Дозиметрия импульсных пучков тяжелых ионов для радиобиологических исследований на ускорительном комплексе ИТЭФ-ТВН

• Автор: Марков, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание

Введение

1. Дозиметрия пучков тяжелых заряженных частиц (обзор литературы)

1.1 Физические основы дозиметрии пучков тяжелых ионов

1.1.1 Потери энергии тяжелых ионов при прохождении через вещество

1.1.2 Пространственное распределение поглощенной дозы

1.2 Методы дозиметрии пучков тяжелых заряженных частич

1.2.1 Калориметрический метод дозиметрии

1.2.2 Ионизационные методы дозиметрии

1.2.3 Метод пленочной дозиметрии
1.2.4 Метод основанный на измерении флюенеа
1.2.5 Другие методы дозиметрии
1.3 Выводы
2. Экспериментальная установка для проведения радиобиологических
исследований
2.1 Ускорительный комплекс ИТЭФ -ТВН
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Система формирования дозных полей
2.4 Выводы
3. Определение поглощенной дозы в веществе при воздействии ионных
пучков
3.1 Методика определения поглощенной дозы в веществе при воздействии ионных пучков
3.2 Измерение параметров ионного пучка

3.2.1 Измерение количества частиц в импульсе
3.2.2 Измерение удельных энергетических потерь
3.3 Определение величины поглощенной дозы в тонком слое вещества при облучении ионами
3.4 Выводы
4. Дозиметрия с использованием радиохромных пленок GafChromic
4.1 Метод радиохромной пленочной дозиметрии
4.2 Экспериментальное исследование дозиметрических свойств РХП GafChromic MD-V
4.2.1 Калибровка па пучке фотонов
4.2.2 Измерение глубинного дозного распределения при облучении ионами углерода
4.2.3 Определение относительной эффективности РХП при различных значениях энерговыделения ионов
4.3 Построение изодозных распределений в плоскости перпендикулярной оси пучка ионов
4.4 Выводы
5. Биологическая дозиметрия импульсных пучков ионов углерода
5.1 Хромосомные аберрации в лимфоцитах крови человека
5.2 Описание эксперимента
5.3 Анализ хромосомных аберраций
5.4 Выводы
6. Результаты радиобиологических исследований с использованием им-
пульсных пучков ионов углерода
6.1 Радиобиологические исследования с использованием импульсных пучков ионов углерода по технологии «in vitro»
6.2 Радиобиологические исследования с использованием импульсных пучков ионов углерода по технологии «in vivo»
6.3 Выводы

Заключение
Литература
Список иллюстраций
Список таблиц

Окончательно, из последнего уравнения можно определить величину среднеквадратичной относительной флуктуации пробегов (стрэгглинг):
= 0-10)
Л у/т, тс2 /
где / медленно меняющаяся функция, которая завистит от свойств вещества, а, Е пт- энергия масса частицы. Из уравнения (1.10) видно, что с уменьшением массы частицы увеличиваются флуктуации пробегов. Помимо этого с уменьшением массы частиц более существенное влияние оказываю процессы многократного рассеяния. Согласно теории многократного рассеяния Мольер для заряженных частиц с зарядовым состоянием г, импульсом р и скоростью (Зс стандартное отклонение проекции угла рассеяния дается выражением [51]:
°-^'Ш1+омйЧ%))' (и1)
где х/Хо - толщина среды рассеивания. Следовательно, процессы многократного рассеяния для частиц с большей массой оказываются менее значимы, чем для более легких.
В результате, при сравнении протонов и ионов углерода оказывается, что у последних флуктуация пробегов и поперечное рассеяние оказывается меньшими. Это приводит к большему градиенту дозы в поперечном к пучку направлении и на дальнем конце пика Брэгга (Рисунок 1.4). Однако, в отличие от протонов, в случае тяжелых ионов более существенным оказывается влияние процессов фрагментации, возникающих при прохождении тяжелых ионов через вещество. Ядерные фрагменты, образующиеся в результате неупругих взаимодействий тяжелых ионов с ядрами вещества, обладают меньшими массой и зарядом, чем налетающие частицы, но при этом имеют широкий спектр энергий. Из-за меньшего заряда и массы пробег фрагментов может превышать пробег первичных ионов. Это в свою очередь приводит к искажению формы кривой энерговыделения и образованию нежелательного для терапевтического применения «хвоста» дозы за пиком Брэгга, который становится все более значимым с увеличением массы ионов.