Gli autori non hanno riconoscimenti.

1. Setup sperimentale (Figura 2) (Eseguita 1 ora prima delle prime misure per stabilizzare la temperatura del rivelatore e l&#39;alta tensione di alimentazione.) <ol><li> Posizionare il serbatoio dell&#39;acqua sotto la testa di trattamento, tenendo presente che il SSD dovrà essere aumentata fino a 200 cm. Così il serbatoio deve essere posizionato partire da ottenibile, a seconda dell&#39;altezza del soffitto. </li><li> Allineare il serbatoio con il linac (lati verticali devono essere paralleli ai lati verticali della testa). Il laser può essere usato per assicurare il corretto orientamento; Questa procedura è descritta nella guida Fisica 14 del sistema. </li><li> Verificare l&#39;orientamento verticale del LINAC eseguendo xe y profilo misurazioni a due diverse profondità, calcolando la declinazione fascio e correggere utilizzando gli assi di rotazione della testa (vedi guida Physics). </li><li> Sostituire il collimatore con l&#39;accessorio telemetrica, e usarlo per accurdiatamente posizionare la testa a 78,5 centimetri SSD. La punta dell&#39;accessorio dovrebbe toccare appena la superficie dell&#39;acqua. </li><li> Rimuovere il telemetro e posizionare il collimatore 60 millimetri sulla testa di trattamento. </li><li> Posizionare il punto di riferimento LIC a 1.5 cm Altezza in posizione verticale, cioè con l&#39;asse della cavità cilindrica parallela alla direzione del fascio. Ciò si traduce in una distanza di 80 cm tra la sorgente e il rivelatore. Utilizzare il laser per posizionare il LIC al centro del fascio nella direzione laterale. </li><li> Posizionare un 0,125 centimetri a 3-aria riempita camera di ionizzazione (AIC) accanto alla LIC essere in grado di correggere gli effetti di attenuazione, distanza e dispersione. </li><li> Collegare il LIC e l&#39;alimentazione ad alta tensione per l&#39;elettrometro e impostare la tensione di 800 V. Collegare l&#39;AIC per un altro elettrometro e impostare la tensione di 400 V. Quindi attendere 1 ora per la stabilizzazione. </li><li> Per garantire la precisione del posizionamento rivelatore laterale, effettuare misure di profilo inentrambe le direzioni trasversali e correggere lo zero della LIC, se necessario. </li><li> Assicurarsi che la frequenza di ripetizione del linac è ​​fisso (valore nominale = 150 Hz). </li></ol> 2. Misure <ol><li> Prima fornire una dose pre-irradiazione di 3.000 unità monitor (MU) per stabilizzare la risposta LIC. Quindi eseguire uno zero dei elettrometri. </li><li> Per valutare la dispersione di corrente e stabilità, eseguire una serie di acquisizioni di carica con il fascio largo per una durata pari a quella delle misure (7,5 sec per 100 MU). Confrontare il valore medio ottenuto con i valori misurati con il fascio su. Una carica di dispersione tipico inferiore a 0,03% del valore più piccolo misurato con il sul fascio può essere considerato trascurabile. </li><li> Posizionare la testa di trattamento a 58,5 centimetri SSD: utilizzare il telecomando in modalità cartesiana e semplicemente eseguire un movimento di 20 centimetri nella direzione z. </li><li> Lasciare la sala di trattamento, chiudere la porta e programmare un irraggiamento di 100 MU alconsole operatore. Quindi avviare due elettrometri, consegnare la dose e prendere nota degli oneri misurati dal LIC e AIC <img alt="Equazione 5" fo:content-width="0.7in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq5.jpg" /> . </li><li> Ripetere il processo 10 volte per poter valutare incertezze statistiche. </li><li> Dopo dieci misure, entrate nella stanza e spostare la testina di trattamento nella posizione successiva (68,5 centimetri SSD). Quindi ripetere i punti 2.4 e 2.5. </li><li> Quando la testa viene spostata lontano dal serbatoio la distanza tra i punti di misura può essere aumentata come la carica varia secondo la legge dell&#39;inverso del quadrato distanza. Tabella 1 fornisce un esempio di un elenco di punti di misura, insieme alla corrispondente dose per impulso. </li></ol><img alt="Tabella 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51296/51296table1.jpg" style="width: 600px;" /> Tabella 1. Elenco dei punti di misura per le due dosimetodo del tasso (A e B) con le corrispondenti dosi per impulso. 3. Analisi Due metodi possono essere utilizzati per analizzare i dati. Metodo A <ol><li> Per ogni distanza d, prendere il rapporto di ciascun valore misurato LIC con il corrispondente valore AIC ottenuti alla stessa distanza, <img alt="Equazione 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> . </li><li> Tracciare i rapporti <img alt="Equazione 5" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq12.jpg" /> contro la dose per impulso e utilizzare una misura lineare per ottenere il rapporto della dose estrapolata a zero per impulso, R 0. </li><li> Con il presupposto che l&#39;efficienza di raccolta è uguale a 1 a 0 mGy / impulso, normalizzare tutti i rapporti calcolati nel passaggio 3.A.1 al valore estrapolato dal passaggio precedente per ottenere valori di f (cioè ogni rapporto in scala un fattoretale che k R 0 = 1). </li><li> Tracciare i valori di f contro i valori di dose per impulso per rappresentare l&#39;evoluzione della efficienza di raccolta. Le barre di errore possono essere calcolati moltiplicazione delle incertezze sulle accuse LIC e AIC valutati dalle misurazioni ripetute ad ogni distanza. </li></ol> Metodo B <ol><li> Prendete i rapporti <img alt="Equazione 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> delle letture LIC a 200 cm (198,5 centimetri SSD) e 60 cm (58,5 centimetri SSD), e delle letture AIC, <img alt="Equazione 6" fo:content-width="0.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq6.jpg" /> . </li><li> Numericamente risolvere l&#39;equazione sotto per u 200. <img alt="Equazione 7" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq7.jpg" /></li><li> Iniettare il valore di U 200 nel seguente relazione per ottenere l&#39;efficienza di raccolta, fa 200 cm di distanza. <img alt="Equazione 8" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq8.jpg" /></li><li> L&#39;efficienza può essere calcolata utilizzando i rapporti con altre distanze a 60 cm, fino a quando il rapporto di carica è superiore a 3. Questa procedura permette di testare l&#39;incertezza sui valori calcolati u e f. </li><li> Calcolare il parametro u per tutti i punti di misurazione, utilizzando la seguente relazione (scegliendo le distanze in modo che <img alt="Equazione 10" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq10.jpg" /> ) <img alt="Equazione 9" fo:content-width="1.5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq9.jpg" /></li><li> Calcolare tutte le efficienze di raccolta, f d, dalla relazione <img alt="Equazione 11" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq11.jpg" /></li><li> Tracciare i valori di f contro i valori di dose per impulso di represent l&#39;evoluzione della efficienza di raccolta. Le barre di errore possono essere calcolati moltiplicazione delle incertezze sulle accuse LIC e AIC valutati dalle misurazioni ripetute ad ogni distanza. </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. 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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>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

I metodi di cui sopra consentono di valutare gli effetti di ricombinazione in un LIC su una vasta gamma di dosi (0,14-1,58 mGy / impulsi). Metodo A è semplice ma è associato con più incertezze che il metodo B, che fornisce i valori abbastanza precise (e assoluti) della efficienza di raccolta, f. Ricombinazione è responsabile della perdita di circa il 2% in segnale su tutta la gamma studiato, ma questo intervallo è più grande di quello che normalmente è attraversato durante le misurazioni di routine. Il più grande errore su un fattore di uscita è 0,35%, e raggiunge 1% per una misurazione della dose percentuale profonda come è stato illustrato nella sezione risultati. L&#39;elemento critico per condurre il protocollo è la configurazione iniziale dell&#39;esperimento, come tutte le misurazioni vengono eseguite rispetto alla posizione iniziale della testina di trattamento. Così si dovrebbe essere attenti circa la misurazione accurata della SSD iniziale per essere in grado di relazionarsi con le letture del rivelatore a ciascundosare per impulso. Questo è vero per il posizionamento del rivelatore in acqua anche; occorre prestare attenzione che il punto effettivo di misurazione (situato ad 1 mm dietro la finestra d&#39;ingresso nel caso del rivelatore microLion) è posizionato a 1,5 cm sotto la superficie. Il ritardo di 1 ora e la dose di pre-irradiazione sono essenziali per stabilizzare l&#39;alimentazione 800 V e la temperatura. Il tasso di ripetizione del LINAC impatti direttamente la dose per impulso. A 800 MU / min e con una frequenza di 150 Hz, la dose per impulso è 0.89 mGy / impulso. Questa frequenza è opportuno fissare per tutti misure per assicurarsi che la distanza è l&#39;unico fattore variabile avente una influenza sulla dose per impulso. Il metodo può essere usato nel caso di un fascio continuo con alcuni adattamenti 7. Su altri dispositivi in ​​cui l&#39;SSD non può essere variata spostando direttamente la testina di trattamento, la frequenza di ripetizione potrebbe essere modificato per introdurre la variazione di dose per impulso. Se il parametro èfisso così, il SSD può ancora essere modificato spostando il LIC e la superficie dell&#39;acqua nel serbatoio, ma l&#39;accuratezza di questo approccio sarebbe probabilmente inferiore il movimento della testa di trattamento utilizzato nel presente studio. Il passo successivo nella caratterizzazione del LIC per il suo utilizzo in campo piccolo dosimetria è indagare gli altri fattori che inducono perturbazione della risposta, come i materiali del rivelatore e l&#39;effetto volume (cioè il fatto che il volume sensibile non è piccola rispetto alle dimensioni del fascio). Ciò è possibile attraverso l&#39;uso di simulazioni Monte Carlo 5. Con tali aspetti presi in considerazione i fattori di correzione globali possono essere applicati alle letture LIC ottenuti in misure di routine clinici (fattori di output, proporzioni percentuali profondità, profili dose) per eliminare completamente le perturbazioni. Dopo la completa caratterizzazione e la correzione di questi effetti perturbatore, tegli LIC può essere usato come rivelatore per piccoli dosimetria fascio, consentendo un controllo indipendente dei profili, dosi profondità percentuali e fattori di uscita misurate da altri rivelatori. La sua altissima risoluzione spaziale nella direzione longitudinale sarebbe anche adatta per la dosimetria di campi rettangolari con solo una piccola dimensione (es Tomoterapia.)

Dosimetria in radioterapia è stata effettuata con camere a ionizzazione gassosi per molti anni. Questi rivelatori funzionano bene per quanto riguarda la radioterapia &quot;convenzionale&quot; è interessato, vale a dire grandi campi omogenei (o lentamente variabili) vengono utilizzati. Tuttavia molti dispositivi recenti, come il Cyberknife (Figura 1) sistema studiato in questo lavoro, offrono la possibilità di utilizzare campi molto piccoli (fino a 5 mm). Altri dispositivi producono profili fascio altamente modulati come in Intensity Modulated Radiation Therapy-(IMRT). Rivelatori pieni d&#39;aria convenzionali non sono adatti per l&#39;queste tecniche 1; al fine di raggiungere una risoluzione spaziale accettabile il volume della cavità dovrebbe essere ridotta a una dimensione dove la risposta camera diverrebbe troppo bassa. Diodi offrono il vantaggio di minori volumi sensibili e sono ampiamente utilizzati in piccole dosimetria fascio. Tuttavia, essi presentano altre limitazioni come gli effetti di scatteringderivanti dalla loro schermatura metallica 12,13. In una camera di ionizzazione liquido 2 (LIC), la densità di ionizzazione è molto più alta e quindi la riduzione del volume sensibile è possibile senza compromettere la risposta del rivelatore. Inoltre il supporto sensibile ha una densità prossima a quella dell&#39;acqua, ridurre le perturbazioni fluenza associati un&#39;intercapedine d&#39;aria. Questi aspetti rendono il LIC un candidato interessante per le piccole fascio dosimetria 3-5. Ci sono tuttavia alcuni problemi da risolvere prima di poter effettuare misure dosimetriche di routine con i paesi a basso reddito. In primo luogo, a causa della maggiore densità di ionizzazione gli effetti di ricombinazione sono più importanti in camere d&#39;aria 6-8. Ricombinazione può essere sia iniziale (un elettrone ricombina con il suo ione madre) o generale (due ioni provenienti da diversi eventi ionizzazione ricombinano). Quest&#39;ultimo dipende dalla dose incidente sul rivelatore; ti suoi mezzi che le misure di dose relativa (cioè profili di dose, dosi di profondità percentuale, fattori uscita) possono potenzialmente subire deviazioni dovute alla variazione del rateo di dose. Ricombinazione si caratterizza per l&#39;efficienza di raccolta generale, definito come il rapporto tra la carica misurato alla carica prodotta dalla radiazione incidente e fuga ricombinazione iniziale: f = Q C / Q 0. In rivelatori gassosi effetti di ricombinazione sono valutate con il metodo a due tensione dalla teoria di Boag 9,10, che non può essere applicato in LIC 11. Un&#39;alternativa può essere trovato nell&#39;uso del metodo a due dosi-rate 8, composto da variare la dose di isolare l&#39;influenza della ricombinazione generale e misurare l&#39;efficienza di raccolta generale attraverso la relazione <img alt="Equazione 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq1.jpg" /> dove u è defined come <img alt="Equazione 2" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq2.jpg" /> con α è il coefficiente di ricombinazione, Q 0 la quantità di carica che sfugge ricombinazione iniziale, h la separazione elettrodo, posta la carica elementare, V il volume sensibile della camera, k 1 e k 2 le mobilità delle cariche positive e negative, e U la tensione applicata. Misurando a dosi differenti per impulso è possibile avere il parametro u e quindi l&#39;efficienza di raccolta, f. La dose per impulso è dato dalla relazione <img alt="Equazione 3" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq3.jpg" /> Tutte le misurazioni vengono effettuate nelle condizioni di riferimento del Cyberknife (Source-Surface Distance SSD = 78,5 centimetri, profondità 1,5 centimetri, 60 millimetri collimatore). L&#39;uso di un grande allo collimatorews evitando gli effetti di volume associati con piccole travi. Dato il tasso di dose è di 800 MU / min e la frequenza di ripetizione è 150 Hz, questo comporta una dose di 0.89 mGy / impulso (nelle condizioni di riferimento, 1 MU corrisponde ad una dose di 1 cGy). Quando la frequenza di ripetizione degli impulsi è mantenuta costante, la dose per impulso dipende solo dalla dose in Gy / min, che è legato al SSD attraverso la legge dell&#39;inverso del quadrato distanza: <img alt="Equazione 4" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51296/51296eq4.jpg" /> per due SSD d 1 e 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 maggior parte dei moderni dispositivi di radioterapia consentono l&#39;utilizzo di piccoli campi, sia attraverso piccoli fasci di Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) o tramite radioterapia stereotassica in cui la precisione di posizionamento permette di erogare dosi molto alte per frazione in un piccolo volume del paziente. Misure dosimetriche su acceleratori medicali vengono convenzionalmente realizzate con camere di ionizzazione riempite d&#39;aria. Tuttavia, in piccoli fasci questi sono soggetti agli effetti di perturbazione non trascurabile. Questo studio si concentra su camere di ionizzazione liquidi, che offrono vantaggi in termini di risoluzione spaziale e bassa perturbazione fluenza. Effetti di ricombinazione Ion sono indagati per il rivelatore microLion (PTW) utilizzato con il sistema Cyberknife (Accuray). Il metodo consiste nell&#39;effettuare una serie di misurazioni serbatoio dell&#39;acqua a diverse distanze sorgente-superficie, e applicare correzioni alle letture rilevatore di liquido a base di misurazioni simultanee rivelatori gassosi. Questo facilitatore approcciotes isolando gli effetti di ricombinazione derivanti dalla elevata densità del mezzo sensibile liquido ed ottenendo fattori di correzione da applicare alle letture del rivelatore. La difficoltà principale risiede nel raggiungere un sufficiente livello di accuratezza nella configurazione di poter rilevare piccoli cambiamenti nella risposta camera.

In figura 3 l&#39;efficienza di raccolta f ottenuti da metodo A è tracciata contro la dose per impulso, che varia 0-1,6 mGy / impulso dove una perdita del 2% in segnale può essere visto. I punti seguono un comportamento lineare. Le barre di errore indicano incognite che sembrano inerenti al metodo e può essere notevolmente ridotto con l&#39;uso del metodo B. È anche interessante notare che in questo metodo la risposta AIC si presume subire effetti di ricombinazione, che non è necessariamente del tutto vero . Per verificare questo si può semplicemente eseguire misure analoghe usando l&#39;AIC solo in un berretto build-up (senza serbatoio di acqua) e corretto per la distanza del quadrato; piccole deviazioni possono essere osservate e comprese nei valori incertezze. La Figura 4 mostra l&#39;efficienza di raccolta calcolato dal secondo metodo (B). Esso dimostra più preciso e ha il vantaggio di fornire valori assoluti di f. L&#39;devizioni del comportamento lineare sono piccole e la perdita di segnale è leggermente inferiore a quella con il metodo A. Come applicazione diretta del metodo B, fattori possono essere calcolati per correggere ricombinazione generale a una data dose per impulso, semplicemente prendendo l&#39;inverso della efficienza di raccolta, f. Poi questi fattori possono essere applicati a misure di dose profondità relativa. Figura 5 mostra dose in profondità relativa misurata con un diodo (non soggetto a effetti di ricombinazione) e con il LIC prima e dopo la correzione ricombinazione. Quando le curve sono normalizzati ad una profondità di 240 mm (in cui gli effetti di ricombinazione svaniscono), coincidono, il che significa che le correzioni compensare effetti di ricombinazione nella zona accumulo (dove la dose per impulso e quindi i fattori di correzione sono i più alti). Ciò suggerisce che i fattori di correzione calcolati sono accurate e possono servire come validazione del metodo del tasso di due dosi. Figura 1. Sytem Cyberknife. Una vista del sistema Cyberknife utilizzato per le misurazioni, con la testa acceleratore verso il basso. Il serbatoio dell&#39;acqua può essere collocato sul pavimento o sul divano robotico visibile sul fondo della camera, a seconda dello spazio disponibile sopra la testa. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig2highres.jpg" /> Figura 2. Apparato sperimentale. L&#39;installazione è qui rappresentato con il CIA e LIC collocato accanto all&#39;altro all&#39;interno del serbatoio dell&#39;acqua (1,5 cm di profondità), al centro del fascio, che è diretta verso il basso. Le frecce indicano il movimento della testa acceleratore tra ogni serie di misure, a partire da una distanza di 60 cm (58,5 centimetri SSD) e termina a 200 cm (198,5 centimetri SSD). Figura 3. Generale efficienza di raccolta, metodo A. Grafico dell&#39;evoluzione della efficienza di raccolta generale, f, rispetto alla dose per impulso (in mGy / impulso) ottenuto dal metodo A. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig4highres.jpg" /> Figura 4. Generale efficienza di raccolta, metodo B. generale efficienza di raccolta in grafico contro la dose per impulso, sulla base dei risultati di metodo B. <img alt="Figura 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" width="500" /> Figura 5. Applicazione alle misure di dose di profondità relativi. La dose di profondità relativa ottenuta dalle misurazioni diodo è mostrato in blu.I risultati delle misurazioni LIC sono rappresentati dal rosso (non corretta) e gialli (corretto) curve. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51296/51296fig5highres.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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

Un numero crescente di dispositivi di terapia di radiazione offrono il vantaggio di fornire la dose attraverso piccole travi al tumore, consentendo una maggiore conformità e dosi più alte per frazione. Molti rivelatori differenti possono essere utilizzati per la dosimetria di questi piccoli campi. Nel presente studio, l&#39;effetto di ricombinazione ionica è indagato per una camera di ionizzazione liquido utilizzando un sistema radioterapia stereotassica.

Caratterizzazione degli effetti di ricombinazione in una ionizzazione Camera liquido utilizzato per la dosimetria di un Acceleratore radiochirurgico

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 Views.  Centre Oscar Lambret.  Un numero crescente di dispositivi di terapia di radiazione offrono il vantaggio di fornire la dose attraverso piccole travi al tumore, consentendo una maggiore conformità e dosi più alte per frazione. Molti rivelatori differenti possono essere utilizzati per la dosimetria di questi piccoli campi. Nel presente studio, l'effetto di ricombinazione ionica è indagato per una camera di ionizzazione liquido utilizzando un sistema radioterapia stereotassica. 

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.

Ultrasuoni misura di velocità in un metallo elettrodo Liquid

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 ...

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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 Channeling Contrast Imaging per Rapid III-V eteroepitassiale Caratterizzazione

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 Diagramma Caratterizzazione utilizzando biglie magnetiche come vettori liquidi

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.

Rilevamento e recupero di palladio, oro e metalli di cobalto dalla miniera urbana Utilizzando novelli Sensori / Adsorbenti designate con nanoscala Wagon a forma di ruote pori

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 quantificazione delle concentrazioni di idrogeno in superficie e di interfaccia Livelli e materiale sfuso attraverso profili di profondità con l&#39;analisi reazione nucleare

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.

Elettrochimica Acquaforte e caratterizzazione di punte acuminate campo di emissione per impatto elettronico di ionizzazione

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.

Prove di nanoparticelle di uscita da un composto contenente Nanomateriale Utilizzo di un Sistema Camerale

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.

Misura di degassamento Tassi di Acciai

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 Plasma Sintering apparecchio utilizzato per la formazione di titanato di stronzio 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 ricombinazione Dynamics nel fotovoltaici a film sottile Materiali tramite risolta nel tempo Microonde Conducibilità

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