Стартап «Алмазные детекторы» в рамках ТК «СВД.Спарк»

Резюме 2 Продукт – алмазный детектор для использования в кабинетах лучевой и протонной терапии. Стадия – испытания и сертификация опытного образца. Ключевой партнер – Ассоциация медицинских физиков России

3 Varian Традиционная дозиметрия PTW IBA- dosimetry Алмазная дозиметрия Компания Проекта Siemens Elekta Mitsubishi IBA Group Hitachi Есть место для развития нового сегмента, где пока нет крупного игрока. Место стартапа на рынке Лучевая терапия (IMRT) Протонная терапия Производители основного оборудования Производители дозиметрического оборудования Поставщики материалов Element Six СВД.Спарк Российские компании традиционно поставляли натуральные алмазы.

4 Продукт Разработано 2 типа алмазных детекторов: (1) Алмазный детектор для дозиметрии малых полей; (2) pSi-детектор для in-vivo дозиметрии Детекторы на основе натуральных алмазов – дорогой и длительный процесс отбора (только 1% всех природных алмазов обладают желаемой чистотой) и неустойчивость характеристик. PTW- компания-лидер в данном сегменте присутствует на рынке с одним продуктом - алмазным детектором для малых полей Кремниевые диоды - недостаточная радиационная стойкость (особенно недостаточно для протонной терапии). Новизна разрабатываемого решения 1) CVD метод роста алмазов обеспечивает детекторы чувствительными элементами стабильного качества 2) Особая структура металлического контакта позволяет работать при нулевом смещении поляризации – важный фактор для in-vivo дозиметрии 3) На рынке отсутствуют алмазные детекторы для in-vivo дозиметрии Сравнение с существующими альтернативными продуктами/решениями, преимущества продукта Аналог – Детектор PTW на основе натурального алмаза Аналог – Детектор IBA на основе кремния Техническое решение проекта и альтернативные решения НаименованиеСтадияЧувствительность, nC/Gy Прилагаемое напряжение, V Тканевый эквивалент Радиационная стойкость Срок службы Цена Продукт проектаВ разработке218Z/b+Высокая5 лет11 тыс. евро PTW детектор на натуральном алмазе Снят с продаж Высокая5 лет23 тыс. евро IBA кремниевый детектор для in- vivo На рынке25Z/b-Низкая1 год5 тыс. евро

Технологическая цепочка 5 Производство алмазных пластин Припаивание контактов к алмазной пластине Сборка детектора Проведение испытаний, сертификация, продвижении на российском рынке Требования к качеству детектора Команда проекта

Технология проекта Научно-техническое описание проекта Краткое описание технологии проекта и научно-технических методов решения поставленной задачи CVD (химическое парофазное осаждение) - один из методов выращивания синтетических алмазов. Базовым процессом производства CVD алмазных пластин и покрытий является осаждение алмаза в СВЧ плазме в смесях водород-метан на подложку из кремния при температуре С. После окончания ростового процесса подложка удаляется химически (в кислотах), оставляя 100% алмазную пластину с сильно шероховатой поверхностью. Пластина затем режется лазером на чипы необходимых размеров и отжигается на воздухе для удаления графита на стенках. По сравнению с другими методами CVD обеспечивает лучший контроль желаемого качества продукции. В рамках тестирования проводилось облучение гамма-лучами от Co-60 метрологии источника на двух разных установках Varian LINAC : DHX и Trilogy Clinac для фотонов 6-10 В. Во всех измерениях устройство было закреплено, обращено одной из сторон на падающий луч. Перед использованием дозиметра, к датчику было применено предварительное облучение в 1000 UM в 200 UM · min-1 в целях стабилизации ответного сигнала устройства, в соответствии с протоколом дозиметрии МАГАТЭ. Критические научно-технологические неопределённости, которые будет необходимо устранить в ходе проекта Воспроизводимость материалов. Каждая алмазная пластина имеет свою собственную историю, зависящую от качества используемой HPHT подложки. Усилия исследователей будут сосредоточены на контроле процесса осаждения с целью повышения воспроизводимости материала. CVD алмазной пластины в нескольких режимах, затем результаты тщательно анализируются и выбирается наиболее эффективная методика. Завершающим этапом является отделение от подложки и полировка пластины, в чем СВД. Спарк обладает высокими компетенциями. Имеющийся задел и достигнутые результаты Линейности дозы и мощности дозы (iDelta Fowler=1); Высокая чувствительность (nC/Gy/mm3, что показывает пригодность для обнаружения очень малых доз облучения); Скорость реакции на On-Off-On переходы(

Рынок Алмазные дозиметры будут поставляться в кабинеты радиационной терапии через цепочки поставок крупных производителей дозиметрического оборудования, а также через отдельных дилеров. 7 В 2011 г. суммарный объем рынка дозиметров для лучевой терапии и сопутствующих товаров составил 115 млн евро Основные игроки: IBA Group (35%), PTW (31%), Sun Nuclear. В продуктовой линейке PTW представлен только один алмазный дозиметр (стоимость около 1 млн. руб.), однако в настоящее время он снят с производства из-за проблем с качеством природных алмазов и длительным сроком поставки из России. У IBA нет ИФТП (г. Дубна) производит детектора на основе натуральных алмазов. Стоимость 300 т.р. Основной недостаток – сложности при стыковке со стандартным дозиметрическим оборудованием.

Команда проекта 8 Gennaro Conte Консультант Доцент, Руководитель лаборатории алмазной электроники Третьего Римского Университета, Рим, Италия, и Национального Института ядерной физики (INFN) Признанный в мире «opinion leader» в области детекторов. Количество публикаций: 90 Project manager: Людмила Поддубная SVD.Spark Ltd – Генеральный директор Наноцентр «Техноспарк» - Директор по инвестициям Успешный запуск инновационных проектов; привлечение венчурного финансирования в проекты Краткое резюме ключевых участников команды Проекта: Попович Алексей Федорович Технический директор инженер, лаборатория Алмазных материалов ЦЕНИ ИОФ РАН, Количество публикаций: Партнеры проекта СВД. Спарк – лидер проекта на этапе запуска. Производитель высококачественных алмазных пластин, выступает в качестве поставщика чувствительных элементов. Наноцентр Техноспарк – административная поддержка Третий Римский Университет – совместные исследования, разработка и выпуск опытных партий детекторов Ассоциация медицинских физиков России – тестирование, сертификация, взаимодействие с кабинетами радиационной терапии

Project «CVD diamond detectors»

Project Abstract 10 The product is a CVD diamond detector for proton therapy and radiotherapy The project is on test and certification stage The key partner is The Association of Medical Physicist in Russia

11 Varian Traditional dosimetry PTW IBA- dosimetry Diamond dosimetry Project company Siemens Elekta Mitsubishi IBA Group Hitachi There is a place for a new segment on a dosimetry market with no strong players yet. Project Business Model Radiation oncology (IMRT) Proton therapy The main medical equipment suppliers Dosimetry equipment suppliers Diamond material suppliers Element Six CVD.Spark Russian companies used to supply natural diamonds

12 Product Significance of the product Currently 2 types of diamond detectors are developed: (1)Diamond detector for small field dosimetry; (2) pSi detector for in-vivo dosimetry Natural diamond detectors – expensive and lasting selective process (only 1% of all natural diamonds are suitable) and unstable characteristics. PTW – the leading company in this segment with only one product - small field dosimetry diamond detector. Silicon diodes - insufficient radiation resistance (especially insufficient for proton therapy). Novelty of the product 1) CVD diamond growth process provides detectors with stable detector grade quality. 2) Particular metal contact structure is leading to the possibility to work at zero bias polarization - important for in-vivo treatments. 3) There is no diamond detectors for in-vivo dosimetry on the market. Comparison to alternative products/solutions, advantages of the product Analogue - PTW Natural Diamond detectorAnalogue - IBA 3G-pSi detectors Project product and alternatives NameStageSensitivity, nC/Gy Operative Voltage, V Tissue equivalence Radiation resistance Project productDevelopment218Zero bias+High PTW ND detectorMarket High IBA pSi detector for in- vivo Market25Zero bias-Low

Production Chain 13 Diamond films production Soldering of the contacts to the diamond film Detector assembling Tests, certification, Russian market promotion Detector quality requirements Project Team

Project Technology Technical description of the project Brief description of the project technology and proposed methods to solve the problem Chemical vapor deposition (CVD) processes is one of the synthetic diamond growing methods. The basic process of CVD-diamond plates manufacturing is diamond deposition in microwave plasma in mixtures of hydrogen and methane on a substrate at C with the deposition rate of 2-6 um/h, depending on the quality of the synthesized material. After the end of the growth process the substrate is removed chemically (in acids), leaving 100% of the diamond wafers with a very rough surface. The plate then is cut by laser in chips of required sizes and annealed in air to remove the graphite from sides. Compared to other methods CVD provides a better control of desired product quality. Through detector testing procedure irradiation was carried out with gamma rays from a Co-60 metrology source and two different Varian LINAC radiotherapy facilities: DHX and Trilogy Clinac systems for 6-10 MV photons. In all measurements the device was hold planar, with one of the contacted faces oriented towards the impinging beam. Before using the dosimeter, a pre-irradiation with 1000 UM at 200 UM·min-1 was applied to the sensor and ICs in order to stabilize the device response, according to IAEA dosimetry protocol. Critical technical problems or uncertainties that must be fixed in course of the project Material reproducibility. Each diamond slab has its own story, depending on the quality of used HPHT diamond for seeding. The research efforts will be focused to control the deposition process in order to improve materials reproducibility. This can be done for example using the same LARGE seeding plate: growing initially a thick diamond CVD film, going to a deep understanding of physical properties and then used for successive deposition: key point the substrate removal and surface polishing that at CVD. Spark are today under a high level of control. Achieved technical parameters of the project product: linearity with dose and dose rate (i.e. Delta Fowler=1); high sensitivity (nC/Gy/mm3, it means suitability to detect very low irradiation doses); speed of response on On-Off-On transients (

Market CVD diamond dosimeters will be supplied to proton therapy centers through the key market dosimetry equipment players or through the dealer centers. 15 The total market size of radiation therapy dosimeters and related products was around 115 mln EUR in Main players: IBA Group (35%), PTW (31%). Diamond detectors segment is currently an emerging one with no serious players on it. PTW has only one dosimeter based on natural diamond. IBA does not have at all.

Project Team and Partners 16 Gennaro Conte Research Director Associate Professor, Head of the Laboratory of Electronics diamond Third University of Rome, Rome, Italy, and the National Institute of Nuclear Physics (INFN) Recognized in the world «opinion leader» of detectors. Number of publications: 90 Project Manager: Lyudmila Poddubnaya SVD.Spark Ltd - CEO Nanotechnology Center Tehnospark Ltd - Investment Director The successful launch of innovative projects to attract venture capital to projects. Brief profile of the key team members: Alexey Popovich Technocal Director engineer, Diamond material Laboratory NSC GPI, Partners of the project SVD. Spark - manufacturer of high quality diamond plates, acts as a supplier of sensors. Nanotechnology Center TECHNOSPARK - administrative and financial support. Roma Tre University - joint research, development and production of pilot batches of detectors. AMPhR – tests, certification, market promotion As the working prototype desired characteristics will be achieved, we plan a cooperation with manufacturers of related equipment for radiation and proton therapy