Høyhastighets datautlesning- og kontrollsystem for proton CT

Partikkelterapi er en kreftbehandlingsmetode der en bruker ladede partikler, som protoner. Partiklenes oppførsel kan utnyttes ved å få de til å stanse i området der kreftsvulsten er lokalisert, og dermed avgi store deler av dosen sin til svulsten, og samtidig minimere skade på friskt vev.

En proton-CT detektor prototype er under utvikling ved Universitetet i Bergen med flere samarbeidspartnere. Prototypen, også kalt det digital sporingskalorimeteret, er designet som en lagvis konstruksjon, med 43 lag bestående av et stort antall piksel-sensorer. Dette kan sammenlignes med et digitalt kamera med 43 forskjellig «bildebrikker» stablet etter hverandre, hver på 6144x9216 piksler (56Mpx). Detektoren danner et bilde av pasienten ved å måle den gjenværende energien av hvert enkelt proton som går gjennom kroppen. For at dette skal være mulig, må detektoren være i stand til å spore hver enkelt av et stort antall protoner. Den gjenværende energien av hvert proton kan fastsettes ved å måle hvor langt inn i detektoren det har beveget seg. En detaljert informasjon om vevets stoppekraft vil kunne brukes til en mer nøyaktig utførelse av partikkelterapi av kreftceller.

Avhandlingen omhandler designet av det elektroniske datautlesnings- og kontrollsystemet til detektoren. Det store antall sensorer, hver med en uavhengig datalink på 1.2 Gb/s, gjør det utfordrende å håndtere den total datastrømmen. Systemet baserer seg på en FPGA, en type elektronisk mikrobrikke som kan programmeres med egenutviklede kretser for spesifikke formål. For å håndtere høyhastighetsdataene er det utviklet dedikerte kretser som både sørger for korrekt sampling av høyhastighetslinkene, prosesserer data basert på en egendefinert protokoll, og som overfører måledata til en dataserver.

Personalia

Ola Slettevoll Grøttvik fullførte sin bachelorgrad ved Høgskolen i Bergen og sin mastergrad i fysikk med fokus på mikroelektronikk ved Universitetet i Bergen. Han har fra tidligere studier en bachelorgrad i politisk økonomi fra Universitetet i Bergen. Doktorgradsarbeidet ble utført på Insititutt for fysikk og teknologi ved Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Han er for tiden ansatt hos CERN, Den europeiske organisasjon for kjernefysisk forskning.