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Ladite électronique de contrôle (EC) est capable de contrôler une dose délivrée d'au moins 0,01 Gy, voire au moins 0,25 Gy pendant au moins 0,1 με, voire 100 με, voire 1 ms, voire 100 ms. Le détecteur ultra-rapide du moyen de détection de la dose (MDD) est notamment en diamant et est compris entre deux électrodes de polarisation aux bornes desquelles est connecté l'électronique de contrôle (EC) du moyen de contrôle de la dose (MCD), qui mesure le signal électrique de détection (SDA), notamment le courant, produit par le rayonnement ionisant à travers le diamant, le converti en unité de monitorage de débit de dose absorbée et l'intègre pour donner une mesure de dose absorbée cumulée au cours de émission de rayonnement.
The ultra-fast detector of the dose detection means (DDM) is in particular of diamond and is comprised between two polarization electrodes at the terminals of which is connected the control electronics (CE) of the dose control means (DCM), which measures the detection electrical signal (ADS), in particular the current, produced by the ionizing radiation through the diamond, converts it into absorbed dose rate monitoring units and integrates it to give a measurement of absorbed dose accumulated during the radiation emission.
L'électronique de conversion du signal électrique produit par l'interaction du diamant et du rayonnement ionisant est par exemple calibrée à l'aide d'un instrument de mesure absolue de dose absorbée cumulée pendant une émission de rayonnement ionisant.
The electronics for converting the electrical signal produced by the interaction of the diamond and the ionizing radiation is for example calibrated using an instrument for absolute measurement of absorbed dose accumulated during an emission of ionizing radiation.
Selon d'autres caractéristiques particulièrement intéressantes de l'invention, le détecteur ultra-rapide comprend un ou plusieurs détecteurs dits « primaires » qui comporteraient chacun plusieurs petits détecteurs qualifiés de secondaires, c'est-à-dire un ou plusieurs quadrants ou secteurs ou voxels produisant chacun un signal de détection (SDA) et disposés de façon à déduire de leurs signaux de détection (SDA) des informations caractérisant la position, la forme et/ou l'énergie du faisceau de rayonnement ionisant qui les traverse d'une part, et de façon à contrôler et réguler le faisceau de rayonnement ionisant, notamment sa position, sa forme et/ou son énergie d'autre part.
According to other features of the invention which are particularly advantageous, the ultra-fast detector comprises one or more of what are referred to as “primary” detectors which each comprise several small detectors qualified as secondary, that is to say one or more quadrants or sectors or voxels each producing a detection signal (ADS) and which are disposed so as to deduce information, from their detection signals (ADS), characterizing the position, the shape and/or the energy of the ionizing radiation beam which passes through them, and furthermore so as to control and regulate the ionizing radiation beam, in particular its position, its shape and/or its energy.
Par exemple, il comporte quatre quadrants ou secteurs ou voxels disposés en carré.
For example, it comprises four quadrants or sectors or voxels disposed in a square.
Par exemple, chaque détecteur qualifié de détecteur primaire comprend plusieurs zones de détections ou plusieurs petits détecteurs qualifiés de secondaires.
For example, each detector qualified as primary detector comprises several detection zones or several small detectors qualified as secondary.
Le détecteur ultra-rapide peut être un empilement de détecteurs primaires sous forme de disques de matériau semi-conducteur, séparés en plusieurs détecteurs secondaires.
The ultra-fast detector may be a stack of primary detectors in the form of discs of semiconductor material, separated into several secondary detectors.
Avantageusement, le détecteur est un semi-conducteur, notamment le diamant, compris entre deux électrodes de polarisation aux bornes desquelles est appliquée une tension de quelques volts réglable via l'interface homme-machine, ce qui permet d'obtenir un temps de réponse très court, par exemple d'au moins 0,01 ns, à des forts débits de dose, c'est-à-dire d'au moins 0,01 Gy/s. Selon un autre exemple de réalisation intéressant, ledit détecteur peut être réalisé en carbure de silicium.
Advantageously, detector is a semiconductor, in particular diamond, comprised between two polarization electrodes at the terminals of which is applied a potential of several volts adjustable via the man-machine interface, which makes it possible to obtain a very short response time, for example of at least 0.01 ns, at high dose rates, that is to say of at least 0.01 Gy/s.
Le semi-conducteur, notamment le diamant, est compris entre deux électrodes de polarisation aux bornes desquelles est appliquée une tension de polarisation de quelques volts (TP) par exemple un volt par micromètre d'épaisseur de diamant entre les électrodes.
The semiconductor, in particular the diamond, is included between two polarization electrodes at the terminals of which is applied a polarization potential of a few volts (PP) for example one volt per micron of diamond thickness between the electrodes.
Comme décrit précédemment, la tension de polarisation (TP) est réglable par le système de contrôle et de commande (SCC) via l'interface homme machine.
As described above, the polarization voltage (PP) is adjustable by the control and actuation system (CAS) via the man-machine interface.
Aux bornes des électrodes de polarisation est connecté un moyen d'interconnexion de polarisation qui permet à la fois d'apporter la tension de polarisation (TP) commandée par le système de contrôle et de commande (SCC) et de transmettre le signal de dose absorbée (SDA) produit par le diamant par interaction avec le rayonnement ionisant au moyen de contrôle de dose (MCD).
At the terminals of the polarization electrodes is connected a means for polarization interconnection which makes it possible both to provide the polarization potential (PP) actuated by the control and actuation system (CAS) and to send the absorbed dose signal (ADS) produced by the diamond by interaction with the ionizing radiation by dose control means (DCM).
Avantageusement, le moyen de contrôle de dose (MCD) comprend des moyens de mesure du signal électrique (SDA), notamment de mesure de courant, produit par le rayonnement émis à travers le détecteur, notamment par interaction entre le détecteur et le rayonnement ionisant qui le traverse, des moyens de conversion dudit signal électrique de détection (SDA), notamment de courant, en unité de monitorage de débit de dose absorbée et des moyens d'intégration dudit signal électrique de détection (SDA), notamment de courant, de façon à mesurer avec précision la dose absorbée cumulée au cours de émission du rayonnement ionisant.
Advantageously, the dose control means (DCM) comprises means for measuring the electrical signal (ADS), in particular for measuring current, produced by the radiation emitted through the detector, in particular by interaction between the detector and the ionizing radiation which passes through it, means for converting said detection electrical signal (ADS), in particular for current, into absorbed dose rate monitoring units and means for integrating said detection electrical signal (ADS), in particular for current, so as to accurately measure the absorbed dose accumulated during the emission of the ionizing radiation.
Le détecteur choisi offre l'intérêt d'avoir un temps de réponse très court de l'ordre de la nanoseconde ou encore même d'un ordre inférieur à la nanoseconde.
The chosen detector provides the advantage of having a very short response time of the order of the nanosecond or even of an order less than the nanosecond.
Il offre également une résistance élevée au rayonnement ionisant, des propriétés d'interactions avec le rayonnement ionisant similaires à celle de l'eau, c'est-à-dire que l'énergie déposée par le rayonnement ionisant en le traversant est comparable à celle que le même rayonnement déposerait dans de l'eau, la conversion d'une telle énergie en signal électrique de détection (SDA) rendant ce dernier représentatif de la dose déposée par le rayonnement ionisant dans la matière vivante, typiquement un patient.
It also provides high resistance to the ionizing radiation, interaction properties with the ionizing radiation similar to those of water, that is to say that the energy imparted by the ionizing radiation in passing through it is comparable to that which the same radiation would impart in water, the conversion of such energy into detection electrical signal (ADS) making the latter representative of the dose imparted by the ionizing radiation in living matter, typically a patient.
Il offre également une réponse linéaire en courant du signal électrique par rapport au débit de dose sur de larges intervalles de forts débits de dose, et/ou à la durée d'impulsion (d) du rayonnement ionisant.
It also provides a linear response in terms of current of the electrical signal relative to the dose rate over wide intervals of high dose rates, and/or to the pulse duration (d) of the ionizing radiation.
Il offre aussi une réponse en courant constant par rapport à l'énergie du rayonnement ionisant.
It also provides a constant response in terms of current relative to the energy of the ionizing radiation.
Ces diverses propriétés physiques et éventuellement chimiques font notamment du diamant un matériau approprié à la mesure de fort débit de dose de rayonnement ionisant, notamment de débit de dose d'au moins 25 Gy/s voire d'au moins 50 Gy/s, en impulsions de rayonnement ionisant très brèves de l'ordre de 100 ns, pour une longue durée de vie, c'est-à-dire d'au moins 500 heures.
These various physical and possibly chemical properties make diamond in particular an appropriate material for measuring high dose rates of ionizing radiation, in particular dose rates of at least 25 Gy/s or even at least 50 Gy/s, in very short pulses of ionizing radiation of the order of 100 ns, for a long lifetime, that is to say at least 500 hours.
Le système de contrôle et de commande (SCC) est doté d'un système de contrôle fonctionnel des différents organes dudit dispositif selon l'invention.
The control and actuation system (CAS) is provided with a functional control system of the various members of said device according to the invention.
Ce système de contrôle et de commande (SCC) comprend principalement l'interface homme machine (IHM) comprenant plusieurs boutons et organes de gestion et de programmation du dispositif, notamment en matière de dose ou de débit de dose absorbée ou de débit de dose délivrée de rayonnement ionisant.
This control and actuation system (CAS) mainly comprises the man-machine interface (MMI) comprising several buttons and members for management and programming of the device, in particular with regard to dose or absorbed dose rate or delivered dose rate of ionizing radiation.
Le système de contrôle et de commande (SCC) comprend en outre des outils de visualisations et plusieurs moyens secondaires de commande, notamment des moyens tactiles et non tactiles, des interrupteurs, etc, nécessaires pour la mise en œuvre du dispositif.
The control and actuation system (CAS) further comprises viewing tools and serial secondary control means, in particular tactile and non-tactile means, switches, etc., necessary for the implementation of the device.
Ces moyens permettent à un opérateur de programmer de façon contrôlée et souhaitée et de façon très précise, de manière intelligente, en une seule fois, la nature du rayonnement, la dose absorbée et/ou le débit de dose absorbée et éventuellement le débit de dose délivrée, de rayonnement ionisant, en une durée souhaitée, et le régime impulsionnel.
These means enable an operator to perform controlled, desired and very precise programming, in intelligent manner, at a single time, of the nature of the radiation, of the absorbed dose and/or of the absorbed dose rate and possibly of the delivered dose rate, of ionizing radiation, in a desired time, and the pulse settings.
Les paramètres d'impulsion de grille, amplitude, fréquence (f) et durée d'impulsion (d), nombre d'impulsions par train d'impulsions ou durée de train d'impulsions, durée entre trains d'impulsions et le nombre de train d'impulsions ou durée totale d'émission (D) (comme schématisés sur la figure 3) sont définis par l'opérateur via l'interface homme-machine et un logiciel adapté.
The pulse parameters of grid, amplitude, pulse frequency (f) and duration (d), number of pulses per pulse train or pulse train duration, time between pulse trains and the number of pulse trains or total emission duration (D) (as shown diagrammatically in FIG. 3) are defined by the operator via the man-machine interface and adapted software.
Ces paramètres sont transmis à une électronique programmée pour générer des signaux de synchronisation des impulsions hautes fréquences (HF) de l'accélérateur et des impulsions de grille de canon à électrons ou de déclenchement de source de faisceau de particules.
These parameters are sent to electronics programmed to generate synchronization signals for the high frequency (HF) pulses of the accelerator and electron cannon grid pulses or particle beam source triggering.
Les signaux sont amplifiés par une électronique basse tension pour produire des impulsions de grille et par une électronique de puissance pour la production d'impulsion haute fréquence (HF).
The signals are amplified by low voltage electronics to produce grid pulses and by power electronics for the production of high frequency (HF) pulses.
Par ailleurs, le détecteur, comme décrit précédemment, est placé dans le faisceau de rayonnement ionisant pour mesurer le débit de dose absorbée que ce rayonnement ionisant peut produire dans la matière avec laquelle il interagit, typiquement un patient.
Furthermore, the detector, as described above, is placed in the beam of ionizing radiation to measure the absorbed dose rate which that ionizing radiation is able to produce in the material with which it interacts, typically a patient.
Le signal (SDA) produit par le détecteur sous forme d'un courant électrique est mesuré et intégré par l'électronique de contrôle (EC) du moyen de contrôle de dose (MCD), notamment un électromètre, au cours de l'émission du rayonnement ionisant et la valeur intégrée est comparée à la valeur de la dose absorbée prescrite (CDA) par l'opérateur via l'interface homme-machine (IHM).
The signal (ADS) produced by the detector in the form of an electric current is measured and integrated by the control electronics (CE) of the dose control means (DCM), in particular an electrometer, during the emission of the ionizing radiation and the integrated value is compared to the value of the absorbed dose (SAD) specified by the operator via the man-machine interface (MMI).
Dès que la valeur intégrée est supérieure ou égale à la valeur prescrite, le signal d'impulsion de grille retombe à sa tension de polarisation négative par rapport à la cathode de façon à interdire l'émission.
As soon as the integrated value is greater than or equal to the specified value, the grid pulse signal falls to its polarization potential that is negative relative to the cathode so as to prevent the emission.
La durée d'émission de rayonnement ionisant peut donc être contrôlée et stoppée en temps réel et la dose délivrée est précise à la valeur près de la dose produite par la dernière impulsion de rayonnement ionisant.
The ionizing radiation emission duration can thus be controlled and stopped in real time and the delivered dose is accurate to the nearest dose produced by the last ionizing radiation pulse.
La fonction de mesure du signal de détection peut par exemple être assurée par un amplificateur ou un atténuateur selon l'amplitude du signal, suivi d'un échantillonneur-bloqueur.
The detection signal measurement function may for example be provided by an amplifier or an attenuator according to the amplitude of the signal, followed by a sample-and-hold device.
Le moyen de contrôle de dose (MCD) est un moyen configuré pour contrôler le déclenchement et l'arrêt du moyen d'émission de rayonnement ionisant (MER), il comprend l'électronique de contrôle et de commande (EC).
The dose control means (DCM) is a means configured to control the triggering and the stopping of the means for emitting ionizing radiation (MER), and it comprises the control and actuation electronics (CE).
Dans un exemple de réalisation particulièrement commode, l'électronique de contrôle et de commande (EC) comprend l'amplificateur ou atténuateur amplifiant ou atténuant, selon l'amplitude, un signal émis par le détecteur, l'intégrateur intégrant pendant la durée de l'émission ledit signal amplifié ou atténué et le comparateur comparant continûment ledit signal intégré aux consignes de dose prescrite (CDA) prédéterminée par l'opérateur.
In a particularly convenient example embodiment, the control and actuation electronics (CE) comprises the amplifier or attenuator amplifying or attenuating, according to the amplitude, a signal emitted by the detector, the integrator integrating during the emission duration of said amplified or attenuated signal and the comparator continuously comparing said integrated signal to the settings for specified dose (SAD) predetermined by the operator.
Pour commander l'émission de rayonnement ionisant pendant des instants très brefs, l'émetteur (MER) est constitué d'une source de puissance qui est déclenchée et arrêtée par l'électronique du système de contrôle et de commande (SCC).
To actuate the emission of ionizing radiation for very short times, the emitter (MER) is constituted by a power source which is triggered and stopped by the electronics of the control and actuation system (CAS).
L'opérateur commande le déclenchement d'une émission programmée via l'interface homme-machine (IHM).
The operator actuates the triggering of an emission programmed via the man-machine interface (MMI).
L'électronique du système de contrôle et de commande (SCC) couplé au moyen de contrôle de dose (MCD) arrête les sources de puissance lorsque la dose absorbée, détectée et mesurée à atteint la valeur prescrite et prédéterminée par l'opérateur.
The electronics of the control and actuation system (CAS) coupled to the dose control means (DCM) stops the power sources when the absorbed dose, detected and measured, attains the value specified and predetermined by the operator.
Grâce à une électronique rapide du moyen de contrôle de dose (MCD), lorsque le signal amplifié ou atténué et intégré issu du détecteur (SDA) égalise le signal de consigne de la dose (CDA), automatiquement le signal de sortie du comparateur tombe à une valeur prédéterminée et prédéfinie et déclenche l'arrêt de la source du faisceau d'électrons, notamment du moyen d'émission de rayonnement ionisant (MER), et l'arrêt de la source de haute tension (HT) de l'accélérateur en un temps suffisamment court, c'est-à-dire de préférence inférieur à 100 με de façon à ce que la dose détectée ne dépasse pas la dose prescrite.
Thanks to fast electronics of the dose control means (DCM), when the amplified or attenuated and integrated signal from the detector (ADS) equalizes the setting signal for the dose (SAD), the signal output from the comparator automatically falls to a predetermined and predefined value and triggers the stopping of the electron beam source, in particular the means for emitting ionizing radiation (MER), and the stopping of the high voltage source (HV) of the accelerator in a sufficiently short time, that is to say preferably less than 100 μs such that the detected dose does not exceed the specified dose.
Tous les moyens précédemment cités constituant la boucle de contrôle et de régulation, notamment en puissance, constituant le dispositif objet de la présente invention, sont interconnectés entre eux de façon intelligente comme décrit précédemment, pour coopérer et former une boucle de contrôle et de régulation intelligente, notamment de la puissance, de façon à délivrer de manière contrôlée et précise de fortes doses de rayonnement ionisant, c'est-à-dire de préférence d'au moins 0,01 Gy et de préférence d'au moins 0,25 Gy avec une précision d'au moins 1 μΰν, de préférence 1 nGy, dans une gamme d'énergie comprise entre 1 MeV et 50 MeV, en des instants très brefs, c'est-à-dire par exemple compris entre environ 0,1 με et 100 ms, de préférence 100 με ou 1 ms. Avantageusement le moyen d'émission de rayonnement ionisant (MER) est constitué principalement de l'accélérateur de particules comprenant une source de puissance et du système de contrôle d'impulsion qui est par exemple directement reliée au moyen de contrôle de la dose (MCD) de façon à arrêter automatiquement la source de puissance lorsque la dose absorbée, détectée et mesurée a atteint la valeur prescrite et prédéterminée par l'opérateur via l'interface homme-machine (IHM).
All the above-cited means constituting the loop for control and regulation, in particular of power, constituting the device of the present invention, are interconnected with each other intelligently as described above, to cooperate and form an intelligent loop for control and regulation, in particular of power, so as to provide controlled and accurate delivery of high doses of ionizing radiation, that is to say preferably of at least 0.01 Gy and preferably of at least 0.25 Gy with an accuracy of at least 1 μGy, preferably 1 nGy, in an energy range comprised between 1 MeV and 50 MeV, during very short times, that is to say for example comprised between approximately 0.1 μs and 100 ms, preferably 100 μs or 1 ms.
Ladite interface homme machine (IHM) comprend en outre un poste de commande (PC) et un programme de gestion d'interface de visualisation.
Said man-machine interface (MMI) further comprises a control station (CS) and a viewing interface management program.
L'interface homme machine comprend également des boutons poussoirs et des voyants lumineux équipant les baies, les boîtiers et/ou des cartes électroniques qui contiennent les électroniques du système de contrôle et de commande (SCC) et du moyen de contrôle de dose (MCD).
The man-machine interface also comprises push buttons and indicator lights equipping bays, casings and/or electronic cards which contain the electronics of the control and actuation system (CAS) and the dose control means (DCM).
Avantageusement, lors du fonctionnement du dispositif, un signal est produit par le détecteur sous forme de courant électrique, ledit signal est mesuré et intégré par un électromètre au cours de l'émission du rayonnement, la valeur intégrée dudit signal est directement comparée à la valeur de la dose prescrite et prédéterminée par l'opérateur via l'interface homme-machine (IHM) de façon à ce que, dès que la valeur intégrée est supérieure ou égale à la valeur prescrite et prédéterminée, le signal d'impulsion de la grille retombe automatiquement à une valeur prédéterminée correspondant à la tension de polarisation par rapport à la cathode pour interdire et arrêter instantanément l'émission du rayonnement ionisant et éventuellement la source haute tension en un temps suffisamment court, par exemple d'au moins 1 ns.
Advantageously, when the device is operated, a signal is produced by the detector in electric current form, said signal is measured and integrated by an electrometer during the emission of the radiation, the integrated value of said electrical signal is directly compared to the value of the dose specified and predetermined by the operator via the man-machine interface (MMI) such that, as soon as the integrated value is greater than or equal to the specified and predetermined value, the pulse signal of the grid automatically drops back to a predetermined value corresponding to the polarization voltage relative to the cathode to prevent and instantaneously stop the emission of the radiation and, possibly the high voltage source in a sufficiently short time, for example of at least 1 ns.
La figure 4 est un mode de réalisation représentant un moyen d'émission de rayonnement ionisant (MER).
FIG. 4is an embodiment representing a means for emitting ionizing radiation (MER).