Parametri dosimetrici caratterizzanti i rivelatori a diamante CVD per la dosimetria di fasci radioterapici

Questo lavoro di tesi si inserisce nell’ambito di un lavoro di ricerca, sviluppato presso i laboratori di Fisica dell’Università Cattolica del S. C. di Roma, finanziato dalla Comunità Europea e relativo alla caratterizzazione dosimetrica di rivelatori a diamante sintetico ottenuti con la tecnica CVD (‘‘Chemical Vapor Deposition’’) per misure di fasci radioterapici.
Le tecniche radioterapiche più avanzate utilizzano fasci di fotoni, elettroni e protoni modulati in termini di dimensioni, intensità e/o energia. La dosimetria di questi fasci, che presentano alti gradienti di dose, comporta l’impiego di rivelatori di piccole dimensioni, come i rivelatori a stato solido. Tali rivelatori, se realizzati con materiali che presentano parametri di interazione radiazione-materia simili a quelli dell’acqua, offrono una risposta dosimetrica accurata. Un candidato ideale è il rivelatore a diamante, date le sue piccole dimensioni e, quindi, l’alta risoluzione spaziale, l’elevata risposta per unità di dose, l’indipendenza della risposta dall’energia del fascio di radiazioni, l’alta resistenza al danneggiamento provocato dalla radiazione, la buona stabilità alle variazioni di temperatura e la buona risoluzione temporale. Lo scopo del progetto è quello di valutare la possibilità di impiegare film policristallini di diamante sintetico CVD per realizzare un rivelatore per le radiazioni ionizzanti usate in radioterapia.
Il lavoro ha riguardato misure di caratterizzazione dosimetrica di due rivelatori a diamante sintetico, studiando parametri come: la riproducibilità del segnale, la stabilizzazione del segnale mediante preirraggiamento (effetto Priming), il rapporto segnale-rumore, l’efficienza di raccolta di carica, la dipendenza della risposta dalla dose e dal rateo di dose, il segnale in funzione della profondità in acqua, delle dimensioni del fascio di radiazioni e lungo assi ortogonali all’asse centrale del fascio, la dipendenza dall’energia e dall’angolo di incidenza del fascio di radiazioni.
I parametri dosimetrici dei prototipi di rivelatore a diamante CVD sono stati confrontati con i risultati ottenuti con un rivelatore a diamante naturale commercializzato dalla PTW e con una camera a ionizzazione di riferimento. Si è giunti alla conclusione che entrambi i campioni posseggono le caratteristiche di un dosimetro acqua equivalente, anche se alcuni parametri come la linearità con il rateo di dose e l’efficienza di raccolta di carica devono essere migliorati prima di poter avviare una realizzazione industriale del rivelatore.