Für die Reichweiteverifikation in der Protonentherapie mittels Prompt Gamma-Ray Timing (PGT) wird ein Proton-Bunch-Monitor (PBM) benötigt, um Phaseninstabilitäten zwischen den Protonen-Mikropulsen und der Radiofrequenz (RF) des Zyklotrons zu eliminieren.
In dieser Arbeit wurde demonstriert, dass ein Diamantdetektor diese anspruchsvolle Aufgabe erfüllen kann. Dazu wurde ein polykristalliner Diamantdetektor in diversen Experimenten umfassend charakterisiert. An ELBE wurde eine Zeitauflösung von 82(6) ps für minimal-ionisierende Elektronen bestimmt. Die Auflösung bei der Detektion von Protonen klinischer Energien wurde am OncoRay ermittelt und betrug im Mittel 314(17) ps. Des Weiteren wurden Experimente durchgeführt, die auf die optimale Position des Detektors in der späteren klinischen Anwendung nahe des Degraders schließen lassen.
Bei der Anwendung als PBM konnte der Diamantdetektor Phasenverschiebungen zur RF mit einer zeitlichen Auflösung von weniger als 3 ps bei einem Messintervall von 30 ms detektieren.
Diese Phasenverschiebungen konnten auch in weiten Teilen durch das Phasenkontrollsignal U_phi, welches im Rahmen dieser Arbeit erstmalig ausgewertet wurde, bestätigt werden.
Mit dem Diamantdetektor und U_phi stehen nun zwei PBM zur Verfügung, mit denen ein zentrales Problem bei der klinischen Anwendung von PGT als Reichweite-Verifikationsmethode gelöst werden kann.:1 Motivation
2 Grundlagen der Reichweiteverifikation in der Protonentherapie
2.1 Wechselwirkung von geladenen Teilchen mit Materie
2.2 Tiefendosiskurven
2.3 Praktische Aspekte der Protonentherapie
2.4 Reichweiteunsicherheiten
2.5 Prompt Gamma-Ray Timing (PGT)
2.6 Proton-Bunch-Monitore (PBM)
3 Entwicklung eines Vorverstärkers für den Diamantdetektor
3.1 Untersuchungen mit Generatorsignalen
3.2 Untersuchungen mit radioaktiven Prüfstrahlern
3.3 Ergebnisse
4 Bestimmung der Zeitauflösung am Elektronenstrahl
4.1 Bestimmung der Zeitauflösung eines Detektors mit einer Flugzeitmessung
4.2 Experimenteller Aufbau
4.3 Datenerfassung
4.4 Ergebnisse
4.5 Zusammenfassung
5 Bestimmung der Zeitauflösung am klinischen Protonenstrahl
5.1 Experimentalraum am OncoRay
5.2 Experimenteller Aufbau
5.3 Bestimmung der Zeitauflösung eines Detektors mit einer Koinzidenzmessung
5.4 Ablauf der Messung
5.5 Datenerfassung
5.6 Ergebnisse
5.7 Diskussion
5.8 Zusammenfassung
6 Optimierung der Position des Diamantdetektors am Degrader
6.1 Vorbetrachtungen
6.2 Experimenteller Aufbau
6.3 Ergebnisse
6.4 Diskussion
6.5 Zusammenfassung
7 Einsatz des Diamantdetektors als PBM
7.1 Experimenteller Aufbau
7.2 Datenerfassung
7.3 Ablauf der Messung
7.4 Ergebnisse
7.5 Diskussion und Ausblick
7.6 Zusammenfassung
8 Zusammenfassende Diskussion
A Anhang
A.1 Produktzertifikat des Diamantdetektors
A.2 Zertifikate der radioaktiven Prüfstrahler
A.3 Feinzeit-Korrektur beim U100-Spektrometer
A.4 Zeitdifferenz-Histogramme für Variante A1 und A2 des Koinzidenzexperiments
A.5 Der Diamantdetektor als PBM bei automatischer Phasenanpassung
A.6 Der Diamantdetektor als PBM bei manueller Phasenanpassung
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Liste der verwendeten Akronyme
Danksagung und Eigenständigkeitserklärung
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:80778 |
| Date | 26 September 2022 |
| Creators | Werner, Rahel-Debora |
| Contributors | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/updatedVersion, doc-type:masterThesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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