Sensor de radiação integrado em tecnologia CMOS de alta tensão

Abstract

Um dos métodos empregados no tratamento de câncer é a radioterapia, que consiste em aplicar um feixe de radiação ionizante na área afetada pelo tumor. No tratamento com radiação, caso ocorra umasub-dosagem, ainda poderão restar células cancerígenas, contudo, caso ocorra uma super-dosagem, as células saudáveis, as quais iram regenerar a região, também serão afetadas. Sendo assim, tanto a dose total aplicada quanto a área irradiada devem ser monitoradas. A fim de garantirque o paciente receba a dose correta de radiação, para aumentar a probabilidade de êxito do tratamento, utilizam-se dosímetros. Neste trabalho é proposto um sensor de radiação em tecnologia CMOS de alta tensão, para o uso em dosimetria in vivo. A tecnologia escolhida para a implementação desse projeto foi a XC06 da XFAB, que faz parte do Projeto Multiusuário Brasileiro (PMUB). Esta tecnologia dispõe tanto de transistores de óxido espesso, os quais serão utilizados como sensores,quanto transistores de óxido _no, que serão utilizados nos demais circuitos. Em dosímetros baseados em tecnologia MOS, a dose total de radiação é inferida pela variação da tensão de limiar do dispositivo.Sabendo disto implementamos um circuito extrator deste parâmetro. O sensor foi implementado de forma a ser praticamente insensível a variação de outros parâmetros do MOSFET causado pela irradiação.

Abstract: One of the methods employed in the treatment of cancer is radiotherapy. It consists in applying a beam of ionizing radiation in the área that was a_ected by the tumor. If there is an underdosage, there mightstill be cancer cells left; however, if there is an overdosage, the healthy cells, which will regenerate the region, will also be damaged. That being so, both the total dose applied as well as the irradiated areamust be monitored. Dosimeters are used to guarantee that the patient will receive the correct dose of radiation, thus increasing the probability of success of the treatment. In this work we propose a radiation sensor in high-voltage CMOS for in vivo dosimetry applications. The technology we chose for the implementation of this project was XC06 from XFAB, which is part of the Brazilian Multi-user Project (Projeto Multiusuário Brasileiro - PMUB). This technology o_ers both thick gate oxide transistors, which will be used as sensors, as well as thin gate oxide transistors, which will be used in the design of the other circuits. In dosimeters based on MOS technology, the total dose of radiation is inferred from the variation of the threshold voltage of the device. Being aware of that, we have implemented a circuit that extracts this parameter. The sensor was implemented in a way that makes it practically insensitive to the variation of other MOSFET parameters caused by the irradiation.