Development of a Technique for Determining the Optimal Number of Projections when Realizing the Method of Multiangle Scanning of an Ionizing Radiation Beam

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method of multiangle scanning for measuring the cross-sectional beam intensity distribution has been developed. This method is based on reconstructing the beam profiles obtained at different angles in a plane perpendicular to the beam axis. To efficiently implement the multiangle scanning method, it is necessary to find the optimal number of projections, i.e., such a number for which the measurement result remains reliable with a minimum measurement time. A numerical simulation provided the development of a technique for finding the optimal number of projections, and it was shown that the optimal number is ten if the errors due to operation of units of the experimental setup are disregarded. To eliminate this error, multiangle X-ray beam scanning was carried out and its intensity distributions in the cross section were reconstructed with different numbers of projections. The developed technique was used to determine the optimal number of projections for this experimental setup, which were 18.

About the authors

A. A. Bulavskaya

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: bulavskaya@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia

E. A. Bushmina

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: eab60@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia

A. A. Grigorieva

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: eab60@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia

A. S. Ermakova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: eab60@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia

I. A. Miloichikova

National Research Tomsk Polytechnic University; Cancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences

Email: eab60@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

S. G. Stuchebrov

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: eab60@tpu.ru
634050, Tomsk, Russia

References

  1. Wolski A. Beam dynamics in high energy particle accelerators. Singapore: World Scientific Publishing, 2014.
  2. Patterson H.W. Accelerator health physics. Amsterdam: Elsevier, 2012.
  3. Hamm R.W., Hamm M.E. Industrial accelerators and their applications. Singapore: World Scientific Publishing, 2012.
  4. Okabe S., Tabata T., Tsumori K. // Japanese Journal of Applied Physics. 1966. T. 5. № 1. C. 68. https://doi.org/10.1143/JJAP.5.68
  5. Michail C., Valais I., Seferis I., Kalyvas N., David S., Fountos G., Kandarakis I. // Radiation Measurements. 2014. T. 70. C. 59. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2014.09.008
  6. Ronda C.R. Luminescence: from theory to applications. New Jersey: John Wiley & Sons, 2007.
  7. Ozawa L. // Journal of The Electrochemical Society. 1979. T. 126. № 1. C. 106. https://doi.org/10.1149/1.2128962
  8. Johnson C.D. // Preprint № CERN-PS-90-42-AR. 1990.
  9. Borca V.C., Pasquino M., Russo G., Grosso P., Cante D., Sciacero P., Girelli G., La Porta M.R., Tofani S. // Journal of applied clinical medical physics. 2013. T. 14. № 2. C. 158. https://doi.org/10.1120/jacmp.v14i2.4111
  10. Zhu X.R., Yoo S., Jursinic P.A., Grimm D.F., Lopez F., Rownd J.J., Gillin M.T. // Medical physics. 2003. T. 30. № 5. C. 912. https://doi.org/10.1118/1.1568979
  11. Amerio S., Boriano A., Bourhaleb F., Cirio R., Donetti M., Fidanzio A., Garelli E., Giordanengo S., Madon E., Marchetto F., Nastasi U., Peroni C., Piermattei A., Sanz Freire C.J., Sardo A., Trevisiol E. // Medical physics. 2004. T. 31. № 2. C. 414. https://doi.org/10.1118/1.1639992
  12. Spezi E., Angelini A.L., Romani F., Ferri A. // Physics in Medicine & Biology. 2005. T. 50. №. 14. C. 3361. https://doi.org/10.1088/0031-9155/50/14/012
  13. https://www.elsesolutions.com/wp-content/uploads/2015/07/StarTrack.pdf
  14. https://www.iba-dosimetry.com/product/matrixx-universal-detector-array/
  15. Létourneau D., Gulam M., Yan D., Oldham M., Wong J.W. // Radiotherapy and Oncology. 2004. T. 70. № 2. C. 199. https://doi.org/10.1016/j.radonc.2003.10.014
  16. Bal C., Bravin E., Lefevre T., Scrivens R., Taborelli M. // Proc. of DIPAC 2005. Lyon, France. CERN, 2005. № CERN-AB-2005-067.
  17. Duggal A.R., Srivastava A.M. US Paten 6566808. 2003.
  18. Cheymol B. Th. Docteur d’Universit´e dans la specialit’e de Physique des Particules. Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand II, 2011.
  19. Boogert S.T., Blair G.A., Boorman G., Bosco A., Deacon L.C., Karataev P., Aryshev A., Fukuda M., Terunuma N., Urakawa J., Corner L., Delerue N., Foster B., Howell D., Newman M., et al. // Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams. 2010. T. 13. № 12. C. 122801. https://doi.org/10.1103/PhysRevSTAB.13.122801
  20. Pozimski J., Gibson S.M. // Proc. of the 2nd International Beam Instrumentation Conference IBIC2013. UK, Oxford, 2013. C. 503.
  21. Nazhmudinov R.M., Kubankin A.S., Kishin I.A., Zhukova P.N., Nasonova V.A., Karataev P.V., Vukolov A.V., Potylitsyn A.P. // Journal of Instrumentation. 2018. T. 13. № 12. C. P12012. https://doi.org/10.1088/1748-0221/13/12/P12012
  22. Trad G. Thesis … Doctor from the University of Grenoble. Speciality: Subatomic Physics and Astroparticles. U. Grenoble Alpes, 2013.
  23. Stuchebrov S.G., Cherepennikov Y.M., Krasnykh A.A., Miloichikova I.A., Vukolov A.V. // Journal of Instrumentation. 2018. T. 13. № 05. C. C05020. https://doi.org/10.1088/1748-0221/13/05/C05020
  24. Bulavskaya A.A., Cherepennikov Y.M., Chakhlov S.V., Grigorieva A.A., Miloichikova I.A., Vukolov A.V., Stuchebrov S.G. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: IOP Publishing. 2021. T. 1019. № 1. C. 012043. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1019/1/012043
  25. Казначеева А.О. Современные виды томографии: учебное пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО. 2006.
  26. Wang Z., Bovik A.C., Sheikh H.R., Simoncelli E.P. // IEEE transactions on image processing. 2004. T. 13. № 4. C. 600.
  27. Shi H., Luo S., Yang Z., Wu G. // PLoS one. 2015. T. 10. № 9. C. e0138498. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138498
  28. Chen C.C., Chu H.T. // 29th Annual International Computer Software and Applications Conference (COMPSAC'05). IEEE, 2005. T. 2. C. 41. https://doi.org/10.1109/COMPSAC.2005.140
  29. Wang L., Zhang Y., Feng J. // IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 2005. T. 27. № 8. C. 1334. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2005.165
  30. Maurer C.R., Qi R., Raghavan V. // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 2003. T. 25. № 2. C. 265. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2003.1177156
  31. Двилис Э.С. Дис. … докт. физ.-мат. наук. Томск: Томский политехнический университет, 2013.
  32. https://www.crystals.saint-gobain.com/products/bc-408-bc-412-bc-416
  33. https://www.onsemi.com/products/sensors/photodetectors-sipm-spad/silicon-photomultipliers-sipm/j-series%20sipm
  34. ГОСТ 33366.1-2015 (ISO 1043-1:2011) Пластмассы. Условные обозначения и сокращения. Часть 1. Основные полимеры и их специальные характеристики. М.: Стандартинформ, 2016.
  35. https://www.eworldtrade.com/c/amerlighting/
  36. https://old.aspect-dubna.ru/new/page.php%3Fpage=431.html
  37. https://old.aspect-dubna.ru/new/page.php%3Fpage=309.html
  38. https://old.aspect-dubna.ru/new/page.php%3Fpage=492.html
  39. Красных А.А., Черепенников Ю.М., Милойчикова И.А., Стучебров С.Г. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2019610265 РФ // Опубл. 09.01.19.
  40. http://www.gafchromic.com/documents/EBT3_Specifications.pdf
  41. https://www.epson.ru/catalog/scanners/epson-perfection-v750-pro/
  42. https://uk.mathworks.com/products/matlab.html
  43. https://ncontrol.ru/catalog/rentgenovskiy_kontrol/rentgenovskie_apparaty/rentgenovskiy_apparat_rap_160_5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (246KB)
Indexing metadata
3.

Download (54KB)
Indexing metadata
4.

Download (1MB)
Indexing metadata
5.

Download (44KB)
Indexing metadata
6.

Download (92KB)
Indexing metadata
7.

Download (390KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Булавская, Е.А. Бушмина, А.А. Григорьева, А.С. Ермакова, И.А. Милойчикова, С.Г. Стучебров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».