Dispositivo conformato a bersaglio multistrato per la produzione di raggi x nella radioterapia di tipo FLASH ad alta intensità di fascio di radiazione ionizzante

Scopo della presente invenzione è quello di proporre nuove configurazioni geometriche e materiali costituenti del bersaglio per fasci di elettroni fino a decine di MeV di energia in grado di sopportare potenze medie notevolmente superiori rispetto a quelle attualmente permesse negli acceleratori medicali per la produzione di fasci di fotoni (x) per la radioterapia. Tali nuove configurazioni consentono l’erogazione di fasci di fotoni (x) ad altissima dose e ad altissimo rateo di dose, fino a due ordini di grandezza superiori agli apparati convenzionali. La presente invenzione prevede una innovativa configurazione del bersaglio finalizzata a distribuire ed a smaltire maggiormente il carico termico, al fine di poter produrre fotoni (x) specialmente per la radioterapia tipo FLASH-RT con fotoni prodotti mediante acceleratori di elettroni di elevata intensità di corrente. La presente invenzione concerne un’innovativa configurazione di un bersaglio per la produzione di radiazione (x) in acceleratori di particelle cariche (elettroni) per trattamenti radioterapici con energie cinetiche degli elettroni fino a decine di MeV. In particolare, l‘invenzione è volta alla realizzazione di trattamenti che utilizzano alti flussi di carica/fotoni prodotti per trattamenti a fasci esterni in regime FLASH-RT. L’invenzione qui proposta si riferisce principalmente all’impiego come bersaglio in trasmissione per fasci di elettroni al megavoltaggio (ad esempio, 6 MV oppure 10 MV) ad alta intensità (ad esempio, > 1 mA), ma è possibile l’impiego anche in bersagli a riflessione per fasci di elettroni al kilovoltaggio (ad esempio, > 160 kV) ad alta intensità, per potenze dell’ordine di 100 kW o maggiori. Tale bersaglio è composto dall’alternarsi di strati di almeno due materiali: un primo materiale ad alto numero atomico (Z) la cui principale funzione è la conversione della energia cinetica degli elettroni in radiazione x (ad esempio, lega di Tungsteno o Tantalio) ed almeno un secondo materiale a più basso numero atomico (Z), e ad alta conducibilità termica (ad esempio, grafite o diamante), la cui principale funzione è lo smaltimento del calore prodotto nel bersaglio (Figura 1b). Quando gli elettroni incidono normalmente su un bersaglio, depositano la loro energia nel volume del bersaglio, determinando un massimo di energia depositata ad una certa profondità (Tmax) che dipende dall’energia degli elettroni e dal materiale del bersaglio. Nella presente invenzione, i materiali che compongono il bersaglio si alternano in una configurazione a strati sovrapposti, con una sequenza ripetuta caratterizzata da una data periodicità spaziale, con un periodo minore del range (massima profondità di penetrazione) degli elettroni nel materiale del bersaglio. In una configurazione alternativa, tale periodo spaziale è minore o pari a un sottomultiplo di Tmax. In una soluzione alternativa i materiali sono più di due. Gli spessori degli strati di materiale che si alternano possono essere costanti, oppure variare con il variare della profondità nel bersaglio. Gli elettroni impattano sul bersaglio in direzione parallela all’asse di simmetria dello stesso (i.e., asse parallelo alla direzione di alternanza) oppure rispetto ad una direzione inclinata rispetto a questa di un angolo compreso tra 0° e 90°. Il bersaglio può essere messo in rotazione rispetto ad un suo asse in modo da estendere la superficie di impatto degli elettroni (fuoco termico). Una massa metallica ad alta capacità termica (realizzata, ad esempio, in rame oppure in grafite), contenente canalizzazioni per il passaggio di un fluido di raffreddamento, può circondare lateralmente il bersaglio, per la dissipazione laterale del calore prodotto dall’irraggiamento del bersaglio. Alternativamente, può essere utilizzato un fluido che lambisce la superficie esterna del bersaglio o che passa attraverso dei canali appositamente realizzati all’interno del bersaglio, per lo smaltimento del calore prodotto. E’ oggetto della presente invenzione un dispositivo conformato a bersaglio multistrato, per la produzione di raggi x nella radioterapia ad alta intensità di fascio di radiazione ionizzante, come nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti da 2 a 11 evidenziano soluzioni preferite di detto dispositivo. E’ pure oggetto della presente invenzione un acceleratore lineare clinico (LINAC) comprendente detto dispositivo, come nella rivendicazione 12.