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Photo-Détecteur SiPM fin et rapide pour l'imagerie TEP temps de vol et de haute résolution spatiale

Imagerie médicale Physique corpusculaire et cosmos Physique des particules Sciences du vivant

Résumé du sujet

La tomographie par émission de positrons (TEP) est une technique d'imagerie nucléaire largement utilisée en oncologie et en recherche neurobiologique. La désintégration du traceur radioactif émet des positrons, qui s'annihilent en deux photons de 511 keV. Ils permettront par la technologie du temps de vol de reconstruire le point d’annihilation et la distribution de l'activité du traceur dans le corps du patient.

Dans cette thèse, nous proposons de contribuer à un détecteur ambitieux et breveté, basé sur des cristaux Cherenkov/Scintillant. Le premier prototype est en cours de test au laboratoire.

L'appareil utilise des technologies avancées de détection rapide de particules : un cristal scintillateur dense, un photomultiplicateur à galette micro-canaux pour sa première face du cristal, des amplificateurs gigahertz et des modules d'acquisition rapide (WaveCatcher, SAMPIC).

Le doctorant travaillera à choisir les technologies et à réaliser un photo-détecteur mince, de haute résolution temporelle, (quelques dizaines de ps) destiné à instrumenter la seconde face du détecteur. La technologie aujourd’hui privilégiée serait une matrice de SiPM rapides.

Vous testerez les technologies de SiPM disponibles, participerez à la conception de l’assemblage du photodétecteur. Vous participerez aux mesures sur banc de test et sur prototypes et analyserez les données mesurées. Ceci dans le but d’optimiser la résolution temporelle, spatiale et l’efficacité du détecteur. Cela impliquera de nombreuses compétences en instrumentation: photo-détection, électronique rapide (analogique et numérique, à une précision de quelques picosecondes), simulations de détecteurs au moyen des logiciels GEANT4 et GATE.

Supervision

Le candidat retenu travaillera au sein du Département de physique des particules de l'IRFU en étroite collaboration avec le Département des détecteurs, d’électroniques et d’informatique pour la physique. Le groupe CaLIPSO comprend deux physiciens et deux étudiants et deux post-docs. Nous collaborons étroitement avec le CNRS-IJC-labs sur l'électronique de lecture rapide, avec le CPPM de Marseille et le CEA-SHFJ, sur les dispositifs d'imagerie médicale, le CEA-DES sur les algorithmes de reconstruction d'images, et avec l'Université de Munster (Allemagne).

Pré-Requis:

Des connaissances en physique générale, physique de l'interaction particules-matière, de la radioactivité et des principes des détecteurs de particules, ainsi que une vocation pour le travail instrumental, et pour l'analyse de données sont obligatoires. Etre à l'aise en programmation, avoir une formation en simulation Gate/Geant4 et en C++ seront un atout.

Compétences acquises:

Vous acquerrez des compétences en instrumentation de détecteurs de particules, en simulation de détecteurs de rayonnements, en photo-détection, sur la mise en œuvre, et l’exploitation d'électronique de numérisation rapide et en analyse de données.

Laboratoire

Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique des Particules
Groupe Santé et Energie (GSE)
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