Los autores no tienen reconocimientos.

1. Configuración Experimental (Figura 2) (Realizado 1 hora antes de las primeras medidas para estabilizar la temperatura del detector y la fuente de alto voltaje.) <ol><li> Coloque el depósito de agua bajo la cabeza de tratamiento, teniendo en cuenta que el SSD tendrá que ser incrementado hasta 200 cm. Así, el tanque debe ser lo más bajo posible, dependiendo de la altura del techo. </li><li> Alinear el depósito de agua con el acelerador lineal (sus lados verticales deben ser paralelos a los lados verticales de la cabeza). El láser se puede utilizar para asegurar la orientación es correcta; este procedimiento se detalla en la guía de Física 14 del sistema. </li><li> Verifique la orientación vertical del acelerador lineal mediante la realización de x y de perfil y mediciones a dos profundidades diferentes, el cálculo de la declinación del haz y la corrección utilizando los ejes de rotación de la cabeza (ver guía de Física). </li><li> Vuelva a colocar el colimador con el accesorio de telémetro, y lo utilizan para Accurdiatamente colocar la cabeza a 78,5 cm SSD. La punta del accesorio apenas debe tocar la superficie del agua. </li><li> Retire el telémetro y colocar el colimador de 60 mm en la cabeza del tratamiento. </li><li> Coloque el punto de referencia LIC a 1,5 cm de profundidad en una posición vertical, es decir, con el eje de la cavidad cilíndrica paralela a la dirección del haz. Esto se traduce en una distancia de 80 cm entre la fuente y el detector. Utilizar el láser para posicionar el LIC en el centro de la viga en la dirección lateral. </li><li> Colocar una cámara de ionización de aire lleno de 0.125 cm 3 (AIC) junto al LIC para poder corregir la atenuación, la distancia y la dispersión efectos. </li><li> Conecte el LIC y la alimentación de alta tensión para el electrómetro y ajuste el voltaje a 800 V. Conectar la AIC a otro electrómetro y ajuste el voltaje a 400 V. A continuación, espere 1 hora para fines de estabilización. </li><li> Para asegurar la exactitud de la posición lateral del detector, realice mediciones de perfiles enambas direcciones transversales y corregir el cero de la LIC, si es necesario. </li><li> Asegúrese de que la tasa de repetición del acelerador lineal se fija (valor nominal = 150 Hz). </li></ol> 2. Medidas <ol><li> En primer lugar suministrar una dosis de pre-irradiación de 3.000 unidades de monitor (MU) a fin de estabilizar la respuesta LIC. A continuación, realice un cero de los electrómetros. </li><li> Para evaluar la corriente de fuga y la estabilidad, lleve a cabo una serie de adquisiciones de carga con el haz del campo por una duración igual a la de las mediciones (7,5 seg para 100 MU). Comparar el valor medio obtenido a los valores medidos con el haz en. Una carga típica de fuga de menos de 0,03% del valor mínimo medido con el en la viga puede considerarse insignificante. </li><li> Coloque la cabeza del tratamiento a 58,5 cm SSD: utilizar el mando a distancia en modo cartesiano y simplemente realizar un movimiento de 20 cm en la dirección z. </li><li> Deja la sala de tratamiento, cierre la puerta y programar una irradiación de 100 MU en elconsola del operador. A continuación, iniciar ambos electrómetros, administrar la dosis y tomar nota de las cargas medidas por el LIC y la AIC <img alt="Ecuación 5" fo:content-width="0.7in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq5.jpg" /> . </li><li> Repetir el proceso 10 veces para ser capaces de evaluar incertidumbres estadísticas. </li><li> Después de diez mediciones, entrar en la sala y mueva el cabezal de tratamiento a la siguiente posición (68,5 cm SSD). Luego repita los pasos 2.4 y 2.5. </li><li> Cuando la cabeza se mueve más lejos desde el tanque de la distancia entre puntos de medición se puede aumentar como la carga varía siguiendo la ley de la inversa del cuadrado distancia. Tabla 1 proporciona un ejemplo de una lista de puntos de medición, junto con la dosis correspondiente por pulso. </li></ol><img alt="Tabla 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51296/51296table1.jpg" style="width: 600px;" /> Tabla 1. Lista de los puntos de medida para los dos-dosismétodo del tipo (A y B) con las dosis correspondientes por pulso. 3. Análisis Dos métodos se pueden utilizar para analizar los datos. Método A <ol><li> Para cada distancia d, tomar la relación de cada valor medido con el valor LIC AIC correspondiente obtenido a la misma distancia, <img alt="Ecuación 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> . </li><li> Trazar las relaciones <img alt="Ecuación 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> frente a la dosis por impulso y utilizar un ajuste lineal para obtener la relación extrapolada a dosis cero por pulso, R 0. </li><li> Con la suposición de que la eficiencia de recolección es igual a 1 a 0 mGy / pulso, normalizar todas las relaciones calculadas en el paso 3.A.1 al valor extrapolado de la etapa anterior con el fin de obtener valores de f (es decir, escala cada relación en un factortal que k R 0 = 1). </li><li> Representar gráficamente los valores de f en contra de los valores de la dosis por pulso para representar la evolución de la eficiencia de recolección. Las barras de error se pueden calcular mediante la propagación de las incertidumbres sobre los cargos LIC y AIC evaluados a partir de las mediciones repetidas en cada distancia. </li></ol> Método B <ol><li> Tome las relaciones <img alt="Ecuación 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> de las lecturas de LIC a 200 cm (198,5 cm SSD) y 60 cm (58,5 cm SSD), y de las lecturas de la AIC, <img alt="Ecuación 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> . </li><li> Numéricamente resolver la siguiente ecuación para u 200. <img alt="Ecuación 7" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq7.jpg" /></li><li> Inyectar el valor de U 200 en la siguiente relación para obtener la eficiencia de recolección, fa 200 cm de distancia. <img alt="Ecuación 8" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq8.jpg" /></li><li> La eficiencia se puede calcular utilizando las relaciones con otras distancias de 60 cm, mientras la relación de carga es mayor que 3. Este procedimiento permite probar la incertidumbre en los valores calculados U y f. </li><li> Calcular el parámetro U para todos los puntos de medición, usando la siguiente relación (la elección de las distancias de manera que <img alt="Ecuación 10" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq10.jpg" /> ) <img alt="Ecuación 9" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq9.jpg" /></li><li> Calcular todas las eficiencias de recolección, f d, de la relación <img alt="Ecuación 11" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq11.jpg" /></li><li> Grafica los valores de f en contra de los valores de la dosis por pulso a represent la evolución de la eficiencia de recolección. Las barras de error se pueden calcular mediante la propagación de las incertidumbres sobre los cargos LIC y AIC evaluados a partir de las mediciones repetidas en cada distancia. </li></ol>

<ol>
	<li>Das, I. J., Din, G. X., Ahnesj&#246;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+fields:+non-equlibrium+radiation+dosimetry.">Small fields: non-equlibrium radiation dosimetry.</a> Med. Phys. 35 (1), 206-215 (2008).</li><li>Wickmann, G., Nystrom, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+liquids+in+ionization+chambers+for+high+precision+radiotherapy+dosimetry.">The use of liquids in ionization chambers for high precision radiotherapy dosimetry.</a> Phys. Med. Biol. 37 (9), 1789-1812 (1992).</li><li>Chung, E., Soisson, E., Seuntjens, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dose+homogeneity+specification+for+reference+dosimetry+of+nonstandard+fields.">Dose homogeneity specification for reference dosimetry of nonstandard fields.</a> Med. Phys. 39 (1), 407-414 (2011).</li><li>Francescon, P., Kilby, W., Satariano, N., Cora, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monte+Carlo+simulated+correction+factors+for+machine+specific+reference+field+dose+calibration+and+output+factor+measurement+using+fixed+and+iris+collimators+on+the+Cyberknife+system.">Monte Carlo simulated correction factors for machine specific reference field dose calibration and output factor measurement using fixed and iris collimators on the Cyberknife system.</a> Phys. Med. Biol. 57 (12), 3741-3758 (2012).</li><li>Wagner, A., Crop, F., Lacornerie, T., Vandevelde, F., Reynaert, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+liquid+ionization+chamber+for+stereotactic+radiotherapy+dosimetry.">Use of a liquid ionization chamber for stereotactic radiotherapy dosimetry.</a> Phys. Med. Biol. 58 (8), 2445-2459 (2013).</li><li>Johansson, B., Wickman, G., Bahar-Gogani, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=General+collection+efficiency+for+liquid+iso-octane+and+tetramethylsilane+in+pulsed+radiation.">General collection efficiency for liquid iso-octane and tetramethylsilane in pulsed radiation.</a> Phys. Med. Biol. 42 (10), 1929-1938 (1997).</li><li>Andersson, J., T&#246;lli, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+the+two-dose-rate+method+for+general+recombination+correction+for+liquid+ionization+chambers+in+continuous+beams.">Application of the two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in continuous beams.</a> Phys. Med. Biol. 56 (2), 299-314 (2010).</li><li>Sjgren, R., Wendelsten, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+two-dose-rate+method+for+general+recombination+correction+for+liquid+ionization+chambers+in+pulsed+beams.">A two-dose-rate method for general recombination correction for liquid ionization chambers in pulsed beams.</a> Phys. Med. Biol. 55 (15), 4247-4260 (2010).</li><li>Boag, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ionization+measurements+at+very+high+intensities:+part+I.+Pulsed+radiation+beams.">Ionization measurements at very high intensities: part I. Pulsed radiation beams.</a> Br. J. Radiol. 23 (274), 601-611 (1950).</li><li>Boag, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+saturation+curve+for+ionization+measurements+in+pulsed+radiation+beams.">The saturation curve for ionization measurements in pulsed radiation beams.</a> Br. J. Radiol. 25 (300), 649-650 (1952).</li><li>Stewart, K. J., Elliott, A., Seuntjens, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+guarded+liquid+ionization+chamber+for+clinical+dosimetry.">Development of a guarded liquid ionization chamber for clinical dosimetry.</a> Phys. Med. Biol. 52 (11), 3089-3104 (2007).</li><li>Yin, Z., Hugtenburg, R. P., Beddoe, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+corrections+for+solid-state+detectors+in+megavoltage+photon+dosimetry.">Response corrections for solid-state detectors in megavoltage photon dosimetry.</a> Phys. Med. Biol. 49 (11), 3691-3702 (2004).</li><li>Griessbach, I., Lapp, M., Bohsung, J., Gademann, G., Harder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dosimetric+characteristics+of+a+new+unshielded+silicon+diode+and+its+application+in+clinical+photon+and+electron+beams.">Dosimetric characteristics of a new unshielded silicon diode and its application in clinical photon and electron beams.</a> Med. Phys. 32, 3750-3754 (2005).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Accuray Inc., Physics Essentials Guide P/N 032515A-ENG. Accuray Inc. , (2010).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Los métodos presentados anteriormente permiten la evaluación de los efectos de recombinación en un LIC en un amplio rango de tasas de dosis (0,14 a 1,58 mGy / pulso). Método A es simple, pero se asocia con más incertidumbres que el método B, que proporciona valores bastante exactos (y absoluto) de la eficiencia de recolección, f. La recombinación es responsable de la pérdida de aproximadamente el 2% de la señal en todo el intervalo investigado, pero este rango es más grande que lo que habitualmente se abarcado durante las mediciones de rutina. El más grande de error en un factor de salida es 0,35%, y alcanza 1% para una medición de dosis en profundidad porcentaje como se muestra en la sección de resultados. El elemento crítico para llevar a cabo el protocolo es la configuración inicial del experimento, como todas las mediciones se realizan en relación con la posición inicial de la cabeza de tratamiento. Por lo tanto uno debe tener cuidado acerca de la medición exacta de la SSD inicial para poder relacionar las lecturas del detector a cadala dosis por pulso. Esto también es cierto para la colocación del detector en el agua; se debe tener cuidado de que el punto efectivo de medida (situado 1 mm por detrás de la ventana de entrada en el caso de que el detector microLion) se sitúa en 1,5 cm por debajo de la superficie. El retardo de 1 hora y la dosis previa a la irradiación también son esenciales con el fin de estabilizar el suministro de 800 V y la temperatura. La tasa de repetición del acelerador lineal afecta directamente a la dosis por pulso. En 800 MU / min y con una frecuencia de 150 Hz, la dosis por pulso es 0,89 mGy / pulso. Esta frecuencia debe ser fijo para todas las medidas para asegurarse de que la distancia es el único factor variable que tiene una influencia en la dosis por pulso. El método se puede utilizar en el caso de una viga continua con algunas adaptaciones 7. En otros dispositivos, donde el SSD no se puede variar moviendo directamente la cabeza de tratamiento, la tasa de repetición puede ser modificado para introducir la dosis por variación del impulso. Si este parámetro esfijo, así, el SSD todavía puede ser modificada moviendo el LIC y la superficie del agua en el tanque, pero la precisión de este enfoque sería probablemente más bajo que el movimiento de la cabeza de tratamiento utilizado en el presente estudio. El siguiente paso en la caracterización de la LIC para su uso en pequeña dosimetría campo es investigar los otros factores que inducen la perturbación de la respuesta, tales como los materiales de el detector y el efecto de volumen (es decir, el hecho de que el volumen no es sensible pequeña en comparación con las dimensiones de la viga). Esto es posible a través de la utilización de simulaciones de Monte Carlo 5. Con esos aspectos que se tienen en cuenta, los factores de corrección globales se pueden aplicar a las lecturas LIC obtenidos en las mediciones de rutina clínicos (factores de salida, las dosis Porcentaje de la profundidad, perfiles de dosis) con el fin de eliminar por completo las perturbaciones. Después de la completa caracterización y corrección de estos efectos de perturbación, tLIC que se puede utilizar como un detector adicional para la dosimetría de haz pequeño, lo que permite la verificación independiente de los perfiles, las dosis Porcentaje de la profundidad y factores de salida medidos por otros detectores. Su muy alta resolución espacial en la dirección longitudinal también sería adecuado para la dosimetría de campos rectangulares con sólo una pequeña dimensión (por ejemplo, tomoterapia.)

Dosimetría en la terapia de radiación se ha realizado utilizando cámaras de ionización gaseosa durante muchos años. Estos detectores funcionan bien en cuanto a la radioterapia &quot;convencional&quot; se refiere, es decir, se utilizan grandes campos homogéneos (o variación lenta). Sin embargo muchos dispositivos más recientes, como el CyberKnife (Figura 1) sistema estudiado en este trabajo, ofrecen la posibilidad de utilizar los campos muy pequeños (hasta 5 mm). Otros dispositivos producen perfiles de haz altamente moduladas como en intensidad modulada radioterapia (IMRT). Detectores llenos de aire convencionales no están bien adaptadas para estas técnicas 1; con el fin de alcanzar una resolución espacial aceptable, el volumen de la cavidad tendría que ser reducido a un tamaño donde la respuesta de la cámara se convertiría en demasiado bajo. Diodos ofrecen la ventaja de volúmenes más pequeños sensibles y se utilizan ampliamente en la dosimetría pequeño haz. Sin embargo presentan otras limitaciones, como los efectos de dispersiónderivados de su blindaje metálico 12,13. En una cámara de ionización de líquido 2 (LIC), la densidad de ionización es mucho mayor y por lo tanto la reducción del volumen sensible es posible sin comprometer la respuesta del detector. Además, el medio sensible tiene una densidad próxima a la del agua, la reducción de las perturbaciones de fluencia asociadas con una cavidad de aire. Estos aspectos hacen que el LIC un candidato interesante para el pequeño haz dosimetría 3-5. No obstante, hay algunos asuntos que deben abordarse antes de poder realizar mediciones de dosimetría de rutina con LICs. En primer lugar, debido a la mayor densidad de ionización de los efectos de recombinación son más importantes que en las cámaras llenas de aire 6-8. La recombinación puede ser tanto inicial (un electrón se recombina con su ión madre) o general (dos iones procedentes de diferentes eventos de ionización recombinan). Este último depende de la tasa de dosis incidente en el detector; tsus medios de que las mediciones de dosis relativa (es decir, perfiles de dosis, dosis Porcentaje de la profundidad, factores de producción) pueden potencialmente sufrir desviaciones debido al cambio en la tasa de dosis. La recombinación se caracteriza por la eficiencia de colección general, define como la relación de la carga medida a la carga producida por la radiación incidente y escapar de la recombinación inicial: f = Q C / Q 0. En detectores gaseosos efectos de recombinación se evalúan utilizando el método de dos de tensión de la teoría de la Boag 9,10, que no se puede aplicar en países de bajos ingresos 11. Una alternativa puede ser encontrado en el uso del método de tasa de dos dosis de 8, que consiste en la variación de la tasa de dosis para aislar la influencia de la recombinación general y medir la eficiencia de recolección general a través de la relación <img alt="Ecuación 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq1.jpg" /> donde u es defined como <img alt="Ecuación 2" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq2.jpg" /> con α es el coeficiente de recombinación, Q 0 la cantidad de carga que se escapa de la recombinación inicial, h la separación de los electrodos, e la carga elemental, V el volumen sensible de la cámara, k 1 y k 2 las movilidades de las cargas positivas y negativas, y U la tensión aplicada. Mediante la medición a diferentes dosis por pulso es posible obtener el parámetro U y por lo tanto la eficiencia de recolección, f. La dosis por pulso está dada por la relación <img alt="Ecuación 3" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq3.jpg" /> Todas las mediciones se realizan en las condiciones de referencia de la CyberKnife (Fuente-Surface Distancia SSD = 78,5 cm, 1,5 cm de profundidad, 60 mm colimador). El uso de un gran Allo colimadorws evitando los efectos de volumen asociados con viguetas. Dada la tasa de dosis es de 800 MU / min y la frecuencia de repetición es 150 Hz, esto se traduce en una dosis de 0,89 mGy / pulso (en las condiciones de referencia, 1 MU corresponde a una dosis de 1 cGy). Cuando la frecuencia de repetición de impulsos se mantiene constante, la dosis por pulso sólo depende de la tasa de dosis en Gy / min, que se relaciona con el SSD a través de la ley de la inversa del cuadrado distancia: <img alt="Ecuación 4" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq4.jpg" /> para dos SSDs d 1 y d 2.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="788">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MicroLion chamber</td>
			<td>PTW</td>
			<td>31018</td>
			<td>http://www.ptw.de/2263.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Unidos Webline dosimeter</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/unidos_webline_dosemeter_rt0.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HV supply</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/2265.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MP3 water scanning system</td>
			<td>PTW</td>
			<td></td>
			<td>http://www.ptw.de/2032.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.125 cm3 SemiFlex chamber</td>
			<td>PTW</td>
			<td>31010</td>
			<td>http://www.ptw.de/semiflex_chambers0.html?&#38;cId=6069</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyberknife</td>
			<td>Accuray</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of recombination effects in a liquid ionization chamber used for the dosimetry of a radiosurgical accelerator

La mayoría de los dispositivos de terapia de radiación modernas permiten el uso de campos muy pequeños, ya sea a través de haces elementales en la radioterapia de intensidad modulada (IMRT) o a través de la radioterapia estereotáctica donde la precisión de posicionamiento permite la entrega de dosis muy altas por fracción en un pequeño volumen del paciente. Mediciones dosimétricas en aceleradores médicos se realizan de forma convencional utilizando cámaras de ionización de aire. Sin embargo, en los pequeños haces de ellas están sujetas a los efectos de perturbación no despreciables. Este estudio se centra en las cámaras de ionización de líquidos, que ofrecen ventajas en términos de resolución espacial y baja perturbación fluencia. Efectos de recombinación de iones son investigados por el detector microLion (PTW) se utiliza con el sistema CyberKnife (Accuray). El método consiste en realizar una serie de medidas del tanque de agua a diferentes distancias fuente-superficie, y aplicar correcciones a las lecturas del detector de líquidos sobre la base de mediciones del detector gaseosos simultáneas. Este enfoque facilitadorTES aislar los efectos de recombinación derivados de la alta densidad del medio sensible líquido y la obtención de factores de corrección a aplicar a las lecturas de detector. La principal dificultad reside en la consecución de un nivel suficiente de precisión en la configuración para ser capaces de detectar pequeños cambios en la respuesta de la cámara.

En la Figura 3 la eficiencia de recolección f obtenido a partir de método A se representa frente a la dosis por pulso, que oscila desde 0 hasta 1,6 mGy / pulso donde una pérdida de 2% en la señal puede ser visto. Los puntos siguen un comportamiento lineal. Las barras de error indican incertidumbres importantes que parecen inherentes al método y se puede reducir en gran medida con el uso del método B. También es importante destacar que en este método se supone que la respuesta de la AIC que someterse a ningún efecto de recombinación, que no es necesariamente del todo cierto . Para comprobarlo se puede simplemente realizar mediciones similares utilizando la AIC solo en una tapa de acumulación (sin tanque de agua) y corregir la distancia cuadrada inversa; pequeñas desviaciones pueden ser observados y comprendidos en los valores incertidumbres. La Figura 4 muestra la eficiencia de recolección calculado a partir del segundo método (B). Se demuestra más preciso y tiene la ventaja de proporcionar los valores absolutos de f. El deviciones de la comportamiento lineal son pequeñas y la pérdida en la señal es ligeramente menor que con el método A. Como una aplicación directa del método B, factores se pueden calcular para corregir para la recombinación general, a una dosis dada por pulso, simplemente tomando la inversa de la eficiencia de recolección, f. A continuación, estos factores se pueden aplicar a mediciones de dosis de profundidad relativa. Figura 5 muestra de dosis en profundidad relativa medida con un diodo (no sujeto a efectos de recombinación) y con la LIC antes y después de la corrección de recombinación. Cuando las curvas se normalizan a una profundidad de 240 mm (donde los efectos de recombinación se desvanecen), que coinciden, lo que significa que las correcciones compensar los efectos de recombinación en la zona de acumulación (donde la dosis por impulso y por lo tanto los factores de corrección son la más alta). Esto sugiere que los factores de corrección calculados son exactos y pueden servir como una validación del método de tasa de dos dosis. Figura 1. Sytem CyberKnife. Una visión del sistema CyberKnife utiliza para las mediciones, con el jefe del acelerador hacia abajo. El depósito de agua puede ser colocada en el suelo, o en el sofá robótico visible en la parte posterior de la habitación, dependiendo del espacio disponible por encima de la cabeza. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig2highres.jpg" /> Figura 2. Montaje experimental. La configuración se representa aquí con el AIC y LIC coloca junto a la otra en el interior del depósito de agua (1,5 cm de profundidad), en el centro de la viga, que está dirigida hacia abajo. Las flechas indican el movimiento de la cabeza del acelerador entre cada serie de medidas, que van desde los 60 cm de distancia (58,5 cm SSD) y terminando a 200 cm (198,5 cm SSD). Figura 3. La eficiencia general de recogida, método A. Gráfico de la evolución de la eficiencia de colección general, F, con respecto a la dosis por pulso (en mGy / pulso) obtenida a partir de método A. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig4highres.jpg" /> Figura 4. Eficiencia general colección, la eficiencia de recolección método B. general representa frente a la dosis por pulso, después de los resultados de método B. <img alt="La figura 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" width="500" /> Figura 5. Aplicación a las mediciones de dosis en profundidad relativa. La dosis de profundidad relativa derivadas de las mediciones de diodo se muestra en azul.Los resultados de las mediciones de LIC están representados por el rojo (sin corregir) y (corregidos) curvas de color amarillo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" target="_blank">Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator at JoVE.com

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Un número creciente de dispositivos de terapia de radiación ofrecen la ventaja de la entrega de la dosis a través de muy pequeñas vigas al tumor, lo que permite una mayor conformidad y dosis más altas por fracción. Muchos detectores diferentes se pueden utilizar para la dosimetría de estos pequeños campos. En el presente estudio, el efecto de la recombinación de iones es investigado por una cámara de ionización líquido utilizando un sistema de radioterapia estereotáctica.

Caracterización de los efectos de recombinación en una cámara de ionización líquido utilizado para la dosimetría de un acelerador de radiocirugía

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

characterization-recombination-effects-liquid-ionization-chamber-used

Research

JoVE Journal

Engineering

11.7K vistas.  Centre Oscar Lambret.  Un número creciente de dispositivos de terapia de radiación ofrecen la ventaja de la entrega de la dosis a través de muy pequeñas vigas al tumor, lo que permite una mayor conformidad y dosis más altas por fracción. Muchos detectores diferentes se pueden utilizar para la dosimetría de estos pequeños campos. En el presente estudio, el efecto de la recombinación de iones es investigado por una cámara de ionización líquido utilizando un sistema de radioterapia es...

Video: Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently more difficult than measuring the flow of a transparent fluid, since optical methods are not applicable. Ultrasound can be used to measure the velocity of an opaque fluid, not only at isolated points, but at hundreds or thousands of points arrayed along lines, with good temporal resolution. When applied to a liquid metal electrode, ultrasound velocimetry involves additional challenges: high temperature, chemical activity, and electrical conductivity. Here we describe the experimental apparatus and methods that overcome these challenges and allow the measurement of flow in a liquid metal electrode, as it conducts current, at operating temperature. Temperature is regulated within &#177;2 &#176;C using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller that powers a custom-built furnace. Chemical activity is managed by choosing vessel materials carefully and enclosing the experimental setup in an argon-filled glovebox. Finally, unintended electrical paths are carefully prevented. An automated system logs control settings and experimental measurements, using hardware trigger signals to synchronize devices. This apparatus and these methods can produce measurements that are impossible with other techniques, and allow optimization and control of electrochemical technologies like liquid metal batteries.

Ultrasound velocimetry is used to study mixing by fluid flow in liquid metal electrodes. The focus of this manuscript is to illustrate the methods used for making precise, spatially-resolved ultrasound measurements while limiting oxidation and controlling and monitoring temperature, applied current, and the heater power being supplied.

Ultrasonido de medición de velocidad en un metal líquido Electrodo

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Investigación

Ingeniería

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Electron Canalización de imágenes de contraste para Rapid III-V heteroepitaxial Caracterización

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for the purpose of investigating phase change of those liquid segments. The magnetic beads were externally controlled using a magnet, allowing for the beads to bridge the air valve between the adjacent liquid segments. A hydrophobic coating was applied to the inner surface of the tube to enhance the separation between two liquid segments. The applied magnetic field formed an aggregate cluster of magnetic beads, capturing a certain liquid amount within the cluster that is referred to as carry-over volume. A fluorescent dye was added to one liquid segment, followed by a series of liquid transfers, which then changed the fluorescence intensity in the neighboring liquid segment. Based on the numerical analysis of the measured fluorescence intensity change, the carry-over volume per mass of magnetic beads has been found to be ~2 to 3 &#181;l/mg. This small amount of liquid allowed for the use of comparatively small liquid segments of a couple hundred microliters, enhancing the feasibility of the device for a lab-in-tube approach. This technique of applying small compositional variation in a liquid volume was applied to analyzing the binary phase diagram between water and the surfactant C12E5 (pentaethylene glycol monododecyl ether), leading to quicker analysis with smaller sample volumes than conventional methods.

Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.

Fase Diagrama Caracterización utilizando perlas magnéticas como vehículos líquidos

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Detección y recuperación de paladio, oro y cobalto Metales de la Mina Urbana utilizando sensores Novela / adsorbentes designados con nanoescala Los poros en forma de rueda-Wagon

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

La cuantificación de las concentraciones de hidrógeno en superficies e interfaces de capas y materiales a granel a través de perfiles de profundidad con el análisis de Reacción nuclear

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

Aguafuerte electroquímica y caracterización de los puntos agudos de emisión de campo de ionización por impacto electrónico

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Testing of Nanoparticle Release from a Composite Containing Nanomaterial Using a Chamber System

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products containing nanomaterials is also increasing. Evaluating the nanomaterial release from products containing nanomaterials is a crucial step in assessing the safety of these products, and has resulted in several international efforts to develop consistent and reliable technologies for standardizing the evaluation of nanomaterial release. In this study, the release of nanomaterials from products containing nanomaterials is evaluated using a chamber system that includes a condensation particle counter, optical particle counter, and sampling ports to collect filter samples for electron microscopy analysis. The proposed chamber system is tested using an abrasor and disc-type nanocomposite material specimens to determine whether the nanomaterial release is repeatable and consistent within an acceptable range. The test results indicate that the total number of particles in each test is within 20% from the average after several trials. The release trends are similar and they show very good repeatability. Therefore, the proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing of products containing nanomaterials.

Nanoparticle release is tested using a chamber system that includes a condensation particle counter, an optical particle counter and sampling ports to collect filter samples for microscopy analysis. The proposed chamber system can be effectively used for nanomaterial release testing with a repeatable and consistent data range.

Ensayo de liberación de nanopartículas a partir de un compuesto que contiene nanomaterial usar un sistema de Cámara

With the rapid development of nanotechnology as one of the most important technologies in the 21st century, interest in the safety of consumer products ...

Measurement of Outgassing Rates of Steels

Steels are commonly used materials in the fabrication of vacuum systems because of their good mechanical, corrosion, and vacuum properties. A variety of steels meet the criterion of low outgassing required for high or ultrahigh vacuum applications. However, a given material can present different outgassing rates depending on its manufacturing process or the various pretreatment processes involved during the fabrication. Thus, the measurement of outgassing rates is highly desirable for a specific vacuum application. For this reason, the rate-of-pressure rise (RoR) method is often used to measure the outgassing of hydrogen after bakeout. In this article, a detailed description of the design and execution of the experimental protocol involved in the RoR method is provided. The RoR method uses a spinning rotor gauge to minimize errors that stem from outgassing or the pumping action of a vacuum gauge. The outgassing rates of two ordinary steels (stainless steel and mild steel) were measured. The measurements were made before and after the heat pretreatment of the steels. The heat pretreatment of steels was performed to reduce the outgassing. Extremely low rates of outgassing (on the order of 10&#8722;11 Pa m3 sec&#8722;1 m&#8722;2) can be routinely measured using relatively small samples.

A protocol for the measurement of outgassing rates of hydrogen from ordinary steel vacuum chambers using the rate-of-pressure rise method is presented.

Medición de la desgasificación tarifas de Aceros

Steels are commonly used materials in the fabrication of vacuum systems because of their good mechanical, corrosion, and vacuum properties. A variety of ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark aparato de plasma sinterización usado para la formación de titanato de estroncio Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

La recombinación Dinámica de capa fina en materiales fotovoltaicos a través de conductividad de microondas resuelta en el tiempo

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...