Traiter un cancer avec un faisceau de protons, c'est un peu comme tirer à l'arc : il faut atteindre la cible sans rien toucher autour. Les protons libèrent leur énergie en fin de parcours, si bien que les tissus sains sont presque épargnés. Mais pour que le tir soit sûr, chaque plan de traitement est vérifié à l'avance : on mesure la dose que recevra la tumeur et ce qui reviendra aux organes voisins.
Les détecteurs habituels pour cette vérification — les chambres d'ionisation — sont volumineux et lents. Ils fonctionnent mal avec les faisceaux obliques et ne montrent pas comment la dose varie avec la profondeur. Les scientifiques ont proposé un autre outil : un détecteur en oxyde de gallium, un cristal semi-conducteur dont la résistance change sous l'effet des radiations. Le cristal est petit comme un ongle et réagit instantanément aux protons.
Les essais sur l'accélérateur MEVION S250i ont montré que le détecteur en oxyde de gallium produit un signal directement proportionnel à la dose de protons. Pour différentes énergies de faisceau, ses lectures ont coïncidé avec celles de la chambre d'ionisation et avec les distributions de dose calculées. Cela signifie que le cristal peut être utilisé pour vérifier les plans de protonthérapie : il est précis, rapide et ne craint pas les rayons obliques.
Ce détecteur est comme un gardien miniature à la porte de l'accélérateur. Il capture chaque impulsion de protons et indique combien d'énergie est allée dans la cible. Plus cette vérification est précise, plus les médecins règlent le traitement en confiance et plus le risque pour le patient est faible.
L'oxyde de gallium est un matériau utilisé en électronique de puissance, et maintenant il aide à mesurer les radiations. Le même cristal peut servir dans un chargeur et dans un détecteur de protons.