Proton and Carbon Ion Beam Spot Size Measurement Using 5 Different Detector Types

Purpose

The spot size of scanned particle beams is of crucial importance for the correct dose delivery and, therefore, plays a significant role in the quality assurance (QA) of pencil beam scanning ion beam therapy.

Materials and Methods

This study compares 5 detector types—radiochromic film, ionization chamber (IC) array, flat panel detector, multiwire chamber, and IC—for measuring the spot size of proton and carbon ion beams.

Results

Variations of up to 30% were found between detectors, underscoring the impact of detector choice on QA outcomes. The multiwire chamber consistently measured the smallest spot sizes, attributed to its intrinsic calculation model, while the IC array yielded larger spot sizes due to volume-averaging effects. These dis crepancies highlight the necessity of selecting detectors based on QA needs, such as measurement speed, spatial resolution, and data acquisition methods. Digital detectors offer advantages over film-based ones by automating data processing, reducing manual errors, and providing immediate results.

Conclusion

The study concludes that, although a single Gaussian fit is generally sufficient for QA, more so phisticated models might be beneficial for special applications. These findings aim to guide detector selection for ion beam facilities, enhancing QA procedures.

Forschende

Prof. Dr.
Uli Weber
Gruppenleiter
Prof. Dr.
Klemens Zink
Gruppenleiter
Dr.
Yuri Simeonov
Mitarbeiter
Anna Becker
Doktorandin
Markel Fix Martinez
Doktorand
Prof. Dr.
Kai-Thomas Brinkmann
Gruppenleiter
Lara Dippel
Doktorandin
Dr.
Hans-Georg Zaunick
Assoziiertes Mitglied
Prof. Dr.
Sebastian Adeberg
Gruppenleiter

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Forschende

Prof. Dr.
Kilian Baumann
Nachwuchsgruppenleiter
Dr.
Ulrike Theiß
Gruppenleiterin
Natalie Hornik
Doktorandin
Claudia Trier
Biologisch-Technische Assistentin
Yating Zhang
Postdoc

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