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Utilisation du diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie

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Présentation au sujet: "Utilisation du diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie"— Transcription de la présentation:

1 Utilisation du diamant CVD en mode TL pour la radiothérapie
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, Octobre 2005, Pôle Universitaire de Montbéliard

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

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

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

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

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

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

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

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

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

11 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 I(tl) u.a T (°C)

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 Échantillons HFCVD Conditions de synthèse:
Substrat en Silicium, Tsubstrat= 730 °C Tfilament chaud= 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 Analyse spectrale E= 2,54 eV E 1,68 eV → 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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