Published October 22, 2020 | Version v1
Publication Open

A High-Granularity Digital Tracking Calorimeter Optimized for Proton CT

Creators

  • 1. University of Bergen
  • 2. Wigner Research Centre for Physics
  • 3. National Institute for Subatomic Physics
  • 4. Utrecht University
  • 5. Heidelberg University
  • 6. University Hospital Heidelberg
  • 7. St Petersburg University
  • 8. Western Norway University of Applied Sciences
  • 9. University of Applied Sciences Worms
  • 10. Suranaree University of Technology
  • 11. Haukeland University Hospital
  • 12. Eötvös Loránd University
  • 13. University of Oslo
  • 14. German Cancer Research Center
  • 15. Budapest University of Technology and Economics
  • 16. China Three Gorges University

Description

A typical proton CT (pCT) detector comprises a tracking system, used to measure the proton position before and after the imaged object, and an energy/range detector to measure the residual proton range after crossing the object.The Bergen pCT collaboration was established to design and build a prototype pCT scanner with a high granularity digital tracking calorimeter used as both tracking and energy/range detector.In this work the conceptual design and the layout of the mechanical and electronics implementation, along with Monte Carlo simulations of the new pCT system are reported.The digital tracking calorimeter is a multilayer structure with a lateral aperture of 27 cm × 16.6 cm, made of 41 detector/absorber sandwich layers (calorimeter), with aluminum (3.5 mm) used both as absorber and carrier, and two additional layers used as tracking system (rear trackers) positioned downstream of the imaged object; no tracking upstream the object is included.The rear tracker's structure only differs from the calorimeter layers for the carrier made of ∼200 μm carbon fleece and carbon paper (carbon-epoxy sandwich), to minimize scattering.Each sensitive layer consists of 108 ALICE pixel detector (ALPIDE) chip sensors (developed for ALICE, CERN) bonded on a polyimide flex and subsequently bonded to a larger flexible printed circuit board.Beam tests tailored to the pCT operation have been performed using high-energetic (50-220 MeV/u) proton and ion beams at the

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يشتمل كاشف الأشعة المقطعية بالبروتون (pCT) النموذجي على نظام تتبع، يستخدم لقياس موضع البروتون قبل وبعد الكائن المصور، وكاشف الطاقة/المدى لقياس نطاق البروتون المتبقي بعد عبور الكائن. تم إنشاء تعاون Bergen pCT لتصميم وبناء نموذج أولي لماسح ضوئي لـ pCT مع مسعر تتبع رقمي عالي الدقة يستخدم ككاشف للتتبع والطاقة/المدى. في هذا العمل، التصميم المفاهيمي وتخطيط التنفيذ الميكانيكي والإلكتروني، إلى جانب محاكاة مونت كارلو لنظام pCT الجديد، تم الإبلاغ عن مسعر التتبع الرقمي هو هيكل متعدد الطبقات بفتحة جانبية 27 سم × 16.6 سم، مصنوع من 41 طبقة شطيرة كاشف/ممتص (مسعر)، مع استخدام الألومنيوم (3.5 مم) كممتص وحامل، وطبقتين إضافيتين تستخدمان كنظام تتبع (متعقب خلفي) يتم وضعه في اتجاه مجرى الجسم المصور ؛ لا يتم تضمين أي تتبع في اتجاه المنبع. يختلف هيكل المتتبع الخلفي فقط عن طبقات المسعر للحامل المصنوع من 200 ميكرومتر من صوف الكربون والكربون ورقة (شطيرة كربون- إيبوكسي)، لتقليل التشتت. تتكون كل طبقة حساسة من 108 مستشعرات رقاقة ALICE pixel detector (ALPIDE) (تم تطويرها لـ ALICE، CERN) مربوطة على مرن بوليميد ثم مربوطة بلوحة دائرة مطبوعة مرنة أكبر. تم إجراء اختبارات شعاع مصممة خصيصًا لعملية pCT باستخدام حزم بروتون وأيون عالية الطاقة (50-220 MeV/u) في

Translated Description (French)

Un détecteur typique de CT protonique (pCT) comprend un système de suivi, utilisé pour mesurer la position du proton avant et après l'objet imagé, et un détecteur d'énergie/portée pour mesurer la portée résiduelle du proton après avoir traversé l'objet. La collaboration pCT de Bergen a été établie pour concevoir et construire un prototype de scanner pCT avec un calorimètre de suivi numérique à granularité élevée utilisé à la fois comme détecteur de suivi et détecteur d'énergie/portée. Dans ce travail, la conception et la disposition de la mise en œuvre mécanique et électronique, ainsi que des simulations Monte Carlo du nouveau système pCT sont rapportées.Le calorimètre de suivi numérique est une structure multicouche avec une ouverture latérale de 27 cm × 16,6 cm, composée de 41 couches sandwich de détecteur/absorbeur (calorimètre), avec de l'aluminium (3,5 mm) utilisé à la fois comme absorbeur et support, et deux couches supplémentaires utilisées comme système de suivi (suiveurs arrière) positionnées en aval de l'objet imagé ; aucun suivi en amont de l'objet n'est inclus.La structure du suiveur arrière ne diffère des couches de calorimètre que pour le support en laine de carbone et carbone d'environ200 μm papier (sandwich carbone-époxy), pour minimiser la diffusion. Chaque couche sensible se compose de 108 capteurs à puce de détecteur de pixels ALICE (ALPIDE) (développés pour ALICE, CERN) collés sur un flexible en polyimide et ensuite collés à une carte de circuit imprimé flexible plus grande. Des tests de faisceau adaptés à l'opération pCT ont été effectués à l'aide de faisceaux de protons et d'ions à haute énergie (50-220 MeV/u) au

Translated Description (Spanish)

Un detector típico de CT de protones (pCT) comprende un sistema de seguimiento, utilizado para medir la posición de los protones antes y después del objeto del que se obtienen imágenes, y un detector de energía/rango para medir el rango de protones residuales después de cruzar el objeto. La colaboración de Bergen pCT se estableció para diseñar y construir un prototipo de escáner pCT con un calorímetro de seguimiento digital de alta granularidad utilizado como detector de seguimiento y de energía/rango. En este trabajo, el diseño conceptual y el diseño de la implementación mecánica y electrónica, junto con las simulaciones de Monte Carlo del nuevo sistema pCT. El calorímetro de rastreo digital es una estructura multicapa con una abertura lateral de 27 cm × 16,6 cm, hecha de 41 capas sándwich detectoras/absorbedoras (calorímetro), con aluminio (3,5 mm) utilizado tanto como absorbente como portador, y dos capas adicionales utilizadas como sistema de rastreo (rastreadores traseros) colocadas aguas abajo del objeto con imagen; no se incluye el rastreo aguas arriba del objeto. La estructura del rastreador trasero solo difiere de las capas del calorímetro para el portador hechas de ∼200 μm de lana de carbono y carbono papel (sándwich de carbono-epoxi), para minimizar la dispersión. Cada capa sensible consta de 108 sensores de chip de detector de píxeles ALICE (ALPIDE) (desarrollados para ALICE, CERN) unidos a una flexión de poliimida y posteriormente unidos a una placa de circuito impreso flexible más grande. Las pruebas de haz adaptadas a la operación pCT se han realizado utilizando haces de protones e iones de alta energía (50-220 MeV/u) en el

Files

pdf.pdf

Files (4.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:bf28a6b59ab3da1542a7e6da96d79461
4.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقياس مسعر تتبع رقمي عالي الدقة محسّن للتصوير المقطعي المحوسب بالبروتون
Translated title (French)
Un calorimètre de suivi numérique à granularité élevée optimisé pour la tomodensitométrie à protons
Translated title (Spanish)
Un calorímetro de seguimiento digital de alta granularidad optimizado para la TC de protones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3093554008
DOI
10.3389/fphy.2020.568243

Is supplement to
https://openalex.org/W4245233074 (Other)
https://openalex.org/W4239864527 (Other)
https://openalex.org/W4232857084 (Other)
https://openalex.org/W2281386547 (Other)
https://openalex.org/W2122763738 (Other)
https://openalex.org/W2091740230 (Other)
https://openalex.org/W2068938030 (Other)
https://openalex.org/W2056629225 (Other)
https://openalex.org/W2034621262 (Other)
https://openalex.org/W1999189079 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1510001130
  • https://openalex.org/W1592040898
  • https://openalex.org/W1761419294
  • https://openalex.org/W1824627429
  • https://openalex.org/W1923826647
  • https://openalex.org/W1977867089
  • https://openalex.org/W1992907351
  • https://openalex.org/W1999189079
  • https://openalex.org/W2001881071
  • https://openalex.org/W2004804713
  • https://openalex.org/W2015282797
  • https://openalex.org/W2026604662
  • https://openalex.org/W2028860998
  • https://openalex.org/W2032765857
  • https://openalex.org/W2035004977
  • https://openalex.org/W2037085069
  • https://openalex.org/W2045834243
  • https://openalex.org/W2053700561
  • https://openalex.org/W2054936929
  • https://openalex.org/W2058436977
  • https://openalex.org/W2066846987
  • https://openalex.org/W2068645012
  • https://openalex.org/W2103066772
  • https://openalex.org/W2111938309
  • https://openalex.org/W2113800257
  • https://openalex.org/W2116085429
  • https://openalex.org/W2128158076
  • https://openalex.org/W2128881154
  • https://openalex.org/W2138884296
  • https://openalex.org/W2289761041
  • https://openalex.org/W2347167681
  • https://openalex.org/W2424161859
  • https://openalex.org/W2537058646
  • https://openalex.org/W2548284965
  • https://openalex.org/W2548589138
  • https://openalex.org/W2549924301
  • https://openalex.org/W2554268100
  • https://openalex.org/W2556576400
  • https://openalex.org/W2571230686
  • https://openalex.org/W2574011839
  • https://openalex.org/W2602057834
  • https://openalex.org/W2747341628
  • https://openalex.org/W2751276286
  • https://openalex.org/W2774634933
  • https://openalex.org/W2801888593
  • https://openalex.org/W2807145637
  • https://openalex.org/W2807994830
  • https://openalex.org/W2808491218
  • https://openalex.org/W2887740361
  • https://openalex.org/W2892039531
  • https://openalex.org/W2899883574
  • https://openalex.org/W2942761195
  • https://openalex.org/W2948226734
  • https://openalex.org/W2951061866
  • https://openalex.org/W2951319298
  • https://openalex.org/W2981498366
  • https://openalex.org/W2990875626
  • https://openalex.org/W3019034643
  • https://openalex.org/W3097364771
  • https://openalex.org/W3104134727
  • https://openalex.org/W3121715641
  • https://openalex.org/W4244526909
  • https://openalex.org/W4287781057
  • https://openalex.org/W645348099