Physikalische Dosimetrie und räumliche Dosisverteilung

Die Hadronentherapie, die Bestrahlung von Tumoren mit schnellen Neutronen, Protonen und Schwerionen, gilt als biologisch wirksamer und gleichzeitig für den Patienten schonender. Sie entwickelt ihre größte Wirkung genau im Tumor und schont das davor liegende Gewebe. Dabei treffen 10⁷-10⁹ Teilchen pro Volumeneinheit innerhalb weniger Millisekunden (10^-6 Sekunden) auf den Tumor. Laser-beschleunigte (LDA - laser driven accelerated) Teilchenstrahlen liefern die gleiche Anzahl Teilchen, aber innerhalb eines einzigen Pulses von wenigen Nanosekunden (10^-9 Sekunden). Für eine Anwendung am Patienten muss diese Dosis sehr genau kontrolliert werden und dafür fehlen noch Messgeräte, die in der Lage sind, so hohe Intensitäten in so kurzer Zeitdauer zuverlässig zu überwachen.

Es gibt zwar einige Messmethoden für diese Teilchenpulse, aber diese sind allesamt nicht geeignet für den klinischen Alltag. Sie messen die absolute Dosis, aber sie liefern das Ergebnis nicht kontinuierlich und in Echtzeit, was für eine  Anwendung am Patienten wichtig und vorgeschrieben ist. Ionisationskammern Ionisierungskammern dienen heute zur Überwachung in Therapie-Einrichtungen, sind aber vermutlich wegen Sättigungseffekten nicht geeignet für die gepulsten hochintensiven Teilchenstrahlen.

Die Wissenschaftler in diesem Projekt konzentrieren sich also in diesem Projekt auf die Entwicklung von Detektoren, die in der Lage sind, diese Teilchenpulse quantitativ nachzuweisen. Dazu prüfen sie so genannte Pixeldetektoren, die über eine ausgezeichnete räumliche Auflösung verfügen. Erste Versuche mit käuflichen Systemen haben bereits gezeigt, dass diese Art Detektor gut geeignet für diesen Zweck ist. Zukünftige Experimente am MLL Tandembeschleuniger in Garching und am Max-Planck-Institut für Quantenoptik sollen Aufschluss geben, wie gut die käuflichen Pixeldetektoren in der Lage sind, die Dosis von gepulsten Laser-getriebenen Teilchenstrahlen zu messen.