Etalonnage dosimétrique du système de monitorage d'un faisceau de Flashthérapie à ultra haut débit de dose de l’installation IRAMIS
Les faisceaux dit Ultra-flash sont des faisceaux pulsés d’électrons de haute énergie (plus d’une centaine de MeV) dont la durée des impulsions est de l’ordre de la femto-seconde. L’installation IRAMIS (CEA saclay) utilise l’accélération laser pour produire ce type de faisceaux avec ne vue leur application à la radiothérapie. Le LNHB est chargé d’établir la traçabilité dosimétrique de l’installation IRAMIS, pour ce faire il doit étalonner le moniteur de cette installation. Les installations de radiothérapie actuelles sont fondées sur des accélérateurs linéaires médicaux fonctionnant avec des énergies atteignant 18 MeV en mode électron. Le LNHB dispose d’un tel équipement. Il est utilisé pour établir les références nationales en termes de dose absorbée dans l’eau, dans les conditions décrites dans le protocole AIEA TRS 398
L’établissement de la traçabilité dosimétrique implique de choisir les conditions de mesure sur l’installation, de connaitre les caractéristiques du dosimètre utilisées pour le transfert et les éventuelles corrections à appliquer aux mesures compte tenu des différences entre l’installation IRAMIS et celle du LNHB.
Dosimétrie pour l’environnement : étude, conception et réalisation d’une installation d’étalonnage pour les faibles débits d’équivalent de dose
Afin de répondre au besoin d'étalonnage des installations du réseau européen de surveillance de la radioactivité, le Laboratoire national Henri Becquerel du CEA List installe un faisceau d’étalonnage pour les faibles débits d’équivalent de dose, inférieurs au µSv/h. Le travail comporte une étude des performances des installations existantes et la conception, l'installation et la caractérisation dosimétrique d'une enceinte blindée permettant de réduire le bruit de fond radiatif et d’accueillir des sources de photons de faible activité.
Développement d'une instrumentation multi-détecteurs modulaire pour la mesure de paramètres atomiques et nucléaires
Le projet LNE PLATINUM (PLATeforme d’Instrumentation NUmérique Modulable) a pour objectif de développer une plateforme modulable, dans le but de tester de nouvelles instrumentations utilisant deux ou plusieurs détecteurs en coïncidence. Le principe mis en œuvre dans ce projet s’appuie sur la détection simultanée d’interactions ayant lieu dans deux détecteurs différents, en recueillant des informations sur le type de particule et son énergie (spectroscopie). Ce principe est à la base de mesures absolues d’activité ou des systèmes actifs de réduction du fond continu pour améliorer les limites de détection. Mais il permet également de mesurer des paramètres caractérisant le schéma de désintégration, comme les coefficients de conversion interne, les rendements de fluorescence ou les corrélations angulaires entre les photons émis en cascade.
Fort de son expertise en données atomiques et nucléaire, le LNHB constate depuis de nombreuses années l’incomplétude des schémas de désintégration pour certains radionucléides. Ces schémas, établis lors de l’évaluation à partir des données mesurées existantes, présentent parfois des incohérences ou des transitions mal connues, en particulier en présence de transitions gamma fortement converties ou de très faible intensité (par exemple les études récentes sur 103Pa, 129I et 147Nd ont révélé de telles incohérences). Il apparaît donc important pour le LNHB de mieux maîtriser la technique de mesure en coïncidences, en tirant parti des nouvelles possibilités en termes d’acquisitions et d’horodatage des données pour apporter des compléments d’information sur les schémas de désintégration et contribuer à leur amélioration.
Méthodes parcimonieuses appliquées à la tomographie électronique: caracterisation quantitative multi-dimensionnelle de nanomatériaux
La tomographie électronique (ET) est couramment utilisée pour l’analyse tridimensionnelle de la morphologie à l’echelle nanométrique. Très récemment, des progrès en instrumentation ont permis l’essor de la tomographie analytique, basée sur des modes de spectroscopie tels que la perte d’énergie des électrons (EELS : electron energy loss spectroscopy) ou l’analyse dispersive en énergie (EDX : energy dispersive X-ray spectroscopy). Cette technique cependant nécessite des temps d’acquisition assez longs, et des doses d’irradiation élevées. Ce projet consiste à explorer des approches parcimonieuses pour améliorer la résolution et réduire les temps d’acquisition. Plus précisément, nous envisageons d’aborder les deux tâches suivantes: 1. comparer les algorithms de reconstruction à base de minimization de la variation totale (TVM), ondelettes orthogonales ou non-décimales, curvelets en 3D ou ridgelets/shearlets, sur des nanomatériaux avec des structures/textures variées; 2. Comparer la PCA avec de nouvelles méthodes parcimonieuses de débruitage et de démélange spectral. Le code sera développé en Python, en utilisant les librairies Hyperspy (hyperspy.org) et PySAP (https://github.com/CEA-COSMIC/pysap).
Ce projet multidisciplinaire regroupe l’expertise du coordinateur en ET, de Philippe Ciuciu en IRM (DRF/Joliot/NEUROSPIN/Parietal), et de Jean-Luc Starck en traitement du signal et mathématiques appliquées (DRF/IRFU/DAP/CosmoStat).
Etude de regime transitoire de dispersion d’hélium pour simuler un relâchement accidentel d’hydrogène d’une pile à combustible
Le CEA et des partenaires industriels souhaitent améliorer leurs connaissances, modèles et moyens de gestion du risque d’un relâchement accidentel d’hydrogène d’une pile à combustible dans un volume partiellement confiné (typiquement un garage individuel). Le post doctorant réalisera l’étude expérimentale de l’écoulement transitoire d’un relâchement d’hélium (fluide simulant) pour différentes configurations : piles à combustible idéalisées avec différents rapports d’aspects et différentes tailles. Des mesures de concentration en hélium seront réalisées à l’aide de catharomètres, complétées éventuellement par des mesures de champs de vitesse (P.I.V). Des moyens de mitigation seront également testés. Enfin les modèles (analytique et/ou simulations numériques) seront comparés aux résultats expérimentaux.
Le post-doctorant sera accueilli dans un laboratoire qui a développé une expertise depuis plusieurs années sur le risque hydrogène, notamment en lien avec les nouvelles technologies de l’énergie (piles à combustible hydrogène). Plusieurs publications paraissent chaque année (thèses, chercheurs). Le travail du post-doctorant s’inscrit dans une collaboration organisme de recherche / industriels.
Mise en place d’une méthode de contrôle qualité des traitements par radiothérapie à l’aide des gels dosimétriques
Ces dernières années, l’évolution des techniques de radiothérapie externe a conduit à de nouveaux besoins dosimétriques, entraînant un intérêt grandissant pour les méthodes de dosimétrie 3D. Seuls les gels dosimétriques permettent, aujourd’hui, de réellement mesurer la distribution tridimensionnelle de dose avec une haute résolution spatiale. Cette méthode se base sur la mesure par imagerie de modifications chimiques localisées dans un gel produit au laboratoire, suite à son irradiation.
Le projet porte sur le développement de méthodes de dosimétrie par gel utilisant deux moyens de lecture : l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomographie optique. Pour la dosimétrie par gel-IRM, il s’agit d’adapter et de valider une méthode développée au cours de précédents projets pour des applications de contrôle qualité sur les faisceaux de radiothérapie guidée par IRM. Cela passera tout d’abord par la conception des fantômes cylindriques à l’aide de l’imprimante 3D du laboratoire. L’optimisation de la méthode de lecture sera ensuite réalisée pour permettre la transposition de la séquence sur les appareils de radiothérapie guidée par IRM des hôpitaux partenaires du projet. L’ensemble de la méthode sera validé par ces mesures in situ. Des acquisitions de profils et de rendements en profondeur seront d’abord réalisées et comparées à d’autres méthodes dosimétriques apportées par d’autres partenaires du projet, avant de réaliser un contrôle end-to-end en conditions cliniques à l’aide d’un fantôme anthropomorphique.
En ce qui concerne la dosimétrie par gel–tomographie optique, le travail consistera en une mise au point de l’ensemble de la méthode. Une adaptation de la composition du gel sera alors nécessaire, ainsi que la caractérisation du lecteur, l’étalonnage du gel et, finalement, une validation de la méthode par des mesures de profils et rendements en profondeur dans les faisceaux de référence du LNHB.
Mise en place des champs de rayonnements de référence pour la radioprotection couvrant le domaine du Cs-137 et du Co-60 à partir d’un accélérateur d’électrons électrostatique
Au cours des dernières années, le LNHB a initié et réalisé un programme de recherche visant à produire un champ de rayonnement photonique de référence en radioprotection pour les hautes énergies (~6 MeV) à partir de son accélérateur médical Saturne 43. Pour ce faire, un ensemble constitué d’une cible et d’un filtre (égalisateur-atténuateur) a été conçu par le LNHB afin de produire à partir du faisceau d’électrons délivré par le LINAC un faisceau de photons de référence.
Il n’existe pas actuellement de dispositif permettant de produire des champs de rayonnements à partir d’un accélérateur dans le domaine d’énergie équivalent Cs-137 et Co-60. Pour mettre en œuvre un programme de recherche dans ce domaine, il est nécessaire de disposer de la technologie de fabrication et d’utilisation des dosimètres absolus pour les photons (chambres d’ionisation à cavité), de déterminer le design de l’ensemble cible-filtre afin de produire le champ de rayonnement photons approprié et de calculer les coefficients de conversion du kerma dans l’air vers les équivalents de dose à partir de la distribution spectrale de la fluence au point d’étalonnage.
Le candidat participera à la construction des chambres d’ionisation à cavité nécessaires à la caractérisation dosimétrique des faisceaux de photons obtenus à partir d’un accélérateur d’électrons ainsi qu’aux mesures sur site. Il sera également en charge des simulations Monte-Carlo pour l’optimisation de l’ensemble cible-filtre égalisateur qui sera utilisé pour produire le faisceau de photons de référence à partir d’un accélérateur électrostatique.
Etude et mise en œuvre d’une stratégie de perception bio-inspiré dans l’eau, application à la téléopération off-shore et à l’assistance opérateur
Depuis quelques années, le groupe Robotique Bio-inspiré de l’équipe Robotique de l’IRCCyN développe un mode de perception bio-inspiré des poissons électriques. Afin d’émuler ce sens électrique, des sondes résistives ont été utilisées à l’IRCCyN pour le pilotage d’un robot autonome sous-marin.
De son côté, au sein du Laboratoire de Robotique Interactive (LRI), le CEA LIST soutient depuis de nombreuses années une activité dans le domaine de la télérobotique à retour d’effort. L’opérateur manipule un bras esclave situé en milieu hostile via un bras maître situé en zone saine et un système informatique.
Le travail du candidat se déroulera au sein d’un projet CEA-IRCCyN se déroulant en parallèle d’un premier projet plus amont dont l’objet est de faire la preuve de concept de cette boucle électro-haptique sur un bras Cartésien transportant une sonde électrique de géométrie fixe et connue. Le post-doctorant aura à charge d’implémenter cette boucle sur un bras manipulateur "marinisé" de géométrie complexe. Pour cela, avec la co-assistance du CEA et de l’IRCCyN, il prendra en charge la préparation de ce bras et l’adaptation du capteur électrique (électrodes émettrices, réceptrice, électronique) à l’architecture considérée, ainsi que l’adaptation du contrôle/commande et de l’interface haptique à la base de la boucle électro-haptique. Outre les difficultés technologiques de cette adaptation, le candidat devra également étudier les différentes stratégies permettant d’exploiter le champ électrique sur un système multi-corps de géométrie variable.
Les validations expérimentales et la preuve de concept de ce nouveau système de téléopération off-shore seront réalisées sur des scénarii, à définir, représentatifs de l’application finale.