Простой магнитный спектрометр для электронных пучков в радиотерапии

Для анализа электронных пучков радиотерапевтических электронных линейных ускорителей был разработан, собран и испытан малогабаритный, легкий магнитный спектрометр с однократной фокусировкой. Целью работы было создание недорогого простого устройства, которое можно легко воспроизвести в других медицинских центрах, а также демонстрация возможности индивидуального счета электронов для точного анализа электронных спектров. Были разработаны два метода спектроскопии. Первый метод заключается в индивидуальном счете электронов в зависимости от установленного значения магнитного поля. В магнитном спектрометре электроны отклоняются на 90°, проходят через выходную щель и попадают в сцинтилляционный детектор. Второй метод заключается в регистрации полного спектра энергий электронов ускорителя на фотопленке при одном значении магнитного поля. Ключевым элементом конструкции является коллиматор длиной 10 см для электронов, входящих в зазор магнита, с формирующими апертурами и скребковыми щелями. Чистота пропускания, энергетическая калибровка и разрешение спектрометра были испытаны при энергиях 10 и 16 МэВ с использованием почти моноэнергетического электронного пучка ускорителя Национального исследовательского совета Канады (NRCC). Эти испытания ускорителя, а также моделирование траекторий методом Монте-Карло показали, что загрязнение передаваемого спектра рассеянными электронами или электронами отдачи пренебрежимо мало. Характеристики в области низких энергий исследовали с использованием источника бета-частиц 90Sr + 90Y. Энергетическая калибровка спектрометра в режиме отклонения на 90° основывалась на картировании магнитного поля и компьютерном моделировании траекторий электронов. Эта калибровка согласовывалась с собственной калиброванной шкалой NRCC с точностью до 0,8% для метода счета отдельных частиц и до 1,3% для пленочного метода. Энергетическое разрешение составило 2% при энергии 10 МэВ, что достаточно для измерений на радиотерапевтических линейных ускорителях. Полуугол приема составляет 0,5° или менее в зависимости от размера апертуры, что достаточно для измерения углового распределения электронов внутри прямого конуса электронного пучка. В сочетании с пленкой спектрометр представляет собой простое, точное и высокомобильное устройство для измерения энергетических спектров электронов, используемых в радиотерапии.