1) Titolo del progetto FIBERSCINT
Responsabile nazionale: Prof.ssa Anna Vedda
Data inizio - data fine: 2011-2013
area in CSN5: interdisciplinare
Sezioni coinvolte: Milano e Milano Bicocca
Responsabil locali: Dr. Ivan Veronese (per Milano)
2) Numero di partecipanti 4,FTE 3.6
3) Tutti i partner non INFN coinvolti (italiani,stranieri, anche non istituzioni di ricerca tipo
ospedali,industrie, enti pubblici vari etc.): Ospedale Maggiore della Carità (Novara), Istituto Clinico
Humanitas (Rozzano, MI), CERN (IRRAD6)
4) Fondi esterni acquisiti (totale)
5) Fondi INFN ricevuti
1)missioni 2000 (MIB)
2)inventariabile/costruzione apparati: 5500 (MI)
3)consumo 9000 (MI) + 10000 (MIB)
6) Descrizione obiettivi del progetto
Il progetto si focalizza sullo studio di dosimetri a fibra ottica luminescenti con capo attivo in silice
drogata con Europio o Itterbio; si tratta di ioni attivatori con emissione nel rosso (Europio) o nel
vicino infrarosso (Itterbio), che consentono un’agevole separazione del segnale di scintillazione dal
segnale Cherenkov, più intenso nella regione del blu e nell’UV.
In una prima fase verranno prodotti i materiali massivi e ne verranno studiate le proprietà ottiche in
laboratorio. In una seconda fase, individuati i parametri di preparazione più favorevoli per
l’ottenimento di una buona efficienza luminosa unita a stabilità del segnale ottico, verranno prodotti
dei dosimetri in fibra che saranno utilizzati per diversi test presso attrezzature dedicate in campo
medico
7) Risultati Ottenuti
- E’ stata ottimizzata la procedura sol-gel per la preparazione delle matrici di silice drogate con le
terre rare di interesse e la successiva produzione delle relative fibre ottiche scintillanti.
- Le proprietà ottiche e dosimetriche delle matrici bulk e delle fibre sono state investigate mediante
l’uso di raggi X e elettroni di varia energia (range kV-MV). L’efficienza di scintillazione si è
rivelata più che sufficiente per le misure di caratterizzazione di fasci radioteapici. Le fibre hanno
mostrato una soddisfacente stabilità, ripetibilità e linearità della risposta in funzione della dose nei
range di interesse per le applicazioni di radioterapia.
- E’ stato messo a punto un sistema in grado di separare il segnale di luminescenza spurio “stem
effect” (in primis luce Cerenkov) dal segnale dosimetrico di scintillazione, mediante l’analisi degli
spettri di radioluminescenza delle fibre ottiche drogate con Eu.
- Mediante questo approccio innovativo di sottrazione dello “stem effect” le fibre dorgate con Eu si
sono rivelate in grado di caratterizzare fasci radioterapici di diversa dimensione e orientazione.
- Le prime prove condotte con le fibre all’Yb mostrano come, per questo attivatore, la rimozione
dello stem effect risulti più semplice grazie all’emissione intorno ai 970 nm che non richiede
un’analisi spettrale e rende possibile una semplice filtrazione ottica. Studi a riguardo sono in
progress.
8) Pubblicazioni
Veronese, I., Cantone, M.C., Chiodini, N., Fasoli, M., Mones, E., Moretti, F., Vedda, A.
The influence of the stem effect in Eu-doped silica optical fibres
(2013) Radiation Measurements, . Article in Press.
Veronese, I., Cantone, M.C., Catalano, M., Chiodini, N., Fasoli, M., Mancosu, P., Mones, E.,
Moretti, F., Scorsetti, M., Vedda, A.
Study of the radioluminesence spectra of doped silica optical fibre dosimeters for stem effect
removal.
(2013) Journal of Physics D: Applied Physics, 46 (1), art. no. 015101, .
9) Presentazioni a congressi
Estro 2012 (Barcellona, 9-13 Maggio 2012):
Veronese Ivan, Cantone Marie Claire, Fasoli Mauro, Lobefalo Francesca, Mancosu Pietro, Moretti
Federico, Reggiori Giacomo, Scorsetti Marta, Vedda Anna , “Emission spectra of doped silica
optical fibre exposed to photon radiation therapy beams”. – presentazione a poster
Congresso Internazionale di Radioprotezione (IRPA 2012-Glasgow, 13-18 Maggio 2012)
Veronese Ivan, Cantone Marie Claire, Fasoli Mauro, Lobefalo Francesca, Mancosu Pietro, Moretti
Federico, Reggiori Giacomo, Scorsetti Marta, Vedda Anna, ”The use of a TrueBeam system for the
characterisation of optical fibre based dosimeters”. ”. – presentazione a poster
Lumdetr 2012 (Halle-Saale, 10-14 Settembre 2012)
Veronese Ivan, Cantone Marie Claire, Catalano Maddalena, Fasoli Mauro, Lobefalo Francesca,
Mancosu Pietro, Mones Eleonora, Moretti Federico, Reggiori Giacomo, Scorsetti Marta, Vedda
Anna, “Study of the emission spectra of radiolumunescent dosimeters based on doped optical
fibres” . – presentazione orale
XXXV Congresso Nazionale di Radioprotezione (Venezia, 17-19 ottobre 2012)
Veronese Ivan, Cantone Marie Claire, Catalano Maddalena, Fasoli Mauro, Mancosu Pietro, Mones
Eleonora, Moretti Federico, Scorsetti Marta, Vedda Anna, “Studio dell’emissione spettrale di
dosimetri radioluminescenti a fibra ottica drogati con terre rare” ”. – presentazione orale
10) Tesi
Nessuna
11) Sviluppo tecnologico, se c’e’ stato nel caso precisare:
Caso interessante work in progress
12) Applicazioni Mediche
Indicare se esistono prototipi funzionanti in validazione clinica – NO
13) Applicazioni interdisciplinari (ambiente,beni culturali, etc)
Indicare se esistono prototipi funzionanti utilizzati da altri enti o istituzioni nazionali o
internazionali – NO
14) Parere dei referees
Il gruppo proponente ha completato con successo la caratterizzazione e lo sviluppo dei
rivelatori SiO2:Eu e SiO2:Yb sviluppati, in termini delle loro proprietà ottiche.
Sul metodo di separazione del segnale spurio (stem effect) da quello dosimetrico di
scintillazione, sono stati prodotti due lavori accettati su rivista internazionale.
Una preliminare caratterizzazione dei rivelatori è stata anche condotta con fasci clinici X e di
elettroni. Su questa parte, tuttavia, non emerge chiaramente il livello di studio e
caratterizzazione dosimetrica effettuata e ci si riserva una valutazione più completa in fase di
presentazione finale dei consuntivi. Non è, inoltre, chiaro, se lo schema di un prototipo
funzionante, è stato definitivamente deciso e caratterizzato.
Pablo Cirrone
