Speaker
Description
NUMER IDENTYFIKACYJNY // CONTRIBUTION ID
Waveform Pattern Alignment: Nowe podejście do diagnostyki wiązek metodą czasu przelotu
Autor // Author: Wiktor Parol1, Adam Kozela1, Paweł Kulessa1, Bogusław Włoch2
1 IInstitute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, PL-31342 Kraków
2 Université de Bordeaux CNRS, LP2I Bordeaux, 33170, Gradignan, France
Korespondujący autor // Corresponding Author: wiktor.parol@ifj.edu.pl, wiktor.parol@gmail.com
Eksperymenty akceleratorowe wymagające wysokiej precyzji, takie jak badania oddziaływań jądrowych w układach kilku ciał, wymagają dokładnej znajomości kinematyki reakcji. Jest ona definiowana przez parametry wiązki hadronowej: średnią energię kinetyczną cząstek oraz rozkład ich energii indywidualnych. Choć akceleratory dostarczają wiązki o zadanych energiach w określonych parametrach nominalnych, ich niezależny monitoring w układzie eksperymentalnym pozwala zminimalizować zakres błędów systematycznych. Różnice między żądaną a faktycznie dostarczoną energią wiązki, a także zmienność energii pomiędzy poszczególnymi cząstkami, wpływają również na wiarygodność procedur takich jak kalibracja detektorów, identyfikacja cząstek, co w przypadku badania układów kilku nukleonów wprowadza dodatkową nieoznaczoność czynników normalizacyjnych dla przekrojów czynnych [1].
Osobny problem stanowią akceleratory wykorzystywane w badaniach naukowych, które pierwotnie zaprojektowane zostały do zastosowań medycznych, np. Proteus-235. Kalibruje się je w oparciu o zasięg cząstek w wodzie lub deponowaną dawkę, a nie bezpośrednio w jednostkach energii wiązki. Rozwój zastosowań wiązek hadronowych, w szczególności budowa nowych centrów radioterapii, tworzy przestrzeń do opracowania nowych detektorów i metod diagnostyki wiązki [2-4].
Waveform Pattern Alignment (WPA) to metoda oparta na technice czasu przelotu, która pozwala na szybkie wyznaczenie energii wiązki hadronowej wykorzystywanej w eksperymentach fizyki jądrowej lub zastosowaniach klinicznych. Innowacyjny aspekt tej metody umożliwia zarówno wyznaczenie średniej energii kinetycznej reprezentatywnej próbki hadronów, jak i rozkładu ich indywidualnych energii. WPA umożliwia powtarzalny i precyzyjny pomiar w czasie niezakłócającym przebiegu eksperymentu.
Zastosowanie WPA w centrach radioterapii powinno wpłynąć na zwiększenie bezpieczeństwa, oferując wiarygodny pomiar diagnostyczny możliwy do przeprowadzenia w czasie pomiędzy wyprowadzeniem i wprowadzeniem kolejnych pacjentów.
Testy metody oraz prototypowego urządzenia przeprowadzono na wiązkach protonowych dostarczanych przez akceleratory COSY (FZ Jülich), Proteus-235 oraz AIC-144 (IFJ PAN). Podstawy teoretyczne metody, jak i wyniki testowych pomiarów, zaprezentowane zostaną podczas wystąpienia.
References
[1] W. Parol et al., Phys. Rev. C 102, 054002 (2020)
doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevC.102.054002
[2] M. Kisieliński, J. Wojtkowska, NUKLEONIKA 52(1), 3–5 (2007)
doi: N/A
[3] A. Vignati et al., Phys. Med. Biol.P 65, 215030 (2020)
doi: https://doi.org/10.1088/1361-6560/abab58
[4] A. Vignati et al. J. Instrum. 17, C11001 (2022)
doi: https://doi.org/10.1088/1748-0221/17/11/C11001
