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Thèse Année : 2017

Study of¹²C fragmentation for hadrontherapy

Etude de la fragmentation du ¹²C pour la hadronthérapie

Résumé

During the treatment of cancerous diseases using ions such as 12C, the beam will undergo nuclear reactions with the tissues leading to the production of lighter secondary fragments. This tends to delocate a part of the dose into healthy tissues and create a mixed radiation field. In order to improve the knowledge on the projectile fragmentation, an experiment was performed by our collaboration in March 2015 with a 50 MeV/n 12C beam at GANIL. This led to the measurement of double differential cross sections in angle and energy of every isotope created by the fragmentation of carbon on targets of medical interest (C, H, O and Ca). Energy and angular distributions, as well as production rates have also been obtained for every fragment and every target. Experimental data were then compared with nuclear reaction models included in the Monte-Carlo (MC) simulation codes, GEANT4 and PHITS. Important discrepancies were observed with our data, as well as between models. These observations had already led our collaboration in creating a new MC model called SLIIPIE, specialized in intermediate energies reactions with light ions. The parameters of this model were then adjusted in order to best fit the experimental data.
Lors du traitement d'une tumeur par radiothérapie utilisant des ions comme le 12C, le faisceau peut subir des réactions nucléaires avec les noyaux des tissus menant à la création de particules secondaires plus légères. Cela a pour conséquences de délocaliser une partie de la dose dans les tissus sains et de créer un champ d'irradiation mixte. Afin d'améliorer les connaissances sur la fragmentation du projectile, une expérience a été réalisée par notre collaboration en Mars 2015 au GANIL avec un faisceau de 12C à 50 MeV/n. Cette expérience a permis de mesurer les sections efficaces doublement différentielles en angle et en énergie pour tous les isotopes créés, et ce, sur différentes cibles d'intérêt médical (C, H, O et Ca). Les distributions angulaires et les taux de production ont également été obtenus pour chaque fragment et pour chaque cible. Les résultats ont ensuite été comparés à différents modèles de réactions nucléaire disponibles dans les outils de simulation Monte Carlo GEANT4 et PHITS. Des écarts importants ont été observés avec les résultats expérimentaux, mais aussi entre les différents modèles. Ces conclusions avaient déjà poussé notre collaboration à créer un nouveau modèle, appelé SLIIPIE, spécialisé dans les réactions d'ions légers aux énergies intermédiaires. Les paramètres de ce modèle ont ainsi été ajustés de façon à reproduire au mieux les données expérimentales obtenues.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-01717556 , version 1

Citer

Clovis Divay. Etude de la fragmentation du ¹²C pour la hadronthérapie. Physique [physics]. Normandie Université, 2017. Français. ⟨NNT : 2017NORMC250⟩. ⟨tel-01717556⟩
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