Projekt Diamond

„Opracowanie innowacyjnego, dokładnego, monolitycznego systemu pomiaru promieniowania w oparciu o matrycę czujników wykonanych w technologii diamentowych warstw CVD„ w ramach 6.Programu Ramowego SME na podstawie kontraktu zawartego z omisją Europejską o nr COOP-CT-2005-17573

Czas trwania projektu : grudzień 2005 – listopad 2007

W ramach projektu europejskiego DIAMOND rozwijana jest innowacyjna technologia wytwarzania dozymetrów rentgenowskich wysokiej rozdzielczości w oparciu o warstwy polikrystalicznego diamentu otrzymywane metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). Dozymetry tego typu używane są głównie w radioterapii medycznej. Radioterapia z modulacją intensywności wiązki (IMRT) pozwala na naświetlanie wybranych tkanek z bardzo wysoką dokładnością i kontrolą stosowanych dawek na bieżąco w trakcie seansu terapeutycznego. Metoda wymaga zastosowania specjalnego dla tego celu programu odwróconego planowania leczenia. Przed wykonaniem zabiegów IMRT często stosuje się tomografię komputerową w celach diagnostycznych. Metoda wymaga monitorowania zmiennej pracy wysokoenergetycznego akceleratora liniowego generującego wiązkę promieniowania fotonowego i elektronowego o zakresie energii powyżej 6 MeV. Metoda zapewnia precyzyjną odtwarzalność napromieniowania, a rozkład dawek jest udokumentowany histogramem dawki w objętości guza i wybranych krytycznych tkankach zdrowych. Duża dokładność zapewniona jest dzięki zastosowaniu nowoczesnych wielolistkowych kolimatorów kształtu i intensywności wiązki promieniowania rentgenowskiego. Rozkład dawki w obszarze docelowym jest możliwie równomierny i odpowiada kształtowi nowotworu.

Za postępem w dziedzinie źródeł promieniowania muszą nadążać technologie detekcyjne. Podstawowe systemy detekcji w postaci komór jonizacyjnych nie zawsze są w stanie sprostać wymaganiom stawianym przy zastosowaniu wiązki o dużym przestrzennym gradiencie dawki i dużej dynamice zmian intensywności przy jednocześnie małej średnicy wiązki. Podstawową zaletą elementówpółprzewodnikowych jest zmniejszenie rozmiarów detektora i sposób oddziaływania z promieniowaniem bardziej zbliżony do procesów zachodzących przy naświetlaniu tkanek przy jednoczesnej możliwości monitorowania dawki w czasie rzeczywistym. Głównym celem projektu jest opracowanie dokładnego detektora o wysokiej czułości i stabilności pozwalającego na analizę promieniowania na małej powierzchni z jak najlepszą rozdzielczością przestrzenną. Detektor powinien być jednocześnie jak najmniej wrażliwy na zmiany energii promieniowania. Stosowane obecnie detektory krzemowe nie spełniają jednocześnie tych wszystkich wymagań. Diament ze względu na parametry elektrofizyczne jest znacznie lepszym materiałem do takich zastosowań, chociaż technologia jego wytwarzania jest dużo bardziej skomplikowana. W chwili obecnej nie ma żadnych komercyjnie dostępnych dozymetrów budowanych w oparciu o warstwy diamentowe.

Prace prowadzone w ramach projektu wnoszą istotny, wyraźny wkład do bardzo dynamicznie rozwijającej się w Polsce dziedziny nauki. W kilku najnowocześniejszych i najlepiej wyposażonych obecnie instytutach onkologicznych w kraju (Gliwice, Warszawa, Kielce, Bydgoszcz, Gdańsk, Szczecin) prowadzi się wiele badań naukowych związanych z rozwojem metody IMRT. Prace naukowe w tej dziedzinie są licznie prezentowane na konferencjach o zasięgu krajowym i międzynarodowym. W okresie kilku ostatnich lat powstało kilka prac doktorskich dotyczących radioterapii IMRT. Najciekawsze analizy i wyniki są prezentowane w pismach fachowych o obiegu krajowym i międzynarodowym.

Firma SEMICON ma możliwość udziału w projekcie dotyczącym opisanych powyżej zaawansowanych, nowoczesnych i innowacyjnych technik zwalczania nowotworów.W latach 2005- 2007 uczestniczyliśmy w realizacji następujących zadań:

WP.4.Opracowanie elementów mechanicznych i interfejsu elektrycznego pomiędzy czujnikiem i jego obudową; projekt i wykonanie elementów mechanicznych i obudowy zapewniających ekranowanie elektromagnetyczne elektroniki współpracującej z czujnikiem. Współpraca wykonawców z koordynatorami technicznymi mająca na celu przygotowanie odpowiedniej jakości raportów z wykonanych zadań, rozliczenie środków finansowych

WP.5 . Integracja oprogramowania sterującego z poziomu komputera PC z urządzeniami elektronicznymi przy użyciu symulatora źródła promieniowania. Integracja urządzeń elektronicznych i oprogramowania z sensorem diamentowym, weryfikacja funkcjonalności kompletnego systemu. Współpraca wykonawców z koordynatorami technicznymi mająca na celu przygotowanie odpowiedniej jakości raportów z wykonanych zadań, rozliczenie środków finansowych

Zadania powyższe były realizowane poprzez:

• Opracowanie skutecznych metod ochrony urządzeń elektronicznych przed skutkami zakłóceń elektromagnetycznych wszechobecnych w środowisku o wysokim poziomie radiacji, w tym:
• Podstawowa konstrukcja obudowy elektrometru zapewniająca szczelność EMC pozwalającą na pracę urządzeń odczytowych z prądami na poziomie 1 pA w bezpośrednim sąsiedztwie akceleratora liniowego.
• Opracowanie uszczelnienia EMC zapobiegającego przenikaniu pola w. cz. do wnętrza obudowy. Tłumienie pola elektrycznego na poziomie co najmniej 60 dB w pasmie 20 – 150 MHz. Tłumienie pola magnetycznego co najmniej na poziomie 40 dB w pasmie 200 kHz – 30 MHz.
• Dobór złączy do urządzeń wejścia/wyjścia o odpowiednim poziomie ekranowania, rozwiązania zapobiegające przenikaniu pola w. cz. poprzez otwory, w których montowane są złącza.
• zaprojektowanie urządzeń zasilających matryce detektorów promieniowania rentgenowskiego
  
  Podstawowe dane techniczne zasilacza:
• ｷnapięcie wejściowe 12 VDC
• ｷnapięcie wyjściowe regulowane skokowo 50 – 500 VDC
• ｷwydajność prądowa 10 mA
• ｷdługoterminowy dryft napięcia wyjściowego mniejszy niż 100 \iV
• ｷpełna separacja galwaniczna
• ｷprzetwornica bezindukcyjna
• ｷstabilizacja po stronie wtórnej
• ｷsterowanie mikroprocesorowe

W wyniku prowadzonych prac w ramach projektu DIAMOND powstały w firmie Semicon Sp. z o.o. dwa rozwiązania prototypowe: obudowa zapewniająca odpowiedni poziom tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych w środowisku narażonym na działanie promieniowania rentgenowskiego oraz zasilacz wysokonapięciowy matrycy detektorów promieniowania rentgenowskiego.Oba prototypy zostały odesłane do Zespołu Koordynacyjnego projektu DIAMOND, a ich cechy techniczne i funkcjonalne zostały po wykonaniu badań specjalistycznych i testów ocenione pozytywnie.

Link do strony: www.diamond.pera.com