Лечение рака протонным пучком похоже на стрельбу из лука: нужно попасть точно в цель, не задев ничего вокруг. Протоны отдают энергию в конце своего пути, поэтому здоровые ткани почти не страдают. Но чтобы выстрел был безопасным, каждый план лечения проверяют заранее — измеряют, какую дозу получит опухоль и что достанется соседним органам.
Обычные детекторы для такой проверки — ионизационные камеры — большие и медленные. Они плохо работают с наклонными пучками и не показывают, как меняется доза с глубиной. Учёные предложили другой инструмент: детектор из оксида галлия — полупроводникового кристалла, который меняет сопротивление под действием радиации. Кристалл маленький, как ноготь, и реагирует на протоны мгновенно.
Испытания на ускорителе MEVION S250i показали: детектор из оксида галлия выдаёт сигнал, прямо пропорциональный дозе протонов. При разных энергиях пучка его показания совпали с данными ионизационной камеры и с расчётными распределениями дозы. Это значит, что кристалл можно использовать для проверки планов протонной терапии — он точный, быстрый и не боится наклонных лучей.
Такой детектор — как миниатюрный страж у ворот ускорителя. Он ловит каждый протонный импульс и сообщает, сколько энергии ушло в цель. Чем точнее эта проверка, тем увереннее врачи настраивают лечение и тем меньше риска для пациента.
Оксид галлия — материал, который используют в силовой электронике, а теперь он помогает измерять радиацию. Один и тот же кристалл может работать и в зарядном устройстве, и в детекторе протонов.