Diamantele sintetice permit măsurarea precisă a dozelor de radiație
O echipă de cercetători de la Universitatea Metropolitană din Tokyo, în colaborare cu Universitatea Tohoku și Orbray Co., Ltd., a arătat că diamantele cultivate în laborator ar putea realiza un dosimetru de radiație compatibil atât cu diagnosticul medical, cât și cu terapia prin radiații.
Cercetătorii au demonstrat că un dosimetru bazat pe diamant poate măsura cu precizie dozele în același interval de energie ca razele X diagnostice, având o sensibilitate pe volum mult mai bună decât detectoarele convenționale. Utilizarea aceluiași dispozitiv pentru dosimetrie atât în timpul diagnosticării, cât și al terapiilor ar putea îmbunătăți consistența măsurătorilor.
Măsurarea precisă a dozei de radiație este esențială în mediile clinice. Opțiunea standard pentru dosimetrie este camera de ionizare pe bază de aer, unde radiația care trece printr-un volum de aer produce un curent măsurabil. Cu toate acestea, o provocare majoră este gama de doze pe care dosimetrele trebuie să le gestioneze. De exemplu, razele X de diagnostic implică doze mult mai mici decât în tratamentele prin radiații. Camerele de ionizare pe bază de aer pentru acestea din urmă ar putea necesita un volum semnificativ de aer, făcând detectoarele greoaie, cu puțin spațiu pentru a cartografia cum se schimbă doza în funcție de poziția detectorului. Practic, sensibilitatea este extrem de scăzută la niveluri foarte mici de dozare.
Acum, o echipă de cercetători condusă de Kiyomitsu Shinsho a contestat această paradigmă prin utilizarea unui material complet nou pentru camerele lor de ionizare. În loc de aer, au apelat la diamantele cultivate în laborator printr-o metodă numită heteroepitaxie. Ei au folosit tehnologie de vârf pentru a așeza atomii strat cu strat și a crește diamantele pe un electrod. Cu acest nou detector, echipa a efectuat experimente sistematice privind modul în care diamantul ar putea fi folosit ca o cameră de ionizare la dozele observate în diagnosticul cu raze X. Camera, cu dimensiunile de 4 x 4 x 0,5 mm, are un volum de aproximativ 1250 de ori mai mic decât camerele de ionizare pe bază de aer, dar o sensibilitate pe volum care a fost de 13.500 de ori mai mare atunci când i s-a aplicat o tensiune relativ scăzută de -100V. Ei au demonstrat o excelentă linearitate a răspunsului în funcție de dozare, cu o dependență foarte mică de energia razelor X. În mod crucial, succesul său la energiile scăzute utilizate în dispozitivele de diagnostic sugerează că ar putea gestiona cu ușurință dozele mai mari întâlnite în terapii: acest lucru deschide calea pentru dezvoltarea unui dosimetru care poate fi folosit atât în diagnostic, cât și în terapiile prin radiații. Diamantul este, de asemenea, compus din carbon, făcându-l un analog excelent pentru țesutul uman.
Aceasta reprezintă un pas important înainte pentru dosimetrie din mai multe motive. Compactitatea dispozitivului îl face aplicabil practic în orice mediu, de la dosimetria personală, măsurători în timp real în timpul tratamentelor, până la monitorizarea mediului. Este suficient de compact pentru a produce o matrice, similară cu matricea de senzori de pe o cameră, care ar putea cartografia schimbarea dozei pe o anumită suprafață. Sensibilitatea la doze mici ar putea, de asemenea, să revoluționeze înțelegerea noastră asupra efectelor expunerii la radiații scăzute asupra corpului uman, un element crucial în cercetarea radiologică. Cel mai important, aceasta deschide calea pentru atingerea unei consistențe atât de necesare în măsurarea dozei de radiație. Utilizarea potențială a aceluiași dispozitiv în contexte complet diferite ar face comparațiile de dozare științific solide și corecte. Succesul echipei promite un salt semnificativ înainte atât pentru locurile de muncă medicale, cât și pentru înțelegerea noastră asupra radiației în mediu.
