title: Design of a new tracking device for on-line beam range monitor in carbon therapy.
abstract: Charged particle therapy is a technique for cancer treatment that exploits hadron beams, mostly protons and carbon ions. A critical issue is the monitoring of the beam range so to check the correct dose deposition to the tumor and surrounding tissues. The design of a new tracking device for beam range real-time monitoring in pencil beam carbon ion therapy is presented. The proposed device tracks secondary charged particles produced by beam interactions in the patient tissue and exploits the correlation of the charged particle emission profile with the spatial dose deposition and the Bragg peak position. The detector, currently under construction, uses the information provided by 12 layers of scintillating fibers followed by a plastic scintillator and a pixelated Lutetium Fine Silicate (LFS) crystal calorimeter. An algorithm to account and correct for emission profile distortion due to charged secondaries absorption inside the patient tissue is also proposed. Finally detector reconstruction efficiency for charged particle emission profile is evaluated using a Monte Carlo simulation considering a quasi-realistic case of a non-homogenous phantom.
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Giacomo
authors.initials: G
authors.lastname: Traini
authors.affiliation: INFN Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
authors.forename: Giuseppe
authors.initials: G
authors.lastname: Battistoni
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Angela
authors.initials: A
authors.lastname: Bollella
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Francesco
authors.initials: F
authors.lastname: Collamati
authors.affiliation: Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN (LNF), Via Enrico Fermi 40, 00044 Frascati(Roma), Italy.
authors.forename: Erika
authors.initials: E
authors.lastname: De Lucia
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Riccardo
authors.initials: R
authors.lastname: Faccini
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Fernando
authors.initials: F
authors.lastname: Ferroni
authors.affiliation: Istituto di ricerche cliniche Ecomedica, Via Luigi Cherubini 2, 50053 Empoli(FI), Italy.
authors.forename: Paola Maria
authors.initials: PM
authors.lastname: Frallicciardi
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Carlo
authors.initials: C
authors.lastname: Mancini-Terracciano
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy.
authors.forename: Michela
authors.initials: M
authors.lastname: Marafini
authors.affiliation: INFN Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
authors.forename: Ilaria
authors.initials: I
authors.lastname: Mattei
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Federico
authors.initials: F
authors.lastname: Miraglia
authors.affiliation: INFN Sezione di Milano, Via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
authors.forename: Silvia
authors.initials: S
authors.lastname: Muraro
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Riccardo
authors.initials: R
authors.lastname: Paramatti
authors.affiliation: Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN (LNF), Via Enrico Fermi 40, 00044 Frascati(Roma), Italy.
authors.forename: Luca
authors.initials: L
authors.lastname: Piersanti
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Davide
authors.initials: D
authors.lastname: Pinci
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy.
authors.forename: Antoni
authors.initials: A
authors.lastname: Rucinski
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Andrea
authors.initials: A
authors.lastname: Russomando
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy.
authors.forename: Alessio
authors.initials: A
authors.lastname: Sarti
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy; Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "E. Fermi", P.zza del Viminale, 00184 Roma, Italy.
authors.forename: Adalberto
authors.initials: A
authors.lastname: Sciubba
authors.affiliation: Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy.
authors.forename: Martina
authors.initials: M
authors.lastname: Senzacqua
authors.affiliation: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy.
authors.forename: Elena
authors.initials: E
authors.lastname: Solfaroli-Camillocci
authors.affiliation: Laboratori Nazionali di Frascati dell'INFN (LNF), Via Enrico Fermi 40, 00044 Frascati(Roma), Italy.
authors.forename: Marco
authors.initials: M
authors.lastname: Toppi
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy. Electronic address: cecilia.voena@roma1.infn.it.
authors.forename: Cecilia
authors.initials: C
authors.lastname: Voena
authors.affiliation: INFN Sezione di Roma, Pl.e Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy; Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per Ingegneria (SBAI), Sapienza Università di Roma, Via Antonio Scarpa 14, 00161 Roma, Italy; Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "E. Fermi", P.zza del Viminale, 00184 Roma, Italy.
authors.forename: Vincenzo
authors.initials: V
authors.lastname: Patera
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