X- -ray ray micobeam micobeam facility for single cells irradiations facility for single cells irradiations X S.Bozek 1,2 , J.Bielecki 1 , A.Wiechec 1 , E.Lipiec 1 , J.Lekki 1 , Z.Stachura 1 and W.M.Kwiatek 1 1. Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences 2. Jagiellonian University, Medical College �������������� COST MP0601 Dublin Meeting Meeting, 31 , 31 May May 2011 2011 COST MP0601 Dublin
Outline Outline �� ���������� �� ����������������� �� �������������� �� ����!�����!���� "� #�����������$���������!�����
Motivation Motivation %�������������������������&�����$����������������������!� ����&�� radiation ��� �&�� cellular level ������������������&� microbeams �� '�������������������& �( �������������� )( !����)��! *�!����)��!����)�����������+ � ���$��������$���� � )��������������� � ������������,-*���!������$���
Facility overview Facility overview Open�type x�ray source .������!������ � α �� ��"���/ *������������������� �0��10��/ .��������������0���� 2����*� � ��0 ° �����)��! �������$����!������� 2��� µ !�� ) ��3 ����������!��� � � � � �����������4�� � .&��!������� ��!$��� ���� !�������$�� &�����,�$������� !���!�����)�����
.���!�������������!��������$��$���������� X� �ray focusing ray focusing X �������!�����.&��)��!��!�����&���+ �(��������)��!� .&��)��!���������������&�� !���������� )(�)��!��������������!��������!����� �$����� �(�)��!��������������!�)��&�!������ 5�&���$��( )( �( �( 5000 �$�� 4000 ������ 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0 0 0,02 2,26 4,50 6,74 8,98 11,22 13,46 15,69 17,93 1 101 201 301 401 ��" 6 �6����7���8 ��"
9��!�$������ Scintillator material - 4 um layer of P43 phosphor - 2 um aluminum coating Focusing process is realised with x-ray sensitive CCD camera
��������$�������!��������&��$�����$��$��������������&��)��!
Microscope alignment in the beam longitudinal direction Microscope alignment in the beam longitudinal direction ���.&���������� A ����$��!�:�� ��� �&�� &��&��� !������������ �� �&� !�������$� 5���������������������������������&��$�������)��(�� �� .&�������������������!�������$��!�����������&��)��!��������������& � ����������������� A �������&�� �!��������$�������&�������������)��������.&����&��������$���������&��!�������$������&��������$�������� �&��)��!��������$���������&��)��!����������)���)���������&��)��!�$��������
C E L L S C E L L S '������������������������������ ��� 35 mm ���!����� Petri dishes ���& �0�!! ������&���������&� ������� $��������&�� )����!� .&��)����!���������������&��&� 1.5 'm thick Mylar foil ��� *�$�$������������)��� 10 5 cells �� 4 'l medium ��� ������ �� �&� ������� $��������&������������ 16–18 hours before �&���4$���!������
Positioning calibration Positioning calibration * resolution pattern ���)��� $������� �����!�������� ��� �&� micrometer per pixel calibration ratio �� ��� ���� �� �&�� ���������������&����!$���$���������� �����!� #���&����������&�������������������)������� !�4�!���� 19,3 ± 0.2 px � .&�����������)������� �������������������� 6 um � ⇒ 0.311 um/px ����)������������ ⇒ 60 nm $���������������������� Positioner coordinates [mm] 9,7 9,694 9,688 9,682 9,676 9,67 9,664 9,658 Position of maxima in the pixels readout 141 162 46 63 83 103 121 181 141 160 66 83 103 122 181 199 142 160 84 102 121 179 200 219 141 161 104 121 179 199 220 238 141 161 123 180 198 218 238 257 142 160 180 199 218 237 258 277 #�����������$���������!����
9������������������ *���������������������������� )������������:�������� �� ������������!�������$��� 9����!������3 ������������ ;���!������3 ���������� �'�����������������������������&��&��$������!����)��!
Acknowledgements Acknowledgements .&���������&������$$������)�+ � ���������� ��� �����&� �����������.��&������� � <���$����'��$����������� �����������.��&������� � �����&������������� �����������=��&���<��������� � -�������� �������'�����
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION THANK YOU FOR YOUR ATTENTION &��$+>>����!����)��!���
Dose calculation � � first approach with the first approach with the NIST XCOM NIST XCOM database database Dose calculation For 4.5 keV mass attenuation coefficient for water is 58.34 cm 2 /g Linear attenuation coefficient is 58.34 cm 2 /g 1g/cm 3 = 58.34 / cm µ = 58.34 10 44 / um µ µ µ Cell thickness x = 10 um For parallel monochromatic beam I = I 0 e 4 µ µ x = 0.94 I 0 µ µ The spot intensity is 5000 counts / sec 5000 6% = 300 photons/sec deposited in cell. 300 4.5 keV = 1350 keV/s = 2,16 10 412 J/s Mass of 10 um in diameter water ball is 4,19 10 412 kg The dose is about 500 mGy/s
Source resolution measurements
Focal spot size measurements Focal spot size measurements Knife edge method X=2.0 2 mm X=1.0 Precise thin copper foil as the edge
Calculation of the spot size Calculation of the spot size Obtained curve y is the result of convolution of Gaussian distribution and step function. 1 2 − P x P y = 1 + + 4 y erf P 2 3 P P1 – beam intensity P2 – coordinates of the peak maximum P3 – width of the peak P4 – bias
Spot size Spot size
Recommend
More recommend