INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
Il progetto MONDO (MOnitor for Neutron Dose in hadrOntherapy) vuole sviluppare un tracciatore di neutroni prodotti dal fascio di trattamento del paziente in terapia oncologica. L’interesse viene dal fatto che tali fasci sono prodotti “secondari”, ossia non voluti, quindi la loro azione è poco conosciuta e ancora da determinare.
Le particelle secondarie si generano per reazioni con i tessuti sani del paziente, tra queste vi sono i neutroni, tra i più pericolosi perché massimi veicoli di dose aggiuntiva indesiderata sui tessuti stessi e possibili responsabili dell’insorgenza di neoplasie secondarie.
Un miglior controllo di qualità del fascio è essenziale per una maggiore aspettativa di vita dei pazienti: da qui la necessità di questo nuovo rivelatore che avrà, oltre alla proprietà di individuare il percorso dei neutroni stessi, anche la capacità di individuarne l’energia. MONDO sarà costituito una matrice 10 x 10 x 20 cm3 di fibre scintillanti (250 micron) lette con SPAD (Single Photon Avalanche Diode) digitali.
Nello stesso tempo, alla Beam Test Facility (BFT), si è testato ORAnGE (Optically ReAdout GEm Detector), una tecnologia di rivelazione a gas nata nell’ambito dello stesso progetto MONDO. Essa permette di “fotografare” le traiettorie di particelle cariche che attraversano la zona del rivelatore, piena di un gas opportuno le cui molecole agiscono come miliardi di “lucciole”.
Tale fenomeno avviene grazie all’azione di elettroni secondari che vengono strappati dalle molecole del gas dal fascio della BTF. A loro volta, tali particelle secondarie vengono moltiplicate in numero da una struttura a tripla GEM (Gaseous Electron Multiplier) che ne amplifica il segnale. La luce prodotta nel processo di moltiplicazione è rivelata dal sensore CMOS di una velocissima telecamera con 4 milioni di pixel.
Questa ultima tecnologia, infine, consente di ottenere immagini ad alta risoluzione del cammino nel gas di singole particelle o di interi pacchetti (vedi foto) con una risoluzione di poche decine di micron.