用于重离子治癌或放射性束物理的超薄位置灵敏探测器研制

At present, the beam supplied by HIRFL-CSR at IMP is mainly used to take the experiments about heavy-ion tumor therapy and experiments with stable and radioactive ions. All these experiments before-mentioned need a positin sensitive detector to monitor the primary beam online.On the other way the detector should can work in atmospheric pressure and without too much negative effect to primary beam.In many cases,the counting rate of the beam from HIRFL-CSR can exceed the capacity of event by event position sensitive detector.This project will develop an new position sensitive detector with an position resolution of better than 0.5mm(FWHM) and using metallic-membrane plating technology for sharp reducing electrode's thickness. And this project will use a method of A/D converting and data transmision which controled by FPGA,simplify the front end electronics,reduce it's cost and provide quick feedback.

目前，中科院近物所HIRFL-CSR重离子束装置开展两个重要研究领域：重离子治癌研究，稳定束或放射性束物理实验研究。无论是重离子治癌终端还是放射性束物理实验终端，都需要一个工作在大气压下的位置灵敏探测器，实现对束流的剖面进行实时监测。同时要求探测本身对束流的影响尽可能地小。HIRFL-CSR上引出的束流瞬时计数率较高，很多情况下，超过了逐个粒子读出的位置灵敏探测器的计数率能力。本课题将研制一种位置分辨～0.5mm FWHM，灵敏面积200×200 mm2积分电离室，电极采用镀膜技术制作以减小探测器的有效厚度。同时，研制FPGA控制A/D变换和数据传输模块，简化电离室读出，降低成本，提高反馈速度。

用于重离子束流剖面实时测量的超薄位置灵敏探测器系统不仅为近代物理研究所外靶终端提供了一种束流剖面实时监测的手段；同时将被广泛应用于重离子肿瘤治疗过程中的束流剖面实时监测及反馈，用来确保束流能够精确照射到靶区，并防止意外伤害的发生。在自然科学基金的资助下研制的首个薄分条电离室样机已经在外靶终端实验中多次使用，实现了对束流剖面的实时监测。目前，在两次样机的基础上改进而成的探测器系统已经基本定型，首批12台用于武威重离子装置的探测器及电子学正在加工过程中。探测系统的主要性能参数：阳极条宽1 mm,灵敏面积200mm×200 mm2, 总厚度38 µm，最佳位置分辨好于0.5 mm，FPGA控制的A/D转换频率能够达到50 MS/s，最快100 µs完成一次剖面测量，可以使用FPGA进行数据处理并用于反馈。这一探测系统将成为我国具有自主知识产权的重离子肿瘤治疗装置中终端束流分布实时监测反馈系统。