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27 results on '"Braunn, B."'

1. Double di ffential fragmentation cross sections measurements of 95 MeV/u 12C on thin targets for hadrontherapy

Author

Dudouet, J., Juliani, D., elique, J. C. Ang, Braunn, B., Colin, J., Cussol, D., Finck, Ch., Fontbonne, J. M., erin, H. Gu, Henriquet, P., Krimmer, J., Labalme, M., Rousseau, M., Saint-Laurent, M. G., and Salvador, S.

Subjects
Nuclear Experiment, Physics - Medical Physics
Abstract

During therapeutic treatment with heavy ions like carbon, the beam undergoes nuclear fragmentation and secondary light charged particles, in particular protons and alpha particles, are produced. To estimate the dose deposited into the tumors and the surrounding healthy tissues, an accurate prediction on the fluences of these secondary fragments is necessary. Nowadays, a very limited set of double di ffential carbon fragmentation cross sections are being measured in the energy range used in hadrontherapy (40 to 400 MeV/u). Therefore, new measurements are performed to determine the double di ffential cross section of carbon on di erent thin targets. This work describes the experimental results of an experiment performed on May 2011 at GANIL. The double di ffential cross sections and the angular distributions of secondary fragments produced in the 12C fragmentation at 95 MeV/u on thin targets (C, CH2, Al, Al2O3, Ti and PMMA) have been measured. The experimental setup will be precisely described, the systematic error study will be explained and all the experimental data will be presented., Comment: Submitted to PRC

Published
2013
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2. Comparison of two analysis methods for nuclear reaction measurements of 12C +12C interactions at 95 MeV/u for hadrontherapy

Author

Dudouet, J., Juliani, D., Labalme, M., Angélique, J. C., Braunn, B., Colin, J., Cussol, D., Finck, Ch., Fontbonne, J. M., Guérin, H., Henriquet, P., Krimmer, J., Rousseau, M., and Saint-Laurent, M. G.

Subjects
Physics - Medical Physics, Nuclear Experiment, Physics - Instrumentation and Detectors
Abstract

During therapeutic treatment with heavier ions like carbon, the beam undergoes nuclear fragmentation and secondary light charged particles, in particular protons and alpha particles, are produced. To estimate the dose deposited into the tumors and the surrounding healthy tissues, the accuracy must be higher than ($\pm$3% and$\pm$1 mm). Therefore, measurements are performed to determine the double differential cross section for different reactions. In this paper, the analysis of data from 12C +12C reactions at 95 MeV/u are presented. The emitted particles are detected with \DeltaEthin-\DeltaEthick-E telescopes made of a stack of two silicon detectors and a CsI crystal. Two different methods are used to identify the particles. One is based on graphical cuts onto the \DeltaE-E maps, the second is based on the so-called KaliVeda method using a functional description of \DeltaE versus E. The results of the two methods will be presented in this paper as well as the comparison between both.

Published
2013
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5. Nuclear Fragmentation Measurements for Hadrontherapy: 95MeV/u 12C Reactions on H, C, Al, O and natTi Targets

Author

Dudouet, J., Labalme, M., Angélique, J.C., Colin, J., Cussol, D., Fontbonne, J.M., Juliani, D., Finck, C., Rousseau, Marc, Henriquet, P., Krimmer., J., Braunn, B., Saint-Laurent, M.G., Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Lion, Michel

Subjects
[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Physics::Medical Physics, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Nuclear Experiment
Abstract

The interest for hadrontherapy, the use of ion beams for the treatments of cancerous tumors, is increasing. This can be attributed to the great accuracy of ion beams to target the tumor while sparing the surrounding healthy tissues (due to the high dose deposition in the Bragg peak and the small angular scattering of ions) as well as the potential biological advantage of ions for some tumor types compared to photons. To keep the benefits of carbon ions in radiotherapy, a very high accuracy on the dose location is required. The dose deposition is affected by the fragmentation of the incident ion that leads to a consumption of the projectiles with their penetration depth in the tissues (up to 70% for 400MeV/u 12C in water), to the creation of lighter fragments having different biological effectiveness (RBE) and to the apparition of a fragmentation tail behind the tumor. The constraints on nuclear models and fragmentation cross sections in 116 the energy range used in hadrontherapy (80 to 400MeV/u) are not yet sufficient to reproduce the fragmentation processes with the required accuracy for clinical treatments. A first integral experiment, on thick water equivalent targets has been performed by our collaboration on May 2008 at GANIL (France) [1]. The goals were the measurements of energy and angular distributions of the fragments due to nuclear reactions of 95MeV/u 12C with thick PMMA targets. Comparisons between experimental data and Geant4 simulations using different physics processes show discrepancies up to one order of magnitude for the production rates of fragments. The shapes of the angular and energy distributions are also not well reproduced. To improve the models and reach the accuracy required for a reference simulation code for hadrontherapy, a second experiment has been performed on thin targets on May 2011 at GANIL. The experimental set-up was made of five three stages E-E telescopes, each composed of two Si detectors and one CsI scintillator mounted on rotating stages to cover angles from 4 to 45 . The energy calibration of the detector and the identification of the fragments have been achieved. The double differential cross sections 2 /( E ) have been obtained for all fragment isotopes from p to 12C for nuclear reactions of 12C with H, C. Al, O and natTi. Simulations are under completion to evaluate the systematic uncertainties (first estimations lead to an accuracy of 10% for Z>2 fragments and up to 20-30% for protons at forward angles). The cross sections increase with the mass of the target. The results also show a more forward-focused angular distributions for heavier fragments and a predominance of Z=2 fragments at forward angles (< 10 ), compatible with the three alpha structure of the 12C. The energy distributions of the fragments at forward angles are peaked close to the beam energy showing an emission dominated by the quasiprojectile. The angular and energy cross sections obtained with a thin PMMA target have been reproduced with a 10% accuracy thanks to the elemental cross sections obtained on C, H and O targets. The experimental setup and the results for the different targets will be presented.

Published
2013

6. Double differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/u 12C on thin targets for hadrontherapy

Author

Dudouet, J., Juliani, D., elique, J. C. Ang, Braunn, B., Colin, J., Cussol, D., Finck, Ch., Fontbonne, J. M., erin, H. Gu, Henriquet, P., Krimmer, J., Labalme, M., Rousseau, M., Saint-Laurent, M. G., Salvador, S., Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire de physique corpusculaire de Caen ( LPCC ), Université de Caen Normandie ( UNICAEN ), Normandie Université ( NU ) -Normandie Université ( NU ) -Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen ( ENSICAEN ), Normandie Université ( NU ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien ( IPHC ), Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Institut de Physique Nucléaire de Lyon ( IPNL ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds ( GANIL ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Fragmentation, Hadrontherapy, [ PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH ] Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], FOS: Physical sciences, Medical Physics (physics.med-ph), Nuclear Experiment (nucl-ex), [ PHYS.NEXP ] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Cross-sections, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Nuclear Experiment, Physics - Medical Physics, 25.70.Mn, 25.70.-z
Abstract

During therapeutic treatment with heavy ions like carbon, the beam undergoes nuclear fragmentation and secondary light charged particles, in particular protons and alpha particles, are produced. To estimate the dose deposited into the tumors and the surrounding healthy tissues, an accurate prediction on the fluences of these secondary fragments is necessary. Nowadays, a very limited set of double di ffential carbon fragmentation cross sections are being measured in the energy range used in hadrontherapy (40 to 400 MeV/u). Therefore, new measurements are performed to determine the double di ffential cross section of carbon on di erent thin targets. This work describes the experimental results of an experiment performed on May 2011 at GANIL. The double di ffential cross sections and the angular distributions of secondary fragments produced in the 12C fragmentation at 95 MeV/u on thin targets (C, CH2, Al, Al2O3, Ti and PMMA) have been measured. The experimental setup will be precisely described, the systematic error study will be explained and all the experimental data will be presented., Comment: Submitted to PRC

Published
2013

7. 95MeV/u 12C nuclear fragmentation measurements on thin targets for hadrontherapy

Author

Colin, J., Cussol, D., Dudouet, J., Fontbonne, J.M., Labalme, M., Henriquet, P., Krimmer, J., Finck, C., Juliani, D., Rousseau, Marc, Braunn, B., Saint-Laurent, M.G., Lion, Michel, Francesco Cerutti, Mark Chadwick, Alfredo Ferrari, Toshihiko Kawano, Simone Bottoni, Luna Pellegri, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Francesco Cerutti, Mark Chadwick, Alfredo Ferrari, Toshihiko Kawano, Simone Bottoni, Luna Pellegri, Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], Nuclear Physics - Experiment, [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2012

9. La fragmentation du 12C à 95 MeV par nucléon appliquée au domaine de la hadronthérapie. Etude expérimentale et simulations sur cibles épaisses de PMMA

Author

Braunn, B., Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université de Caen, and Jean Colin(colin@lpccaen.in2p3.fr)

Subjects
Simulation par ordinateur, Carbone, [PHYS.NUCL]Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Sections efficaces (physique nucléaire), Fragmentation reactions, Nuclear models, Computer simulation, Modèles nucléaires, Carbon, Cross sections (nuclear physics), Réactions de fragmentation
Abstract

A study of the 12C fragmentation at 95 MeV per nucleon on thick PMMA targets is presented on this document. This study is motivated by the development of a new technique for irradiation of malignant tumours: the carbon ion therapy. The purpose of this work is to compare experimental data against nuclear models used in GEANT4 toolkit. The aim is to determine if the models are sufficiently predictive to the criteria of hadrontherapy. To achieve this goal, a first experiment was performed at GANIL with a 12C beam at 95 MeV/u and thick PMMA targets. This experiment has achieved the production rates, angular and energy distributions of different fragments produced in nuclear collisions. Comparisons between experimental data and simulated results obtained using the binary intra-nuclear cascade (BIC) and quantum molecular dynamics model (QMD) available in GEANT4 have been performed. These comparisons show the inability of the tested models to reproduce carbon fragmentation at 95 MeV per nucleon with the accuracy required in hadrontherapy.; Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit porte sur l'étude de la fragmentation du 12C à 95 MeV par nucléon par collision nucléaire avec des cibles épaisses de PMMA. Cette étude est motivée par le développement d'une nouvelle technique d'irradiation des tumeurs cancéreuses : la thérapie par ions carbone ou hadronthérapie. L'objectif est de comparer des mesures expérimentales de fragmentation avec des simulations GEANT4 afin de tester différents modèles nucléaires. Le but recherché est de déterminer si les modèles sont suffisamment prédictifs au regard des critères exigés en hadronthérapie : 3% d'incertitude sur le dépôt de dose en fin de parcours. Pour atteindre cet objectif, une première expérience a été réalisée au GANIL avec un faisceau de 12C à 95 MeV par nucléon et des cibles épaisses de PMMA. Cette expérience a permis d'obtenir les taux de production, les distributions angulaires et énergétiques des différents fragments produits lors des collisions nucléaires. Des comparaisons entre ces données expérimentales et les résultats simulés obtenus par le modèle de cascade binaire intra-nucléaire (BIC) et le modèle de dynamique moléculaire quantique (QMD) disponibles dans GEANT4 ont été effectuées. Ces comparaisons font ressortir l'inaptitude des modèles testés à reproduire la fragmentation du carbone à 95 MeV par nucléon avec la précision requise en hadronthérapie.

Published
2010

10. 12C fragmentation at 95 MeV per nucleon for hadrontherapy. Experimental study and simulation with thick PMMA targets

Author

Braunn, B. and Guesnon, Sandrine

Subjects
Simulation par ordinateur, [PHYS.NUCL] Physics [physics]/Nuclear Theory [nucl-th], Carbone, Sections efficaces (physique nucléaire), Fragmentation reactions, Nuclear models, Computer simulation, Modèles nucléaires, Carbon, Cross sections (nuclear physics), Réactions de fragmentation
Abstract

A study of the 12C fragmentation at 95 MeV per nucleon on thick PMMA targets is presented on this document. This study is motivated by the development of a new technique for irradiation of malignant tumours: the carbon ion therapy. The purpose of this work is to compare experimental data against nuclear models used in GEANT4 toolkit. The aim is to determine if the models are sufficiently predictive to the criteria of hadrontherapy. To achieve this goal, a first experiment was performed at GANIL with a 12C beam at 95 MeV/u and thick PMMA targets. This experiment has achieved the production rates, angular and energy distributions of different fragments produced in nuclear collisions. Comparisons between experimental data and simulated results obtained using the binary intra-nuclear cascade (BIC) and quantum molecular dynamics model (QMD) available in GEANT4 have been performed. These comparisons show the inability of the tested models to reproduce carbon fragmentation at 95 MeV per nucleon with the accuracy required in hadrontherapy., Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit porte sur l'étude de la fragmentation du 12C à 95 MeV par nucléon par collision nucléaire avec des cibles épaisses de PMMA. Cette étude est motivée par le développement d'une nouvelle technique d'irradiation des tumeurs cancéreuses : la thérapie par ions carbone ou hadronthérapie. L'objectif est de comparer des mesures expérimentales de fragmentation avec des simulations GEANT4 afin de tester différents modèles nucléaires. Le but recherché est de déterminer si les modèles sont suffisamment prédictifs au regard des critères exigés en hadronthérapie : 3% d'incertitude sur le dépôt de dose en fin de parcours. Pour atteindre cet objectif, une première expérience a été réalisée au GANIL avec un faisceau de 12C à 95 MeV par nucléon et des cibles épaisses de PMMA. Cette expérience a permis d'obtenir les taux de production, les distributions angulaires et énergétiques des différents fragments produits lors des collisions nucléaires. Des comparaisons entre ces données expérimentales et les résultats simulés obtenus par le modèle de cascade binaire intra-nucléaire (BIC) et le modèle de dynamique moléculaire quantique (QMD) disponibles dans GEANT4 ont été effectuées. Ces comparaisons font ressortir l'inaptitude des modèles testés à reproduire la fragmentation du carbone à 95 MeV par nucléon avec la précision requise en hadronthérapie.

Published
2010

11. $^{12}$C nuclear reaction measurements for hadrontherapy

Author

B. Braunn, B, M. Labalme, M, G. Ban, G, J.Colin, J, D. Cussol, D, J.M. Fontbonne, J M, F.R.. Lecolley, F R, C. Pautard, C, Haas, F, Lebhertz, D, Rousseau, M, Stuttge, L, Chevallier, M, Dauvergne, D, Le Foulher, F, Ray, C, Testa, E, Testa, M, and Salsac, M D

Subjects
XX
Abstract

Hadrontherapy treatments require a very high precision on the dose deposition ( 2.5% and 1-2mm) in order to keep the benefits of the precise ions’ ballistic. The largest uncertainty on the physical dose deposition is due to ion fragmentation. Up to now, the simulation codes are not able to reproduce the fragmentation process with the required precision. To constraint the nuclear models and complete fragmentation cross sections databases; our collaboration has performed an experiment on May 2008 at GANIL with a 95 MeV/u 12C beam. We have measured the fluence, energy and angular distributions of charged fragments and neutrons coming from nuclear reactions of incident 12C on thick water-like PMMA targets. Preliminary comparisons between GEANT4 (G4BinaryLightIonReaction) simulations and experimental data show huge discrepancies.

Published
2010

12. 12C nuclear reaction measurements for hadrontherapy

Author

Braunn, B., Labalme, M., Ban, G., Cussol, D., Fontbonne, J.M., Lecolley, F.R., Pautard, C., Haas, F., Lebhertz, D., Rousseau, Marc, Stuttge, L., Chevallier, M., Dauvergne, D., Le Foulher, F., Ray, C., Testa, E., Testa, M., Salsac, M.D., Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CAS-PHABIO, Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, F. Cerutti, A. Ferrari, Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Guesnon, Sandrine

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], [PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
Abstract

International audience; Hadrontherapy treatments require a very high precision on the dose deposition ( 2.5% and 1-2mm) in order to keep the benefits of the precise ions' ballistic. The largest uncertainty on the physical dose deposition is due to ion fragmentation. Up to now, the simulation codes are not able to reproduce the fragmentation process with the required precision. To constraint the nuclear models and complete fragmentation cross sections databases; our collaboration has performed an experiment on May 2008 at GANIL with a 95 MeV/u 12C beam. We have measured the fluence, energy and angular distributions of charged fragments and neutrons coming from nuclear reactions of incident 12C on thick water-like PMMA targets. Preliminary comparisons between GEANT4 (G4BinaryLightIonReaction) simulations and experimental data show huge discrepancies.

Published
2009

13. Mesures de fragmentation du carbone 12 pour l'hadronthérapie

Author

Braunn, B., Guesnon, Sandrine, Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)

Subjects
[PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH] Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], [PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], [PHYS.PHYS.PHYS-MED-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Medical Physics [physics.med-ph], [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
Abstract

L'hadronthérapie consiste en l'irradiation de tumeurs cancéreuses avec un faisceau d'ions légers (principalement des protons et des carbones 12). L'énergie des ions est comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de MeV/u, dépendant de la profondeur de la tumeur. Les principaux avantages de cette technique de thérapie sont une balistique précise : pic de Bragg et une faible diffusion latérale ainsi qu'une meilleure efficacité biologique (en comparaison avec la radiothérapie photon) pour les 12C. Afin de garder ces bénéfices, une bonne précision sur la localisation du dépôt d'énergie est requise. Une des principales sources d'incertitude est la fragmentation des ions au cours de leur passage dans la matière. En effet, cette fragmentation n'est pas bien prise en compte dans les codes de simulation et il n'existe pas de données sur la fragmentation du carbone avec des matériaux légers entre 30 et 100 MeV/u. Pour répondre à ce manque de données et de précision, nous avons préparé et réalisé une expérience au GANIL en mai 2008. Nous avons mesuré les taux de production et les distributions angulaires des fragments résultant de l'interaction entre un faisceau de carbone 12 à 95 MeV/u et des cibles de PMMA (cible plastique équivalente à l'eau) de 0,5 à 4 cm d'épaisseur. L'objectif de cette expérience est d'obtenir les flux de ces fragments après différentes épaisseurs de PMMA afin de les comparer à ceux utilisés dans des codes MC, notamment GEANT4.

Published
2009

14. Carbone 12 fragmentation measurements for hadrontherapy at GANIL

Author

Braunn, B., Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), and Guesnon, Sandrine

Subjects
[PHYS.NEXP] Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex], [PHYS.NEXP]Physics [physics]/Nuclear Experiment [nucl-ex]
Published
2009

15. Erratum: Double-differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/nucleonC12beams on thin targets for hadron therapy [Phys. Rev. C88, 024606 (2013)]

Author

Dudouet, J., primary, Juliani, D., additional, Labalme, M., additional, Cussol, D., additional, Angélique, J. C., additional, Braunn, B., additional, Colin, J., additional, Finck, Ch., additional, Fontbonne, J. M., additional, Guérin, H., additional, Henriquet, P., additional, Krimmer, J., additional, Rousseau, M., additional, Saint-Laurent, M. G., additional, and Salvador, S., additional

Published
2014
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16. Double-differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/nucleon12C beams on thin targets for hadron therapy

Author

Dudouet, J., primary, Juliani, D., additional, Labalme, M., additional, Cussol, D., additional, Angélique, J. C., additional, Braunn, B., additional, Colin, J., additional, Finck, Ch., additional, Fontbonne, J. M., additional, Guérin, H., additional, Henriquet, P., additional, Krimmer, J., additional, Rousseau, M., additional, Saint-Laurent, M. G., additional, and Salvador, S., additional

Published
2013
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17. Comparison of two analysis methods for nuclear reaction measurements of 12C +12C interactions at 95MeV/u for hadron therapy

Author

Dudouet, J., primary, Juliani, D., additional, Labalme, M., additional, Angélique, J.C., additional, Braunn, B., additional, Colin, J., additional, Cussol, D., additional, Finck, Ch., additional, Fontbonne, J.M., additional, Guérin, H., additional, Henriquet, P., additional, Krimmer, J., additional, Rousseau, M., additional, and Saint-Laurent, M.G., additional

Published
2013
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20. Nuclear reaction measurements of 95MeV/u 12C interactions on PMMA for hadrontherapy

Author

Braunn, B., primary, Labalme, M., additional, Ban, G., additional, Chevallier, M., additional, Colin, J., additional, Cussol, D., additional, Dauvergne, D., additional, Fontbonne, J.M., additional, Haas, F., additional, Guertin, A., additional, Lebhertz, D., additional, Le Foulher, F., additional, Pautard, C., additional, Ray, C., additional, Rousseau, M., additional, Salsac, M.D., additional, Stuttge, L., additional, Testa, E., additional, and Testa, M., additional

Published
2011
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21. Nuclear Physics and Hadron Therapy

Author

Braunn, B., primary, Colin, J., additional, Courtois, C., additional, Cussol, D., additional, Fontbonne, J. M., additional, Labalme, M., additional, Hamm, Marianne E., additional, and Hamm, Robert W., additional

Published
2011
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22. Nuclear Physics and Hadron Therapy.

Author

Braunn, B., Colin, J., Courtois, C., Cussol, D., Fontbonne, J. M., and Labalme, M.

Subjects
*NUCLEAR physics, *HADRONS, *PROTON beams, *CARBON isotopes, *NUCLEAR fragmentation, *PHYSICS experiments
Abstract

Hadron therapy uses light charged particles beams (mainly proton and 12C ions) to irradiate tumors. These beams present a ballistic advantage with a maximum energy deposition at the end of the path. A large dose can be delivered inside a deep tumor while the surrounding healthy tissues are preserved. There is an obvious advantage in using these beams but the beam control has to be achieved and all the physical processes leading to the energy deposition have to be fully under control. This treatment protocol requires accurate control devices and a good knowledge of the physical processes occurring all along the path of the projectile in human tissues. In this report, we will present one example of a beam monitor for the proton therapy. We will also present the experimental program which has been initiated to obtain fundamental data on the nuclear fragmentation process. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2011
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23. Nuclear reaction measurements of 95MeV/u 12C interactions on PMMA for hadrontherapy

Author

Braunn, B., Labalme, M., Ban, G., Chevallier, M., Colin, J., Cussol, D., Dauvergne, D., Fontbonne, J.M., Haas, F., Guertin, A., Lebhertz, D., Le Foulher, F., Pautard, C., Ray, C., Rousseau, M., Salsac, M.D., Stuttge, L., Testa, E., and Testa, M.

Subjects
*NUCLEAR reactions, *STOICHIOMETRY, *GEOMETRIC analysis, *ION bombardment, *RADIATION doses, *FRAGMENTATION reactions, *UNCERTAINTY (Information theory)
Abstract

Abstract: The ion dose deposition in tissues is characterized by a favorable depth dose profile (i.e. Bragg peak) and a small lateral spread. In order to keep these benefits of ions in cancer treatments, a very high accuracy is required on the dose deposition (±3%). For given target stoichiometry and geometry, the largest uncertainty on the physical dose deposition is due to the ion nuclear fragmentation. We have performed an experiment at GANIL with a 95MeV/u 12C beam on thick tissue equivalent PMMA targets (thicknesses: 5, 10, 15, 20 and 25mm). The main goals of this experiment are to provide experimental fragmentation data for benchmarking the physical models used for treatment planning. Production rates, energy and angular distributions of charged fragments have been measured. The purpose of this paper is to present the results of this experiment. [Copyright &y& Elsevier]

Published
2011
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25. 12C nuclear reaction measurements for hadrontherapy

Author

Braunn, B., Labalme, M., Ban, G., Colin, J., Cussol, D., Fontbonne, J. M., Lecolley, F. R., Pautard, C., Haas, F., Lebhertz, D., Rousseau, M., Stuttge, L., Chevallier, M., Denis Dauvergne, Le Foulher, F., Ray, C., Testa, E., Testa, M., and Salsac, M. D.

26. Double-differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/nucleon 12C beams on thin targets for hadron therapy.

Author

Dudouet, J., Juliani, D., Labalme, M., Cussol, D., Angélique, J. C., Braunn, B., Colin, J., Finck, Ch., Fontbonne, J. M., H. Guérin, Henriquet, P., Krimmer, J., Rousseau, M., Saint-Laurent, M. G., and Salvador, S.

Subjects
*DIFFERENTIAL cross sections, *NUCLEAR fragmentation, *PARTICLES (Nuclear physics), *CARBON isotopes, *HADRONS, *HEAVY ions
Abstract

During therapeutic treatment with heavy ions like carbon, the beam undergoes nuclear fragmentation and secondary light charged particles, in particular protons and a particles, are produced. To estimate the dose deposited into the tumors and the surrounding healthy tissues, an accurate prediction on the fluences of these secondary fragments is necessary. Nowadays, a very limited set of double differential carbon fragmentation cross sections are being measured in the energy range used in hadron therapy (40 to 400 MeV/nucleon). Therefore, new measurements are performed to determine the double differential cross section of carbon on different thin targets. This work describes the experimental results of an experiment performed on May 2011 at GANIL. The double differential cross sections and the angular distributions of secondary fragments produced in the 12C fragmentation at 95 MeV/nucleon on thin targets (C, CH2, Al, Al2O3, Ti, and PMMA) have been measured. The experimental setup will be precisely described, the systematic error study will be explained and all the experimental data will be presented. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Published
2013
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27. Erratum: Double-differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/nucleon 12C beams on thin targets for hadron therapy [Phys. Rev. C 88,024606 (2013)].

Author

Dudouet, J., Juliani, D., Labalme, M., Cussol, D., Angélique, J. C., Braunn, B., Colin, J., Finck, Ch., Fontbonne, J. M., Guérin, H., Henriquet, P., Krimmer, J., Rousseau, M., Saint-Laurent, M. G., and Salvador, S.

Subjects
*HADRONS, *PARTICLES (Nuclear physics)
Abstract

A correction to the article "Double-differential fragmentation cross-section measurements of 95 MeV/nucleon 12C beams on thin targets for hadron therapy" that was published a 2013 issue is presented.

Published
2014
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