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A. Petitfils , F. Wrobel, M. Benabdesselam, P. Iacconi, B. Serrano , A. Costa

Utilisation du diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie. Propriétés de thermoluminescence et de conductivité électrique. A. Petitfils , F. Wrobel, M. Benabdesselam, P. Iacconi, B. Serrano , A. Costa LPES-CRESA, EA1174, Université de Nice-Sophia Antipolis, Parc Valrose.

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Presentation Transcript

  1. Utilisation du diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie.Propriétés de thermoluminescence et de conductivité électrique. A. Petitfils , F. Wrobel, M. Benabdesselam, P. Iacconi, B. Serrano , A. Costa LPES-CRESA, EA1174, Université de Nice-Sophia Antipolis, Parc Valrose LARD2005, 20-21 Octobre 2005, Pôle Universitaire deMontbéliard

  2. Plan • le principe de la Thermoluminescence (TL) et de la conductivité électriquethermostimulée (TSC) • Présentation des échantillons • étude simultanée de la TL et de la TSC • Utilisation en radiothérapie

  3. Eg CR Principe de la TL 1: ionisation BC E P 1 Irradiation BV P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  4. BC 2 E P 1 CR Irradiation BV Principe de la TL 1: ionisation 2:piégeage P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  5. BC 2 E 3 P 1 CR Irradiation BV Principe de la TL 1: ionisation 2:piégeage 3:dépiégeage par chauffage P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  6. BC 2 E 3 4 P hν 1 CR Irradiation BV Principe de la TL 1: ionisation 2:piégeage 3:dépiégeage par chauffage 4:recombinaison radiative et émission de lumière P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  7. BC E P Eg CR Irradiation BV Principe de la TSC 1: ionisation 1 P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  8. BC 2 E P 1 CR Irradiation BV Principe de la TSC 1: ionisation 2:piégeage P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  9. BC 2 E 3 P 1 CR Irradiation BV Principe de la TSC 1: ionisation 2:piégeage 3:dépiégeage par chauffage P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  10. BC 4 2 E 3 P 1 CR Irradiation BV Principe de la TSC 1: ionisation 2:piégeage 3:dépiégeage par chauffage 4:courant sous l’action d’un champ électrique P: piège à électrons CR: centre de recombinaison

  11. I(tl) u.a T (°C) Pourquoi le diamant CVD ? • TLD GR200A LiF:Mg, Cu, P • Pic non isolé, • Régénération après chaque utilisation • diamètre= 4,5mm, • épaisseur= 0,8 mm • Diamant CVD • Pic isolé vers 270°C, • Pas de régénération après utilisation • Carré de (5x5) mm², • épaisseur =260 µm

  12. Présentation des échantillons • Conditions de synthèse: Micro Wave Chemical Vapour Deposited MWCVD élaborés au Naval Research Laboratory Substrat en tungstène, Tsubstrat=1023 K, Pµonde=4,5 kW, P°enceinte=15,4 kPa, [CH4]=4% de [H2]

  13. Présentation des échantillons • Spectre Raman: raie Raman à 1332 cm-1 avec FWHM=4,5 cm-1

  14. Caractérisation par TL (1) • Irradiation RX (45 kV, 2 mA, 0,59 Gy/min) à -196 °C:

  15. Analyse spectrale • Spectre d’émission: réalisé à l’aide d’un analyseur optique multicanal Un centre de recombinaison d’énergie E=2,57 eV, FWHM= 0,66 eV → 2 pièges de même nature

  16. Caractérisation par TL (2) • Excitation de la TL des pics 1 et 2 Utilisation de différents filtres interférentiels, excitation à flux constants Eg = 5,5 eV

  17. ÉchantillonsHFCVD Conditions de synthèse: Substrat en Silicium, Tsubstrat= 730 °C Tfilamentchaud= 2200 °C, P= 133 Pa [CH4]=4% de [H2] Collaboration avec une équipe de Rome (P. Ascarelli)

  18. Caractérisation par TL • sensibilité de l’échantillon sous excitation UV Deutérium Tpic~260 °C

  19. E 1,68 eV E= 2,54 eV Analyse spectrale → impureté Si

  20. Caractérisation par TL • Le Fading Optique

  21. Caractérisation par TL • Le Fading Optique

  22. Caractérisation par TL • Le Fading Optique

  23. Caractérisation par TL • Le Fading Optique

  24. Réponse TL-TSC simultanée

  25. Courbes TSC-TL simultanée TTL~270 °C TTSC~280 °C Répétabilité TSC: 3,3 %

  26. Réponse en fonction de la tension 6.0x10-12 4.0x10-12 2.0x10-12 -2.0x10-12 -4.0x10-12 -6.0x10-12 -8.0x10-12 • contacts Ohmiques

  27. Diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie • Répétabilité et reproductibilité • Rendement en profondeur • Profil de dose absorbée

  28. Répétabilité et reproductibilité Irradiation X25 MV, DSP=100 cm, champ (10x10) cm², profondeur= 2,5 cm préchauffage 210 °C, β= 1 °C/s Répétabilité: 1,5% DSP=100 cm, champ (10x10) cm², profondeur = 5 cm Écart max de 5 %

  29. Rendement: dispositif experimental champ d’irradiation (10x10) cm², DSP= 100 cm une dose de 100 UM (débit de dose= 9,7 mGy/UM)

  30. Rendement en profondeur Champ (10x10) cm², DSP=100 cm, 100 UM

  31. Profil: dispositif expérimental champ d’irradiation (10x10) cm², DSP= 100 cm une dose de 100 UM (débit de dose= 9,7 mGy/UM) Profondeur = 5 cm

  32. Profil de dose absorbée Champ (10x10) cm², DSP= 100 cm, 100 UM, profondeur de 5 cm

  33. Profil de dose absorbée • Zone de forts gradients de dose et queue de distribution de dose

  34. Profil de dose absorbée • Zone de forts gradients de dose et queue de distribution de dose VCI=130 mm3 VCVD=6,5 mm3

  35. Perspectives • Influence des conditions de synthèse sur les propriétés dosimétriques des diamants CVD (Fading Optique), • Influence sur les mesures simultanées de TL-TSC de: la variation de la vitesse de chauffe, la variation de la dose, la variation du débit de dose, • Mesures de rendements en profondeur et de profils sous faisceaux d’électrons • Étude comparative avec des chambres d’ionisation moins volumineuses

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