Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
Rivelatori di radiazione a lettura ottica per dosimetria in radioterapia, radiobiologia e radiazione cosmica
Rivelatori di radiazione basati su cristalli e pasticche di fluoruro di litio (LiF) per caratterizzare fasci di protoni, raggi X e gamma e ricavare la dose assorbita dopo l'irraggiamento dalla lettura del segnale di fotoluminescenza visibile emesso dai difetti creati nel LiF dalle radiazioni.
Cristalli e pasticche di LiF e (inset) lettore del segnale di fotoluminescenza
Immagine delle tracce lasciate dal passaggio di singoli protoni in un cristallo di LiF acquisita al microscopio a fluorescenza
Settori applicativi
Problema da risolvere
Nei trattamenti di radioterapia è fondamentale conoscere le caratteristiche spaziali e dosimetriche del fascio di radiazioni in un intervallo di dose il più ampio possibile, utilizzando diversi tipi di radiazioni, in modo da danneggiare efficacemente le cellule tumorali e minimizzando il danno alle cellule sane. Nelle missioni spaziali di lunga durata è fondamentale conoscere sia il tipo che la quantità di radiazioni ionizzanti a cui sono esposti sia gli astronauti che i componenti elettronici delle varie attrezzature.
Descrizione
Rivelatori di radiazione basati su cristalli o pasticche di polvere pressata di fluoruro di litio (LiF) che consentono di ottenere l'immagine dei fasci di protoni, raggi X e gamma usati in radioterapia e di ricavare la dose assorbita dopo l'irraggiamento, dalla lettura del segnale di fotoluminescenza visibile emesso dai difetti creati nel LiF dalle radiazioni, acquisibile con uno spettrometro o un microscopio a fluorescenza convenzionale o confocale. L'intensità del segnale ha una dipendenza lineare con la dose fino a 100 kGy, è indipendente dal rateo di dose e permette anche di ottenere l'immagine delle tracce lasciate nel rivelatore da singoli ioni a dosi minori di 1 Gy in radiobiologia e in space weather. E' disponibile anche un prototipo di lettore ottico, realizzato appositamente per il dosimetro.
Aspetti innovativi e vantaggi
- Interazione con le radiazioni ionizzanti equivalente a quella del corpo umano.
- Possibiltà di imaging del fascio di radiazioni in 2D e 3D
- Risposta lineare del segnale di fotoluminescenza in funzione della dose fino a 100kGy e range dinamico di 114 dB (19 bit)
- Riutilizzabile dopo annealing e non necessita di sviluppo chimico per la lettura
- Segnale di fotoluminescenza stabile nel tempo, indipendente dal rateo di dose e, per fasci di protoni, dal linear energy transfer (LET) nel range utilizzato in protonterapia
Maturità tecnologica 3-4
Punti di forza
- Costo
- Rilevanza sociale/economica
- Contenuto normativo/regolatore
Possibili applicazioni
- Dosimetria clinica in radioterapia
- Dosimetria fino a dosi dell'ordine di 100 kGy
- Dosimetria per radiobiologia
- Rivelatore di radiazioni ionizzanti nello spazio
- Rivelatore di tracce di ioni in reazioni nucleari
Gruppo di ricerca coinvolto
Data di aggiornamento
30-05-2025
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