Cross section measurements of large angle fragments production in the interaction of carbon ion beams with thin targets

Abstract The fragmentation cross sections of carbon ion beams with kinetic energies of 115– $$353~\mathrm{MeV/u}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mn>353</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mrow> <mml:mi>MeV</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mi>u</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> </mml:math> impinging on thin targets of graphite (C), polyvinyl-toluene (C $$_9$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mn>9</mml:mn> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> H $$_{10}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> ) and PMMA (C $$_5$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mn>5</mml:mn> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> O $$_2$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> H $$_8$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mn>8</mml:mn> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> ) have been measured at 90 $$^{\circ }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:mmultiscripts> </mml:math> and 60 $$^{\circ }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:mmultiscripts> </mml:math> at the CNAO particle therapy center (Pavia, Italy). Two detection arms were positioned at two different angles to perform the measurement at 90 $$^{\circ }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:mmultiscripts> </mml:math> and 60 $$^{\circ }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mo>∘</mml:mo> </mml:mmultiscripts> </mml:math> . The fragment species have been identified in charge (Z $$_{id}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow> <mml:mi>id</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> = H) and mass (M $$_{id}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow> <mml:mi>id</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow/> </mml:mmultiscripts> </mml:math> = $$^1$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mn>1</mml:mn> </mml:mmultiscripts> </mml:math> H, $$^2$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mmultiscripts> </mml:math> H, $$^3$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mmultiscripts> <mml:mrow/> <mml:mrow/> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mmultiscripts> </mml:math> H) combining the information of the deposited energy in thin plastic scintillators, of the deposited energy in a thick LYSO crystal and of the fragments Time of Flight (ToF) measurement. The ToF was also used to compute the fragments measured