Publicação
Studies on the NEXT experiment tracking system and development of medical devices with SiPMs
| Resumo: | Os recentes desenvolvimentos na área dos fotodetectores de estado sólido, nomeadamente os fotomulplicadores de silício (SiPM), permitiram a proliferação desta tecnologia num vasto número de aplicações em áreas distintas. Estes fotosensores robustos, versáteis e com um preço competitivo, tornaram-se uma das mais promissoras alternativas aos tubos fotomultiplicadores para deteção de baixo nível de luz, especialmente para aplicações onde é necessário um grande número de fotodetectores. Estes fotosensores multi-pixel, são capazes de deteção de fotão único, permitindo obter ao mesmo tempo informação sobre fotão de interação e energia. Os estudos realizados no âmbito deste programa doutoral e reportados neste documento dividem-se em três aplicações principais: colaboração no desenvolvimento do sistema de rastreamento (tracking system) da experiência NEXT na área da física de neutrinos e Neutrinoless Double Beta Decay (0⌫""), que comporta ⇠7.000 SIPMs para identificação da assinatura 0⌫"", um dosímetro para braquiterapia de próstata e um sistema PET didático - easyPET. Foram realizados vários estudos para caracterização da nova geração de SiPMS. Como verificado, estes dispositivos apresentam características melhoradas tais como uma maior eficiência quântica e menor crosstalk, afterpulsing e sensibilidade térmica. Esta nova geração de SiPMs adequa-se aos requisitos para aplicação no tracking system no NEXT. No entanto, uma maior eficiência quântica no ultravioleta de vazio (VUV) é desejável. Foi avaliada a aplicação de SiPMs em sensores de radiação para dosimetria médica. Foi desenvolvido um dosímetro com base em fibra ótica cintilante. O dispositivo foi caracterizado numa larga gama de energia e em regimes de baixa e de alta taxa de dose. O dosímetro foi avaliado em ambiente clínico recriando as condições de braquiterapia HDR, tratamento aplicado no tratamento de cancros da próstata e mama. Conforme verificado, os SiPM apresentam elevada dependência com a temperatura sendo portanto necessárias técnicas de compensação ou de estabilização. O protótipo do easyPET foi implementado com sucesso. A tecnologia foi licenciada e é esperada a sua comercialização até ao fim do ano de 2016. Dos estudos realizados nas várias aplicações, conclui-se que os SiPMs são fotodetectores muito versáteis devido à sua alta sensibilidade, elevado ganho, insensibilidade a campos magnéticos, de rápida resposta e de pequenas dimensões, abrindo a possibilidade de aplicação desta tecnologia em múltiplos campos permitindo uma infinidade de novos conceitos de detectores, tais como na física de alta energia e aplicações de imagiologia biomédica. |
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| Autores principais: | Moutinho, Luís Miguel da Conceição |
| Assunto: | Diagnóstico por imagem Braquiterapia Fotodetectores Física Cancro da próstata - Terapêutica |
| Ano: | 2016 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Aveiro |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro |
| Resumo: | Os recentes desenvolvimentos na área dos fotodetectores de estado sólido, nomeadamente os fotomulplicadores de silício (SiPM), permitiram a proliferação desta tecnologia num vasto número de aplicações em áreas distintas. Estes fotosensores robustos, versáteis e com um preço competitivo, tornaram-se uma das mais promissoras alternativas aos tubos fotomultiplicadores para deteção de baixo nível de luz, especialmente para aplicações onde é necessário um grande número de fotodetectores. Estes fotosensores multi-pixel, são capazes de deteção de fotão único, permitindo obter ao mesmo tempo informação sobre fotão de interação e energia. Os estudos realizados no âmbito deste programa doutoral e reportados neste documento dividem-se em três aplicações principais: colaboração no desenvolvimento do sistema de rastreamento (tracking system) da experiência NEXT na área da física de neutrinos e Neutrinoless Double Beta Decay (0⌫""), que comporta ⇠7.000 SIPMs para identificação da assinatura 0⌫"", um dosímetro para braquiterapia de próstata e um sistema PET didático - easyPET. Foram realizados vários estudos para caracterização da nova geração de SiPMS. Como verificado, estes dispositivos apresentam características melhoradas tais como uma maior eficiência quântica e menor crosstalk, afterpulsing e sensibilidade térmica. Esta nova geração de SiPMs adequa-se aos requisitos para aplicação no tracking system no NEXT. No entanto, uma maior eficiência quântica no ultravioleta de vazio (VUV) é desejável. Foi avaliada a aplicação de SiPMs em sensores de radiação para dosimetria médica. Foi desenvolvido um dosímetro com base em fibra ótica cintilante. O dispositivo foi caracterizado numa larga gama de energia e em regimes de baixa e de alta taxa de dose. O dosímetro foi avaliado em ambiente clínico recriando as condições de braquiterapia HDR, tratamento aplicado no tratamento de cancros da próstata e mama. Conforme verificado, os SiPM apresentam elevada dependência com a temperatura sendo portanto necessárias técnicas de compensação ou de estabilização. O protótipo do easyPET foi implementado com sucesso. A tecnologia foi licenciada e é esperada a sua comercialização até ao fim do ano de 2016. Dos estudos realizados nas várias aplicações, conclui-se que os SiPMs são fotodetectores muito versáteis devido à sua alta sensibilidade, elevado ganho, insensibilidade a campos magnéticos, de rápida resposta e de pequenas dimensões, abrindo a possibilidade de aplicação desta tecnologia em múltiplos campos permitindo uma infinidade de novos conceitos de detectores, tais como na física de alta energia e aplicações de imagiologia biomédica. |
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