Thèse Développement de Détecteurs de Rayonnement Gamma Ultrarapides pour l'Imagerie Tep Temps de Vol H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Imagerie Biomédicale Multimodale Paris-Saclay Direction de la thèse : Viatcheslav SHARYY ORCID 0000000271612616 Début de la thèse : 2027-10-01 Date limite de candidature : 2027-04-15T23:59:59 Les technologies innovantes d'imagerie fonctionnelle sont un composant clé du programme 'Médecine pour le Futur', l'une des principales priorités stratégiques du CEA. Nous recherchons un étudiant hautement motivé pour rejoindre notre équipe et contribuer à la prochaine génération de systèmes de Tomographie par Émission de Positons (TEP). La TEP est une technique puissante d'imagerie médicale nucléaire largement utilisée en oncologie et en neurobiologie. Elle implique la désintégration d'un traceur radioactif, qui émet des positrons qui s'annihilent avec des électrons, produisant deux photons de 511 keV. Ces photons sont détectées en coïncidence et utilisées pour reconstituer la distribution de l'activité du traceur dans le corps du patient. La mesure précise des temps de détection connue sous le nom Temps de Vol (TOF), est cruciale pour améliorer la qualité de l'image en localisant le point d'annihilation le long de la ligne de réponse. Le développement de détecteurs ultra-rapides est un défi central dans les technologies TEP modernes.
Cette thèse offre une opportunité de contribuer à ces technologies dans le cadre du projet ClearMind. Dans ces détecteurs très innovants les photons de Cherenkov et de scintillation sont produits dans un cristal de tungstate de plomb monolithique (PbWO). Ces photons sont convertis en électrons par une couche photoélectrique et multipliés par une galette à microcanaux. La surface opposée du cristal est instrumentée avec une matrice de photomultiplicateurs en silicium. Les signaux électriques résultants sont amplifiés par des amplificateurs très large bande passante et numérisés par des modules d'acquisition rapides SAMPIC. Des techniques avancées d'apprentissage automatique sont appliquées aux signaux acquis complexes pour reconstruire le temps et les coordonnées de l'interaction gamma dans le cristal. En outre, la thèse étudiera le potentiel de cristaux scintillants alternatifs ultra-rapides: constantes de temps, rendement lumineux et compatibilité avec les photodétecteurs, afin de repousser les limites des futurs systèmes TEP-TOF Les technologies innovantes d'imagerie fonctionnelle sont un composant clé du programme 'Médecine pour le Futur', l'une des principales priorités stratégiques du CEA. La TEP est une technique puissante d'imagerie médicale nucléaire largement utilisée en oncologie et en neurobiologie. Elle implique la désintégration d'un traceur radioactif, qui émet des positrons qui s'annihilent avec des électrons, produisant deux photons de 511 keV. Ces photons sont détectées en coïncidence et utilisées pour reconstituer la distribution de l'activité du traceur dans le corps du patient. La mesure précise des temps de détection connue sous le nom Temps de Vol (TOF), est cruciale pour améliorer la qualité de l'image en localisant le point d'annihilation le long de la ligne de réponse. Le développement de détecteurs ultra-rapides est un défi central dans les technologies TEP modernes. Vous rejoindrez un laboratoire d'instrumentation avancée au sein d'un département de physique des particules, à l'intersection de la physique, de l'ingénierie et des sciences des données. Au quotidien, vous travaillerez sur la caractérisation et l'optimisation des composants individuels des détecteurs ClearMind sur nos bancs de mesure. Vous traiterez des signaux complexes avec des logiciels internes en C++ et/ou Python et analyserez les données obtenues. Vous comparerez vos mesures avec les prédictions de Monte Carlo (Geant4/Gate) pour comprendre et repousser les limites de la technologie. Vous testerez et caractériserez des matériaux innovants de détection gamma, dans le cadre d'une collaboration européenne axée sur le développement de cristaux scintillants ultra-rapides.

Une solide connaissance de la physique de l'interaction particule-matière, de la radioactivité et des principes des détecteurs de particules est requise. Un goût prononcé pour l'instrumentation et le travail de laboratoire est recommandé. Il est important d'avoir des compétences de base en programmation. Une maîtrise du C++ sera valorisée. Une expérience avec des logiciels de simulation physique Gate/Geant4 est considérée comme un atout.