質子成像中用於測量高能質子徑跡的厚GEM探測器的研製

《質子成像中用於測量高能質子徑跡的厚GEM探測器的研製》是依託蘇州大學，由王仁生擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：質子成像中用於測量高能質子徑跡的厚GEM探測器的研製
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王仁生
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

質子放療是目前放射治療癌症手段中最先進的技術之一。質子放療計畫需要精確知道患者腫瘤周圍組織對高能質子的阻止本領（Stopping Power，SP），從而確定入射質子能量。目前一般通過X射線CT圖像計算組織對質子的SP，但其一般具有2-3mm的誤差。質子成像（Proton CT，pCT）是直接測量SP的主要研究方向。本項目的目的是基於厚GEM探測器研發質子成像設備中的高能質子徑跡探測器。厚GEM探測器是國內近年已發展成熟的微結構氣體探測器，其以抗輻射，高位置分辨及高回響率得到輻射探測領域的廣泛關注。本項目首先對基於厚GEM的pCT設備進行模擬研究，給出模擬設計參數及結果；再基於該設計參數，製作一個包括四個探測單元的質子徑跡探測器原型，其中，每個探測單元的靈敏面積是10*10cm2；基於成熟的APV25電子學，通過測量宇宙射線和高能質子，測試其位置分辨等，為將厚GEM用於pCT設備做出預研。

結題摘要

質子放療是放射治療癌症手段中最先進的技術之一，在我國亦是最為快速發展的放療手段之一。質子放療中通過調節高能質子能量來改變質子在組織中能量沉積的布拉格峰位置，將高能質子的能量最大程度沉積在腫瘤位置，達到殺死腫瘤細胞的目的，故，人體組織對質子的組織本領（Stopping Power, SP）將直接決定治療中質子的出射能量，其精度亦直接影響質子放療的精準性。目前一般通過X射線CT圖像計算組織對質子的SP，但其一般具有2-3mm的誤差。質子成像（Proton CT）是指通過測量不同角度的高能質子通過人體組織後能量的變化重建出組織對高能質子SP三維分布的方法。該方法的核心為高能質子的徑跡的快速測量與重建，這對常規位置測量探測器及電子學均提出了挑戰。本項目研究厚GEM探測器作為質子成像設備中的高能質子徑跡探測器的可行性。本項目採用了中科院高能物理所研製的厚GEM膜作為GEM探測器的核心放大器件，設計並製作了針對pCT套用的靈敏面積為10*10cm2的雙疊層厚GEM探測器。並根據厚GEM探測器的性能指標，構建了pCT的Geant4模擬框架及SP重建程式，驗證其作為高能質子徑跡探測器的可行性，為厚GEM探測器在質子CT中的套用積累了技術與經驗。