นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อลดความผันผวนที่ไม่ต้องการของลำแสงโฟตอนจากแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอน เทคนิคนี้ทำได้โดยทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนของซินโครตรอนมีเสถียรภาพและเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกรุ่นต่อไป งานนี้ทำโดยSimon Leemannและเพื่อนร่วมงานที่ Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)
ในแคลิฟอร์เนียและอาจอนุญาตให้ใช้เทคนิค
การวิเคราะห์ที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งต้องการความเสถียรของลำแสงสูง – เช่น X-ray photon correlation spectroscopy (XPCS) – เพื่อนำมาใช้กับซิงโครตัน
แหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่มีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากให้ลำแสงที่สว่างและมีคุณภาพสูงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เชื่อมโยงกันตั้งแต่ความยาวคลื่นอินฟราเรดไปจนถึงรังสีเอกซ์แบบอ่อน แสงเกิดจากการเร่งอิเล็กตรอนในวงแหวนจัดเก็บโดยใช้แม่เหล็กอันทรงพลัง โดยใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วจะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในซินโครตรอนสมัยใหม่ การเร่งความเร็วจะเพิ่มขึ้นโดยใช้เครื่องเขย่าและลูกคลื่นแม่เหล็ก
เทคโนโลยีกำลังเข้าสู่ยุคที่สี่และซินโครตรอนในอนาคตสามารถสร้างลำแสงที่มีความสว่างมากกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบันได้ถึงสามเท่า สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ควรทำให้สามารถศึกษากระบวนการทางกายภาพและเคมีในระดับความยาวตั้งแต่นาโนเมตรถึงไมครอน และมาตราเวลาจากนาโนวินาทีเป็นนาที การใช้งานที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการได้มาซึ่งแผนที่ 3 มิติที่ซับซ้อนของปฏิกิริยาเคมี ซึ่งอาจนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าเคมี ซึ่งรวมถึงแบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง
ความไม่แน่นอนในแนวตั้ง
ข้อจำกัดที่เป็นไปได้ประการหนึ่งเกี่ยวกับประสิทธิภาพของสิ่งอำนวยความสะดวกรุ่นที่สี่คือความไม่เสถียรที่ค่อนข้างใหญ่ในโปรไฟล์แนวตั้งของลำอิเล็กตรอนของซินโครตรอน ความไม่เสถียรนี้นำไปสู่ความผันผวนในตำแหน่งและขนาดของลำแสง ซึ่งจะทำให้การนำเทคนิคต่างๆ เช่น XPCS ไปใช้ทำได้ยาก เทคนิคการทำให้เสถียรในปัจจุบันใช้การผสมผสานระหว่างแบบจำลองที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและการสอบเทียบด้วยตนเองที่น่าเบื่อ เพื่อให้ได้ความเสถียรประมาณ 10% ของความกว้างของลำแสงอิเล็กตรอน สิ่งนี้เพียงพอสำหรับโรงงานรุ่นที่สาม แต่จำเป็นต้องมีการควบคุมที่เข้มงวดมากขึ้นในซินโครตรอนรุ่นที่สี่สิ่งที่ยิ่งใหญ่ต่อไปของจีน: โรงงานซิงโครตรอนรุ่นที่สี่แห่งใหม่ในปักกิ่ง
ตอนนี้ ทีมงานของ Leeman ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถบรรลุความเสถียรที่มากขึ้นได้โดยใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อปรับเครื่องมือควบคุมลำแสงที่มีอยู่ พวกเขาได้พัฒนาโครงข่ายประสาทเทียมที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันความผันผวนของความกว้างไม่ให้เกิดขึ้นในลำอิเล็กตรอนที่แหล่งกำเนิดแสงขั้นสูงรุ่นที่สาม (ALS) ที่ LBNL อัลกอริทึมได้รับการฝึกอบรมโดยใช้ชุดข้อมูลสองชุด หนึ่งประกอบด้วยการกระจายของ “แรงกระตุ้น” แม่เหล็กที่ใช้ในการควบคุมรูปร่างของลำอิเล็กตรอน อีกประการหนึ่งคือความกว้างของลำแสงโฟตอนที่ได้จาก ALS
การใช้ข้อมูลนี้ โครงข่ายประสาทเทียมสร้างตารางว่าการกระตุ้นด้วยแม่เหล็กส่งผลต่อความกว้างของลำแสงโฟตอนสุดท้ายอย่างไร ด้วยการอัปเดตตารางนี้อย่างต่อเนื่องและอ้างอิงกลับมาสามครั้งต่อวินาที ซินโครตรอนจึงสามารถปรับลำอิเล็กตรอนได้โดยอัตโนมัติ ส่งผลให้เกิดความผันผวนของลำแสงอิเล็กตรอนในแนวตั้งเพียง 200 นาโนเมตร – เพียง 0.4% ของขอบเขตแนวตั้งของลำแสงและเหมาะสำหรับซินโครตรอนรุ่นที่สี่
“การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของเราแสดง
ให้เห็นว่าการผสมในแนวตั้งไม่ดีเท่ากับการผสมแบบเรเดียลในเครื่องรีดเกลียวที่เราพิจารณาในงานของเรา” Germann กล่าว “ในอนาคต ประสิทธิภาพการผสมอาจเพิ่มขึ้นโดยใช้แขนหมุนที่โค้งมากขึ้นหรือแขนหมุนสองข้างที่คล้ายกับการนวดด้วยมือ”
Paul Schaffer ผู้ก่อตั้งและ CTO ของ ARTMS อธิบายว่า “ความท้าทายหลักสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเจอร์เมเนียม/แกลเลียมคือไม่สามารถทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้เร็วพอ และเมื่อทำแล้ว ผลผลิตก็จะค่อนข้างจำกัด” “เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำปริมาณผู้ป่วยประมาณหนึ่งรายสำหรับการชะแต่ละครั้ง ดังนั้นแม้ว่าพวกเขาจะวิ่งสองหรือสามครั้งต่อวัน นั่นเป็นเพียงสองหรือสามปริมาณผู้ป่วยต่อวัน ซึ่งเป็นข้อเสนอที่มีราคาแพงสำหรับศูนย์หลายแห่ง”
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ARTMS ได้พัฒนา QUANTM Irradiation System (QIS) ซึ่งเป็น แผนการผลิต 68 Ga ซึ่งรวมถึง เป้าหมาย 68 Zn ที่ได้รับการเสริมสมรรถนะ อุปกรณ์การขนส่งที่ยึดติดกับพอร์ตของไซโคลตรอนทางการแพทย์ที่มีอยู่และสถานีส่งและรับที่ยุติ ภายในพื้นที่ทำงานที่มีการป้องกัน เชฟเฟอร์ตั้งข้อสังเกตว่าระบบนี้เป็นระบบที่ไม่เชื่อเรื่องพระเจ้า และสามารถติดตั้งได้กับแบรนด์ไซโคลตรอนรายใหญ่ทุกยี่ห้อ
ฮาร์ดแวร์ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถโหลด เป้าหมาย 68 Zn ที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสีเข้าสู่ระบบการขนส่ง ระบบนิวแมติกส์และหุ่นยนต์อัตโนมัติจะย้ายเป้าหมายไปยังพอร์ตเป้าหมายของไซโคลตรอน โดยลำแสงโปรตอนจะฉายรังสีเป็นเวลาสองชั่วโมง การฉายรังสีโปรตอนนี้สร้าง68 Ga ภายในเป้าหมายผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์68 Zn(p,n) 68 Ga จากนั้น เป้าหมายที่ฉายรังสีจะถูกนำกลับไปที่พื้นที่ป้องกัน ซึ่ง68 Zn สามารถสกัดและทำให้บริสุทธิ์เพื่อใช้ในเภสัชรังสี
“สิ่งที่ทำให้ระบบ ARTMS ไม่เหมือนใครคือเราได้แสดงให้เห็นว่าสามารถผลิต68 Ga ที่ระดับ 10 Ci หรือ 370 GBq” Schaffer กล่าว “นี่เป็นกิจกรรม 100 ถึง 200 เท่าในการฉายรังสีสองชั่วโมงมากกว่าเครื่องกำเนิดเจอร์เมเนียม/แกลเลียมที่สามารถดับได้ สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้ปัญหาอยู่ที่ปริมาณแกลเลียมที่คุณมี แต่ด้วยครึ่งชีวิต 68 นาที ความเร่งรีบที่จะใช้มันทั้งหมด”
เขาแนะนำว่าโรงพยาบาลควรจะสามารถผลิต68 Ga ได้ประมาณหนึ่งวันและสแกนผู้ป่วยหลายรายหลังจากใช้ไซโคลตรอนเพียงครั้งเดียว “และในท้ายที่สุด คุณไม่มี68 Ge หรือผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีอายุการใช้งานยาวนานให้จัดการ” เขากล่าว
Credit : indragostiti.info iufc252.com iufc252live.com iustinabazu.com jogosdecorridaonline.net
