Elisabetta Medina
(Università di Torino / INFN)
Background. FLASH Radiotherapy (RT) delivers an average dose-rate > 40 Gy/s in less than 200 ms with extremely high instantaneous dose-rates, and preclinical studies demonstrated a tumoricidal effect comparable to conventional RT with an increased sparing effect on healthy tissues (FLASH effect). Real-time monitoring of FLASH beams is challenging, but crucial for studying the delivery parameters triggering the FLASH effect. Within the INFN-FRIDA project, we are exploring thin silicon sensors as beam monitors for electron and proton FLASH beams.
Materials and methods. Planar silicon sensors of 30/655 and 45/570 $\mu$m active/total thicknesses and 0.25, 1 and 2 mm$^2$ active areas were tested on 9 MeV electron beams from the Pisa CPFR ElectronFlash accelerator (EF, funded by the Pisa Foundation). Measurements were performed with a 5 GS/s oscilloscope and a 64-channel TERA08 chip, a current-pulse-frequency converter with a maximum conversion frequency of 20 MHz and a maximum current of 4 $\mu$A per channel. Silicon sensors were placed at the output of the 30-mm-diameter EF applicator after a solid water slab. Measurements performed with the PTW FlashDiamond were taken as reference. Sentaurus TCAD simulations were also used to study the sensor behaviour under UHDR conditions.
Results. The temporal structure of the beam and the charge collected in each 4 $\mu$s pulse by silicon sensors were measured at the Pisa EF by varying the delivered dose-per-pulse, reaching a response linearity up to the maximum value reached (~10 Gy/pulse).
Conclusions. The preliminary results confirmed that silicon sensors can be employed to measure the fluence and shape of electron FLASH beams. A 3x3 cm$^2$ silicon sensor segmented in strips and an upgraded version of the TERA08 chip are being properly connected to monitor an area of few cm$^2$ on both electron and proton FLASH beams.
| Role of Submitter |
I am the presenter
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Elisabetta Medina
(Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
Elisabetta Medina
(Università di Torino / INFN)
Anna Vignati
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Arianna Ferro
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Aurora Camperi
(INFN, sezione di Torino)
Damiano Del Sarto
(Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero Universitaria Pisa AOUP , Pisa, Italy & Università di Pisa, Centro Pisano ricerca e implementazione clinica Flash Radiotherapy (CPFR@CISUP), Presidio S.)
Diango M Montalvan Olivares
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Emanuele Data
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Fabio Di Martino
(Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero Universitaria Pisa AOUP , Pisa, Italy & Università di Pisa, Centro Pisano ricerca e implementazione clinica Flash Radiotherapy (CPFR@CISUP), Presidio S. & INFN, sezione di Pisa)
Felix Max Milian
(INFN, sezione di Torino & Unversidade Estadualde Santa Cruz, Department of Exact and Technological Sciences, Ilhéus, Brazil)
Franco Mostardi
(Università degli Studi di Torino)
Giovanni Paternoster
(Fondazione Bruno Kessler, Center for Sensors and Devices, Trento, Italy)
Jake Harold Pensavalle
(Università di Pisa & INFN, sezione di Pisa & Centro Pisano ricerca e implementazione clinica Flash Radiotherapy (CPFR@CISUP) & Sordina IORT Technologies S.p.A., Research and development, Aprilia, Italy)
Luigi Masturzo
(Università di Pisa & INFN, sezione di Pisa & Centro Pisano ricerca e implementazione clinica Flash Radiotherapy (CPFR@CISUP) & Sordina IORT Technologies S.p.A., Research and development, Aprilia, Italy)
Marco Ferrero
(INFN, sezione di Torino)
Marco Montefiori
(INFN, sezione di Pisa & Sordina IORT Technologies S.p.A., Research and development, Aprilia, Italy)
Matteo Centis Vignali
(Fondazione Bruno Kessler, Center for Sensors and Devices, Trento, Italy)
Maurizio Boscardin
(Fondazione Bruno Kessler, Center for Sensors and Devices, Trento, Italy)
Mohammad Abujami
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Mohammad Amin Hosseini
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Mohammad Fadavi Mazinani
(INFN, sezione di Torino)
Roberto Cirio
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Roberto Sacchi
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Simona Giordanengo
(INFN, sezione di Torino)
Umberto Deut
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Valentina Sola
(Università degli Studi di Torino & INFN, sezione di Torino)
Veronica Ferrero
(INFN, sezione di Torino)
