Radiation damage evaluation of materials for radiotherapy quality assurance devices under high dose and ultra-high dose rate electron and proton beams
Notice bibliographique
Résumé
Abstract FLASH radiotherapy is a promising technique based on the delivery of ultra-high dose rates (UHDR) to spare healthy tissue. Quality Assurance (QA) devices such as phantoms and ionization chambers are typically made out of polymeric materials. This study aims to characterize radiation damage in common materials used for QA devices and identify which of them can withstand UHDR conditions. A variety of materials commonly used in phantoms and ionization chambers, with diverse characteristics (transparent, opaque, conductive and non-conductive) were irradiated using 68 MeV proton and 20 MeV electron beams, reaching doses up to 1 MGy under UHDR conditions (average dose rates of 100 – 500 Gy/s). Material damage was evaluated through optical, chemical, mechanical and electrical tests. External appearance of some materials significantly changed after irradiation. All transparent materials exhibited change in color post-irradiation. Chemical analyses conducted after irradiation and repeated two years later indicated partial recovery in some materials. No significant difference in damage was observed between proton and electron irradiation, suggesting comparable radiation damage mechanisms. Dose rate alone did not exacerbate damage beyond total dose effects; however, extended irradiation at high dose rates resulted in thermal damage under some conditions. Mechanical testing revealed increased fragility, changes in hardness and dimensions, while some materials experienced significant changes in dielectric constant and conductivity. Materials such as PMMA, PC, POM, and its conductive variant POM ELS, are unsuitable for prolonged irradiations at UHDR due to significant structural degradation observed. For see-through phantom construction, CPS offers a more durable alternative to PMMA. For detector construction, PEEK (for non-conductive parts)and graphite (for conductive parts) demonstrated promising durability, making them preferable choices under high dose and UHDR conditions. The higher stability of these materials can be attributed to the presence of aromatic rings in their chemical structure, which enhances radiation resistance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».