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PUBDB-2025-04110

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png FLASHlab@PITZ: Eine vielseitig verwendbare Plattform für Bestrahlungen mit Elektronen bei konventionellen und ultrahohen Dosisraten

Stephan, F. (First author)DESY* ; Amirkhanyan, Z. G.Extern*DESY* ; Aminzadeh Gohari, S.DESY* ; Grebinyk, A.DESY* ; Gross, M. (Corresponding author)DESY* ; Komar, Y.DESY* ; Li, X.DESY* ; Riemer, F.DESY* ; Tarakci, E.DESY* ; Villani, D.Extern*

2025

Abstract: Einleitung:Am Photo-Injektor-Teststand bei DESY in Zeuthen (PITZ) wurde in den letzten Jahren die Beschleunigeranlage ausgebaut, um Bestrahlungen von biologischen Proben in der R&D Plattform FLASHlab@PITZ mit Elektronen bei einer Strahlenergie bis zu 22 MeV zu ermöglichen [1,2]. Der verfügbare Parameterraum dieser Anlage ist einzigartig und ermöglicht Bestrahlungen bei konventionellen Dosisraten und ultrahohen Dosisraten, weit über den bisherigen Stand der Technik hinaus (Tab. 1). Das ultimative Ziel ist es, den sogenannten FLASH Effekt nachzuweisen und zu optimieren. Dieser besagt, dass bei Bestrahlungen mit ultrahohen Dosisraten (UHDR mit >40 Gy/s) Nebeneffekte, bei gleichbleibender Tumorkontrolle, drastisch reduziert werden können.Material & Methoden:Hier geben wir einen Überblick über die für den Betrieb wichtigen Technologien:• Der PITZ Beschleuniger wurde um eine spezielle Strahlführung erweitert (Abb. 1), die Elektronenpakete für die Bestrahlung im Experimentierbereich zur Verfügung stellt. Neben Magneten für die Strahlführung und -formung enthält diese Komponenten zur Diagnose und ein Kicker-System, mit der beliebige transversale Intensitätsverteilungen erzielt werden können.• Hinter einem Strahlaustrittsfenster wurde ein Experimentierbereich eingerichtet, welcher unterschiedliche Aufbauten beherbergen kann. Standard sind hier ein Roboterarm zur Bestrahlung von in vitro Proben und ein System zur Bestrahlung von Kleintieren. Spezielle Apparaturen können bei Bedarf eingebaut werden.• Zur Überwachung der applizierten Strahlendosen gibt es verschiedene Dosimetrie-Systeme, unter anderem Gafchromische Filme, Diamantdetektoren, Ionisationskammern und Lumineszenzdetektoren.• Die vorhandene Infrastruktur wird durch ein Bio-Labor in unmittelbarer Nähe abgerundet, welches neben Arbeitsbereichen zur Präparation und Analyse von Experimenten, Aufzucht- und Haltungsräume für Zebrafische und Mäuse enthält.Ergebnisse:Nach der Fertigstellung Anfang 2025 wurde die neue Strahlführung in Betrieb genommen und erste Bestrahlungsexperimente durchgeführt. Nach Transport des ~20 MeV Elektronenstrahls wurden die erreichbaren Strahldurchmesser am Austrittsfenster im Bereich von Submillimeter bis etwa 20 mm dokumentiert und mit Strahldynamiksimulationen verglichen. Die Bestrahlungsfelder hinter dem Austrittsfenster wurden dosimetrisch vermessen und mit Monte-Carlo Simulationen verglichen.Zusammenfassung:FLASHlab@PITZ ist eine neue, äußerst flexible Plattform für Bestrahlungsexperimente, die am DESY in Zeuthen aufgebaut wurde. Ziel ist die umfassende Untersuchung von Bestrahlungen mit ultrahohen Dosisraten zur systematischen Erforschung des FLASH Effekts.

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Contributing Institute(s):

1. Technologie (Z_PITZ)

Research Program(s):

1. 621 - Accelerator Research and Development (POF4-621) (POF4-621)

Experiment(s):

1. Photo Injector Test Facility

Appears in the scientific report 2025

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