Εξομοίωση Του Μικρού Ανιχευτή Ιονισμού Του Cern Για Πιθανή Χρήση Του Ως Ανιχνευτή Πρωτονίων Σε Νοσοκομειακούς Επιταχυντές Για Την Αδρονιακή Θεραπεία Του Καρκίνου.

Abstract

Η παρούσα μελέτη στοχεύει στο να προτείνει ένα συγκεκριμένο είδος ανιχνευτή Ιονισμού για χρήση στο Σύστημα Ανίχνευσής Απωλειών Δέσμης - Beam Loss Monitoring System (BLM) - ενός τυπικού Νοσοκομειακού Επιταχυντή για την Αδρονιακή Θεραπεία του καρκίνου.Αυτός ο ανιχνευτής, ο Μικρός Ανιχνευτής Ιονισμού - Little Ionization Chamber (LIC) - έχει αναπτυχθεί στο CERN και χρησιμοποιείται ως ανιχνευτής απωλειών γύρω από τους υπεραγώγιμους μαγνήτες του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων - Large Hadron Collider (LHC) -. Τα επιμέρους χαρακτηριστικά και το συλλεγόμενο σήμα του LIC όταν αλληλεπιδρά με εισερχόμενα πρωτόνια υψηλής ενέργειας, εξομοιώθηκαν με τη χρήση δύο εξομοιωτικών πακέτων, του Geant4 και του CST Particle Studio. Το πακέτο Geant4 χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της εναπόθεσης ενέργειας σε κάθε σημείο του αερίου του ανιχνευτή από τα εισερχόμενα πρωτόνια, καθώς και για τη στατιστική ανάλυση της χωρικής κατανομής των παραγόμενων δευτερογενών σωματιδίων στο ίδιο χώρο. Στη συνέχεια, η (εξομοιωμένη) ενεργειακή απόδοση του LIC συγκρίνεται με την αντίστοιχη ενός Τυπικού Ανιχνευτή Ιονισμού - Standard Ionization Chamber (IC) - του CERN. Ο εξομοιωτής CST Particle Studio χρησιμοποιήθηκε για την εξομοίωση του ηλεκτρικού πεδίου που παράγεται από τη διαφορά δυναμικού των ηλεκτροδίων του ανιχνευτή LIC, για τη μελέτη της διάδοσης, στο εσωτερικό του αερίου του ανιχνευτή, των ηλεκτρονίων και των ιόντων που παράγονται από τον ιονισμό του αερίου N2, καθώς και για να μελετηθεί τυχών μεταβολή του σήματος του ανιχνευτή στη περίπτωση που ο τελευταίος βρίσκεται μέσα σε ένα εγκάρσιο μαγνητικό πεδίο σταθερής έντασης.Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από τις άνωθεν εξομοιωτικές μελέτες συγκρίνεται με τα πειραματικά δεδομένα που λήφθηκαν από την ομάδα BLM του CERN, κατά τη διάρκεια πειράματος βαθμονόμησης (calibration) του καινούριου ανιχνευτή LIC στο Σύγχροτρον Επιτάχυνσης Πρωτονίων - Proton Synchrotron Booster (PSB) -.