Optimisation de détecteurs supraconducteurs pour l'Imagerie par Résonance MagnétIque de Sensibilité Inédite

Optimisation of superconducting detectors for Magnetic Resonance Imaging of high sensitivity

• Auteur / Autrice : Camille Dubuc
• Direction : Marie Poirier-Quinot, Javier Briatico
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et imagerie médicale
• Date : Soutenance le 06/02/2025
• 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 : Laboratoire d'imagerie biomédicale multimodale Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2020-....) - Laboratoire Albert Fert (Palaiseau, Essonne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Myriam Pannetier-Lecœur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Redha Abdeddaim, Elodie Parzy, Stéphane Serfaty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Redha Abdeddaim, Elodie Parzy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes-réseaux

Supraconducteurs à hautes températures

Imagerie par résonance magnétique

Radiofréquences

Couches minces supraconductrices

Mots clés libres

Radiofréquence

Réception

Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)

Antenne de surface

Supraconducteur Haute Température Critique

Radiofrequency

Reception coil

Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Surface coil

High Temperature Superconductor

Résumé

Les stratégies de diagnostic et de thérapie médicale comptent de plus en plus sur les modalités d'imagerie (notamment l'Imagerie par Résonance Magnétique, IRM), nécessaires pour quantifier in vivo des évènements à l'échelle moléculaire. L'observation à une telle échelle micrométrique nécessite une sensibilité que l'IRM classique n'a pas mais pouvant être atteinte grâce à des détecteurs « supraconducteurs à haute température critique » (SHTC). Afin d'élargir leurs applications, le design de ces détecteurs radiofréquence (RF) peut être amélioré sur deux aspects : basées sur les propriétés non linéaires intrinsèques aux matériaux SHTC dans le régime des radiofréquences, des évolutions des designs pré-existants peuvent être proposées pour une intégration dans des réseaux dédiés à l'IRM. Concrètement, l'objectif est de pouvoir les utiliser en réception seule comme leurs homologues en cuivre (matériau conducteur conventionnel choisi pour la fabrication des récepteurs en IRM). Par ailleurs, une nouvelle géométrie est développée, offrant un plus grand champ de vue aux détecteurs SHTC.

Diagnostic and medical therapy strategies increasingly rely on imaging modalities (notably Magnetic Resonance Imaging, MRI), which are essential for in vivo quantification of molecular-scale events. Observing at such a micrometric scale requires sensitivity beyond that of conventional MRI, which can be achieved using High-Temperature Superconducting (HTS) detectors. To broaden their applications, the design of these radiofrequency (RF) detectors can be improved in two ways: leveraging the intrinsic nonlinear properties of HTS materials in the RF regime, advancements to pre-existing designs can be proposed for integration into networks dedicated to MRI. Specifically, the goal is to enable their use in receive-only mode, similar to their copper counterparts (the conventional conductive material used for MRI receiver fabrication). Additionally, a new geometry is being developed, offering HTS detectors a larger field of view.