Směrové a spektrometrické mapování sekundární radiace indukované během hadronové terapie za pomoci miniaturizovaného dráhového detektoru

Abstract

Tato diplomová práce pojednává o využití polovodičových detektorů v hadronové terapii pracující s uhlíkovými ionty. Hlavní aplikace spočívá v detekci sekundární radiace vytvořené interakcí primárních uhlíkových iontů. Tento fenomén naznačuje možné využití pro on-line monitorování pozice svazku přesněji jeho Braggova peaku. V rámci této práce jsou uvedeny v současnosti používané metody a jejich možné modifikace, především koincidenční procedura pro případ teleskopické architektury. Práce se soustředí na aplikaci metodologie při rozpoznání částic, která může sloužit ke zlepšení monitorování svazku. Byl navržen a testován zjednodušený algoritmus, podobný kNN algoritmu strojového učení, vykazující dostatečnou přesnost s možným on-line použitím. Závěrečná část práce se věnuje zkoumání a kvantifikaci nejistoty směrového mapování částic pocházející z jejich propagace médiem. K tomuto účelu je využit simulační nástroj FLUKA.

This diploma thesis deals with the usage of the semiconductor pixel detectors Timepix in the hadron therapy, namely carbon ion therapy. The main application lies in a detection of the secondary particles created during interactions of the primary ion carbons. This phenomenon suggests a possibility for an on-line monitoring of the beam's Bragg peak. In the frame of this work, an introduction of the currently used methodology is performed together with propositions of modifications especially in the case of the coincidence procedure for the telescope architecture. The thesis is concentrated on an application in a particle recognition which could be beneficial for the beam monitoring. A simplified methodology similar to the machine learning kNN algorithm is developed and tested, performing sufficient accuracy and offering a possibility for an on-line utilisation. The last part of the thesis is dedicated to an investigation and quantification of the particle propagation through a medium and the resulting uncertainty of the monitoring methods with the simulation tool FLUKA.