Thèse soutenue

Détecteur pour l'imagerie TEP, temps de vol et haute résolution spatiale

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Auteur / Autrice : Megane Follin
Direction : Dominique Yvon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Imagerie et physique médicale
Date : Soutenance le 02/07/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de physique des particules (Gif-sur-Yvette, Essonne)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
Examinateurs / Examinatrices : Etiennette Auffray Hillemanns, Denis Dauvergne, Jean-Pierre Cussonneau
Rapporteurs / Rapporteuses : Etiennette Auffray Hillemanns, Denis Dauvergne

Résumé

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La Tomographie par Emission de Positrons (TEP) est une technique d’imagerie 3D utilisée lors des diagnostics de cancer et de recherche neurobiologiques. Elle utilise la détection en coïncidence de deux photons de 511 keV produits par l’annihilation de positrons émis par un traceur biochimique consommé par les tissus. Elle permet ainsi de mesurer l’activité biologique des organes. Positionner précisément l’interaction des photons de 511 keV dans le volume du détecteur permet la reconstruction d’images résolues et contrastées. Dans cette thèse, nous développons un détecteur composé d’un cristal scintillant et radiateur Cherenkov, le tungstate de plomb (PbWO₄) inséré dans la structure d’un photomultiplicateur à galettes de micro-canaux. Le dépôt direct de la couche photoélectrique sur le cristal permet d’améliorer la collection de lumière et la résolution en temps. C’est le projet ClearMind, breveté. Nous avons travaillé sur deux des composants principaux de ce détecteur. Nous avons mesuré précisément les propriétés des cristaux scintillants : rendement lumineux et constantes de temps: 1.8 ns (55%) et 6 ns (40%) à température ambiante. Nous avons ensuite mis au point une chaîne de photo-détection pour mesurer les performances du futur détecteur ClearMind. Nous mesurons une excellente résolution temporelle (inférieure à 70 ps FWHM) et spatiale (1.5 mm FWHM), mais une perte d’efficacité sur certaines technologies de MCP. Nous proposons des axes de développement pour améliorer ces performances.