Dispositif organique à base de couches minces :Architecture et morphologie. (A) Structure coplanaire composée de deux électrodes interdigitées (Au) déposées sur un substrat plastique (125 µm d'épaisseur) par évaporation thermique. La couche mince semi-conductrice organique est déposée sur le dessus par coulée goutte, et il est composé de TIPGe-Pn. (B) Image optique des structures microcristallines bien alignées formant la couche semi-conductrice à couche mince. (C) Flexibilité des détecteurs basés sur TIPGe-Pn présentés ici. Crédit photo :Ilaria Fratelli, Département de physique et d'astronomie, Université de Bologne, Italie. Crédit: Avancées scientifiques (2021). DOI :10.1126/sciadv.abf4462
Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Italie et une aux États-Unis a développé un dispositif organique à couche mince qui peut être utilisé pour mesurer les doses de rayonnement protonique. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe décrit son dispositif à couche mince à base de semi-conducteurs et ses utilisations possibles.
Comme le notent les chercheurs, le développement de dispositifs de détection de protons est un objectif des physiciens depuis de nombreuses années en raison de leur utilisation dans les efforts de recherche fondamentale. Plus récemment, de tels dispositifs sont devenus souhaitables pour la protonthérapie, dans lequel des protons plutôt que des rayons X traditionnels sont tirés sur des tumeurs cancéreuses parce qu'ils peuvent être dirigés plus précisément. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont mis au point un dispositif de détection de protons organiques. Ils notent qu'il présente des avantages par rapport aux autres dispositifs non organiques car sa densité est très proche de celle du tissu humain, ce qui signifie qu'aucun réétalonnage n'est nécessaire lors de son utilisation pour des applications médicales.
Le dispositif de détection a été créé en déposant un film mince organique de TIPGe-Pn microcristallin sur un substrat en plastique. Dans le cadre du processus, le film mince a été dirigé pour couvrir une paire d'électrodes en or interdigitées. Les chercheurs notent que le dépôt du film mince s'est fait à partir d'une solution, ce qui en fait une approche très peu coûteuse pour créer un détecteur de protons - ils notent également que cela rend la technique très évolutive. Et ils notent en outre que, parce que le processus peut être effectué à basse température, il peut être utilisé pour fabriquer des appareils flexibles et éventuellement portables.
Les chercheurs ont testé leur appareil en utilisant un scénario en temps réel et également en mode d'intégration :des protons dans un faisceau de 5 MeV ont été tirés sur l'appareil à l'aide de l'accélérateur Tandetron de 3 MV du laboratoire LABEC, à Florence. Ce faisant, l'équipe a trouvé l'appareil capable de détecter dans la plage de 5,15 ± 0,13 pC/Gy avec les capteurs démontrant une réponse stable dans les plages de 3,5 x 10 9 et 8,7×10 11 protons/cm 2 .
Les chercheurs concluent en suggérant que leur détecteur pourrait être utilisé pour surveiller les tissus sains pendant les séances de protonthérapie. Ils notent également qu'il pourrait également être utilisé par les astronautes pour mesurer la quantité de rayonnement qu'ils absorbent lors de longues missions dans l'espace.
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