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Vers une électronique distribuée pour la localisation et l'identification de particules à partir d'une surface de scintillateur pixélisée par des photomultiplicateurs en silicium

Défi technologique : Matériaux et procédés émergents pour les nanotechnologies et la microélectronique (en savoir +)

Département : Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire : Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Date de début : 01-10-2021

Localisation : Saclay

Code CEA : SL-DRT-22-0994

Contact : gwenole.corre@cea.fr

L'évolution des technologies de photomultiplicateurs en silicium (Silicon Photomultiplier, SiPM) permet la mise en ?uvre de mesures pixélisées. La compacité de ce type de photomultiplicateur ouvre en effet des perspectives de mesure distribuée sur des surfaces de scintillateur plus grandes et/ou pixélisées. Toutefois, il n'existe pas de solutions permettant de réaliser des systèmes de lecture de signaux distribués de manière simple et efficace. L'objectif de la thèse est l'étude d'une architecture de lecture électronique distribuée répondant aux contraintes applicatives de l'instrumentation nucléaire. Les travaux reposeront sur une étude approfondie de l'état de l'art des solutions permettant d'optimiser la qualité des signaux collectés et de traiter l'ensemble des cas applicatifs. Cet état de l'art permettra de définir les contraintes qui devront être intégrées pour le développement de l'architecture électronique embarquée. La deuxième phase de cette thèse consistera à proposer une architecture matérielle permettant de gérer un ensemble de SiPM pour réaliser la lecture pixélisée d'une surface de scintillateur. Afin d'évaluer les performances du système embarqué, différents critères pourront être étudiés comme la résolution spatiale, l'homogénéité de champ, l'efficacité et la sensibilité de détection, la résolution en énergie, la capacité de discrimination. Le système développé pourra ensuite être testé sur une ou plusieurs applications comme la cartographie de la contamination, la localisation et la caractérisation de sources radioactives, la cartographie de la dosimétrie, la caractérisation et l'étalonnage d'un faisceau de particules.

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