DS10 - Défi des autres savoirs

Développement d’un moniteur ultra-mince pour faisceau de particules chargées – PEPITES

Résumé de soumission

Le projet vise à réaliser un prototype entièrement fonctionnel de moniteur ultra-mince pour faisceau de particules chargées, capable de fonctionner en permanence sur accélérateurs aux énergies intermédiaires (O(100 MeV)). L'intensité cible va d'une fraction de pA à environ 10 nA. La partie active du moniteur est réalisée avec des techniques de couches minces et une électronique bas bruit assure la lecture des signaux. Le système est très simple à utiliser, a un faible encombrement et devrait être plus tolérant aux radiations que les dispositifs concurrents existants. La minceur des matériaux utilisés le rend également moins propice aux problèmes d’échauffement par interaction avec le faisceau. Le développement a été initialement motivé par les besoins de la protonthérapie, mais la grande flexibilité des techniques employées ouvre une gamme d'applications allant au-delà des besoins médicaux. Si l’approche est particulièrement adaptée aux plages d'énergie et d'intensité mentionnées, elle n'est cependant pas limitée à celles-ci, étant applicable à des énergies et des intensités plus élevées que celles indiquées.
Le centre Arronax a exprimé son intérêt quant à un système de 10 µm équivalent-eau pour des faisceaux de protons, deuterons et alphas dans les plages d'énergie de 17-70 MeV, 8-17 MeV/u et 17 MeV/u, respectivement, et dans la gamme d'intensité prévue. La réalisation d'un prototype répondant à ces contraintes démontrera la viabilité de l'approche.
Le projet se déroulera en quatre étapes principales. La génération du signal sera étudiée avec un appareillage simple dans les plages d'énergie ciblées et dans le domaine médical, jusqu’à 230 MeV, car les mesures existantes sont assez limitées. La tolérance aux rayonnements de la partie active du moniteur -ses composants individuels et leur assemblage- sera étudiée pour optimiser les choix de matériaux et les techniques de construction et pour anticiper le temps de fonctionnement d'un futur système. Ces études se dérouleront selon un protocole uniforme permettant une comparaison directe des différents mérites. Une électronique dédiée à faible bruit sera conçue et réalisée. Elle fournira la lecture sur une gamme d’environ 5 ordres de grandeur d’intensité de faisceau. Les performances du système final seront étudiées dans des conditions de fonctionnement réelles avec des faisceaux de protons, de deuterons et de particules alpha.
Le projet vise à proposer un brevet sur la technologie développée.

Coordinateur du projet

Monsieur Marc Verderi (Laboratoire Leprince Ringuet)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Arronax GIP Arronax
IRFU Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l'Univers
LLR Laboratoire Leprince Ringuet

Aide de l'ANR 355 796 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2017 - 36 Mois

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