím pro umožnění 3D zobrazovací techniky – výpočetní tomografie, a službami v oblasti softwarových knihoven a vývoje uživatelského rozhraní.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

04753437

Název vlastníka

Radalytica

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

—

Adresa www stránky s výsledkem

https://www.irradion.com/