SOUTENANCE DE THESE
18/12/2014
RAMOS Emilie 18/12/14 CEA Saclay à 14h30

SUJET : Démonstrateur optique Calipso pour l’imagerie tep clinique et Pre-Clinique

Sous la direction de M : YVON Dominique
Son directeur de recherches.
SOUTENANCE DE THESE AYANT POUR JURY :
(Indiquer les noms par ordre alphabétique)
• BUVAT Irène (à confirmer)
• COMTAT Claude
• DEVAUX Jean-Yves (rapporteur)
• MOREL Christian (rapporteur)
• THERS Dominique
• YVON Dominique (directeur de thèse)

RESUME

 

L’objectif de ce travail a été de comprendre et d’optimiser les processus de détection des photons gamma de 511 keV passant par l’émission de lumière Cerenkov dans un détecteur novateur à base de Tri-Méthyl-Bismuth (TMBi).
Pour cela, un premier démonstrateur a été bâti pour mettre en évidence la possibilité de détecter les gammas par effet Cerenkov dans le TMBi. Cela a également permis d’estimer l’efficacité de détection et la résolution en temps d’un tel détecteur. Les performances mesurées n’étant pas suffisantes, il a fallu trouver les moyens d’optimiser le détecteur.
Pour cela, on a d’abord travaillé sur un autre détecteur, plus simple, utilisant un cristal scintillant YAP. Le phénomène prédominant étant la collection de la lumière dans le détecteur, on a appris grâce à cette première étude à l’optimiser grâce à la simulation Monte Carlo. De plus, le scintillateur YAP est un outil de mesure de la résolution en temps du démonstrateur optique, on a donc intérêt à ce que cet outil soit lui-même performant.
Ensuite, on a écrit un modèle Monte Carlo du démonstrateur optique. Pour cela, il a fallu notamment mesurer de manière précise les propriétés optiques du TMBi, ce qui a constitué une part importante du travail. On a vérifié que les principaux processus physiques étaient correctement modélisés, puis on a utilisé ce modèle pour l’optimisation.
L’optimisation a consisté à tester un par un plusieurs aspects du démonstrateur optique (géométrie, choix des matériaux, positionnement par rapport à la source…) pour étudier leur effet sur la collection de la lumière. Des choix ont ensuite été faits pour concilier les optimisations qui étaient réalisables technologiquement dans le temps imparti, et qui avaient le plus d’impact sur l’amélioration de la collection de lumière. Grâce à un modèle semi-analytique, on a pu, à partir des données fournies par le Monte Carlo, faire une prévision de la résolution en temps que pourrait atteindre ce nouveau démonstrateur optimisé.
Enfin, le dernier travail a été de mettre en œuvre ce second démonstrateur, ainsi que de mesurer ses performances, et de les confronter aux prévisions issues du Monte Carlo.
L’ensemble de ces travaux a permis, au fil du temps, d’identifier les principaux processus de dégradation des performances du détecteur : différentes sources de diaphonie, pertes de lumière, impact du bruit, etc. Ainsi, ce travail pourra être poursuivi en mettant en œuvre certaines options technologiques qui avaient été simulées très efficaces, mais malheureusement irréalisables dans le temps d’une thèse.