Diseño de microdosímetros para protonterapia y modelado de sus propiedades físicas

La protonterapia es una técnica emergente de radioterapia que aprovecha la particular distribución de energía de los haces de protones, caracterizada por el pico de Bragg, donde la mayor parte de la dosis se deposita al final del recorrido en el tejido. Esto permite minimizar el daño a los tejidos sanos circundantes. Para garantizar la efectividad del tratamiento, se necesita un sistema de dosimetría de alta precisión. En este contexto, los dosímetros basados en tecnología de semiconductores han surgido como una alternativa prometedora debido a su capacidad para operar con precisión micrométrica, además de ofrecer ventajas como la simplicidad de operación, menor costo y posibilidad de integración con otros sistemas de detección. El presente trabajo tiene como objetivo simular y caracterizar las propiedades físicas de un microdosímetro destinado a su uso en protonterapia, en el marco de un proyecto de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA). A través de estas simulaciones, se busca evaluar propiedades como la distribución de carga, el campo y el potencial eléctrico para distintos perfiles de implantación iónica, con el fin de analizar la señal generada por la interacción de los protones con el dispositivo. Los resultados obtenidos contribuirán al desarrollo de dosímetros más precisos y eficientes, adecuados para su futura implementación en el ámbito clínico de la protonterapia. Con este fin, se estudia el uso de diodos semiconductores, especialmente diodos p-i-n, como base para los microdosímetros. Se evalúan diversas configuraciones de diodos, como diodos simples, diodos planares con guard rings, y diodos con estructuras tipo trench para mejorar la precisión y reducir el ruido generado por difusiones laterales de carga. Se comparó la respuesta eléctrica a través de curvas I-V, curvas C-V y respuestas ante la incidencia de partículas cargadas. Se concluye que el diodo con trench corresponde a la opción óptima, gracias a su geometría y dopado que permiten mejorar las características eléctricas, definiendo así una región sensible más uniforme que genera una mejor respuesta espacial y temporal.