Développement d’un nouveau type de condensateur ajustable amagnétique RF haute tension pour l’IRM

Development of a new type of adjustable magnetic non-magnetic capacitor for MRI

• Auteur / Autrice : Zaineb Jebri
• Direction : Yves Ousten, Isabelle Bord
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 09/10/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Alain Sylvestre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Ousten, Isabelle Bord, Alain Sylvestre, Charles Joubert, Matthieu Bardet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Sylvestre, Charles Joubert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispositifs diélectriques

Radiothérapie de haute énergie

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Irm

Condensateur

Ajustable

Amagnétique

Haute tension

Radiofréquence

Trimmer

Mri

Adjustable

Résumé

Pour répondre aux besoins des clients concepteurs de systèmes IRM (Imagerie par Résonnance Magnétique), EXXELIA TEMEX veut étendre sa gamme de composants non-magnétiques. Mon travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement d’une nouvelle gamme de condensateurs ajustables non-magnétiques (aussi appelés trimmers) capables de tenir des environnements extrêmes en tension pour des applications de l’IRM. Pour se faire, les composants passifs intégrés doivent respecter les conditions extrêmes de fonctionnement : un courant RF (Radiofréquence) de 30A à 128MHz et une tension efficace jusqu’à 5kV.Dans un premier temps, les propriétés électriques des trimmers existants ont été déterminées expérimentalement et par simulation afin de valider le modèle numérique proposé. Ensuite, les propriétés électriques des différents diélectriques constitutifs du condensateur sont déterminées expérimentalement. A partir de considérations théoriques, nous avons établi des expressions nécessaires aux calculs des capacités et des fréquences de résonance. Le trimmer est ensuite dimensionné par simulation numérique (méthode des éléments finis) puis fabriqué. Deux modèles de diélectriques sont étudiés. Le gap d’air présent entre les électrodes est évalué par simulation numérique avant validation expérimentale. L’influence de l’air sur les performances du prototype final est finalement abordée : la tension de claquage et de la variation de la fréquence de résonance et de la capacité sont successivement traités.

As a non-invasive imaging technology, MRI (magnetic resonance imaging) revolutionizes medical diagnosis and diseases detection. Without damaging radiation, MRI systems use radio frequency (RF) waves to produce three dimensional detailed anatomical images. To reach the operating frequency of the next generation of MRI, new electronic components, in particular trimmers (called also adjustable capacitors) are necessary to obtain high-quality images. However, trimmers are still developed empirically using expired specifications that no longer respond to MRI requirements.First of all, to provide a high level of image resolution and to reduce manufacturing time and cost, electrical modeling is an important step. Then, according to these numerical simulations, prototypes are designed and then manufactured.