Liste des offres de thèses du laboratoire.

Atlas
Conception micro-électronique dans le domaine de la Physique des Hautes Energies
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Directeur de thèse :
Marlon Barbero - barbero@cppm.in2p3.fr
Description :

L'Université d'Aix-Marseille et le groupe ATLAS du CPPM proposent une thèse (déjà financée) dans le domaine de la conception micro-électronique et la caractérisation de capteurs CMOS déplétés et pixel hybrides pour de futures applications auprès de collisionneurs de particules.


Le Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) est une unité mixte de recherche relevant à la fois du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l'Université d'Aix-Marseille. Le CPPM est un acteur de premier plan pour la recherche en Physique des Particules, Astroparticules et la Cosmologie Observationnelle. Le CPPM est présent dans les plus grandes expériences en physique actuellement en cours ou en développement à travers le monde.


Le groupe ATLAS du CPPM a une longue expérience dans le développement de technologies pixels hybrides. Il prend part en ce moment au projet de jouvence du détecteur de traces central de l'expérience ATLAS (projet ITk), qui cible la phase de Haute Luminosité du Grand Collisionneur de Hadrons du CERN (projet HL-LHC), et participe aussi au développement de technologies pour de futures applications auprès de collisionneurs de particules.


Nous recherchons des candidats pour rejoindre notre équipe et s'impliquer dans le développement de capteurs CMOS et de détecteurs pixels hybrides dans un nœud de process avancé, dans le contexte de plusieurs collaborations internationales et projets.


Nous recherchons des candidats motivés qui ont des compétences ou une volonté forte d'acquérir des compétences dans les domaines suivants :


- Micro-électronique et conception de circuits.


- Procédés technologiques dans le domaine des semiconducteurs siliciums.


- Conception CMOS dans un noeud avancé.


- Outils de conception, simulation, design et vérification.


- Vérification expérimentale, conception de systèmes de test et de software d'acquisition.


- Test de prototypes complexes, acquisition et analyse de données.


Pour plus d'informations, contacter : barbero@cppm.in2p3.fr


Acte de candidature sous:

https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR7346-ANNPOR-077/Default.aspx


Mots clefs :
Physique des particules
Code :
Doctorat-2225-AT-01
Belle II
Recherche des désintégrations violant la saveur leptonique BτX B \to \tau\ell X
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Directeur de thèse :
Justine Serrano - 0491827280 - serrano@cppm.in2p3.fr
Description :

Les désintégrations violant la saveur leptonique, interdites dans le modèle standard, font partie des sondes les plus prometteuses pour la recherche de nouvelle physique. Au vue des récentes anomalies mises en évidence par l'expérience LHCb dans les tests de l'universalité leptonique dans les processus bs b\to s \ell \ell et bcν b \to c \ell \nu , l'intérêt pour les désintégrations violant la saveur leptonique faisant intervenir un lepton tau dans l'état initial ou l'état final est fortement renforcé. En particulier, plusieurs modèles de nouvelle physique prévoient des rapports d'embranchement juste au-dessus des limites expérimentales actuelles pour les canaux τϕμ \tau \to \phi\mu et BKτμ B \to K\tau\mu .

L'expérience Belle II, situé à KEK au Japon, a commencé sa prise de données en 2019, dans le but de multiplier la statistique enregistrée par son prédécesseur Belle par un facteur 50 d'ici 2031.

Grace à la propreté des collisionneurs e+e- ainsi qu'à la grande section efficace τ+τ \tau^+\tau^- , Belle II fourni un environnement privilégié pour l'étude des leptons tau. Le but de cette thèse est d'analyser les données de Belle II afin d'obtenir les meilleures limites expérimentales sur les désintégrations qui violent la saveur leptonique du type BτX B \to \tau\ell X où X est un système hadronique et \ell un electron ou un muon.

Activités :

Analyse de données, utilisation de méthodes de machine learning, participation à la prise de données, participation aux taches de service, activités de vulgarisation et dissémination.

Contexte de travail

Cette thèse aura lieu au CPPM, Marseille (https://www.cppm.in2p3.fr/web/en/index.html). Des missions à KEK pour participer aux réunions de collaboration, ainsi que des voyages plus longs pour participer à la prise de donnée, sont prévus.

Le financement de cette thèse provient de la bourse ERC obtenue par Justine Serrano.


Informations complémentaires :

La candidate / le candidat doit posséder un diplôme de Master (ou équivalent) en physique, ou devra le posséder avant la date de début de thèse.

Les candidatures doivent comprendre un CV, une lettre de motivation ainsi que le nom de trois personnes de référence pouvant fournir des lettres de recommandation.


Références:

https://arxiv.org/abs/1808.10567

https://arxiv.org/abs/1903.11517

https://arxiv.org/pdf/2103.16558.pdf

https://arxiv.org/pdf/1806.05689.pdf


Mots clefs :
Physique des particules
Code :
Doctorat-2225-BE-01
HESS-CTA
Observation of the PeVatron candidate SNR G106.3-2 with the LST1+MAGIC Cherenkov telescopes
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Directeur de thèse :
Franca Cassol & Heide Costantini - 0491827248 & 0491827257 - cassol@cppm.in2p3.fr & costant@cppm.in2p3.fr
Description :

The CTA (Cherenkov Telescope Array) is a worldwide project to construct the next generation ground based very high energy gamma ray instrument [1]-[2]. CTA will use tens of Imaging Air Cherenkov Telescopes (IACT) of three different sizes (mirror diameter of 4 m, 12 m and 23 m) deployed on two sites, one on each hemisphere (La Palma on the Canary Islands and Paranal in Chile). The observatory will detect gamma-rays with energy ranging from 20 GeV up to 300 TeV by imaging the Cherenkov light emitted from the charged particle shower produced by the interaction of the primary gamma ray in the upper atmosphere.

The unconventional capabilities of CTA will address, among others, the intriguing question of the origin of the very high energy galactic cosmic rays by the search for galactic sources capable of accelerating cosmic rays up to the PeV energies, called PeVatrons. Recently, the Supernova Remnant (SNR) G106.3-2.7 has been indicated as a highly promising PeVatron candidate [4]. In fact, G106.3-2.7 emits gamma-rays up to 500 TeV from an extended region (~0.2o) well separated from the SNR pulsar (J2229+6114) and in spatial correlation with a local molecular cloud.


The CTA observatory completion is foreseen in 2025 but the first Large-Sized Telescope (LST1) is already installed and taking data in La Palma. LST1 is placed very close to the two MAGIC telescopes [3], which are one of the presently active IACT experiments. This configuration permits to perform joint observations of the same source with the three telescopes LST1+MAGIC increasing the effective detection area and improving the energy and angular resolution, thanks to the enhanced quality reconstruction of stereoscopic data. While the LST1+MAGIC telescopes cannot reach enough sensitivity to access energies above 100 TeV, they can provide exclusive and unprecedented data for establishing the spectral morphology of this exciting PeVatron candidate in the 100 GeV-100 TeV energy region. A campaign of joint observations of G106.3-2.7 will start in 2022 and will continue in the following years.


The PhD project will be on the analysis of the data of the coming campaign, its ambitious target will be to contribute in disclosing the hadronic or leptonic nature of this promising PeVatron. In order to maximize the effective area at very high energy, G106.3-2.7 will be observed at large zenith angle (LZA), 62o-70o, which represents a challenging detection condition. The project will start with the development and verification of the joint LST1+MAGIC stereo reconstruction chain [5] at LZA, using Monte Carlo (MC) data. This MC study will aim to optimize the data reconstruction and selection in order to reach a high quality “Instrument Response Function” and sensitivity for this specific source. Real data will be then reconstructed so as to achieve both a morphological and a spectral reconstruction of the source in the 100 GeV-100 TeV energy range. Finally, the high-quality LST1-MAGIC data will be used for a multiwavelength analysis that will compare different emission models and try to disentangle the nature of the source.


The project will include the participation to the LST1+MAGIC observation campaign with stays of four weeks in the Roque de los Muchachos Observatory in La Palma.


The CPPM CTA group works since several years in the building and commissioning of the LST1 telescope and on the preparatory studies for the research of galactic PeVatrons with CTA [6][7].


Candidates should send their CV and motivation letter as well as grades (Licence, M1, M2) to cassol@cppm.in2p3.fr and costant@cppm.in2p3.fr before 10/4/2022. Applications will be selected on the base of qualifications and an oral interview.


References:

[1] Science with the Cherenkov Telescope Array: https://arxiv.org/abs/1709.07997

[2] https://www.cta-observatory.org/

[3] MAGIC Collaboration, Aleksi?, J. et al. Astropart. Phys. 72 (2016) 76–94.

[4] Z. Cao et al. Nature, 594, 33–36 (2021); M. Amenomori et al. Nature Astronomy, 5, 460–464 (2021)

[5] https://github.com/cta-observatory/magic-cta-pipe

[6] O. Angüner et al. “Cherenkov Telescope Array potential in the search for Galactic PeVatrons”, ICRC 2019

[7] G. Verna et al. “HAWC J2227+610: a potential PeVatron candidate for the CTA in the northern hemisphere”, ICRC 2021


Mots clefs :
Astroparticules
Code :
Doctorat-2225-CT-01
KM3NeT
Etude de l'oscillation des neutrinos avec KM3NeT/ORCA
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Directeur de thèse :
Description :

L'équipe Neutrino du CPPM est fortement impliquée dans le télescope à neutrinos KM3NeT/ORCA, en construction dans les abysses (-2500m) de la Méditerranée, à 40km au large de Toulon. Les premières unités de détection qui ont été déployées recueillent des données avec succès. Le détecteur est maintenant suffisamment grand pour accéder à des territoires de physique encore inexplorés.


L'étudiant contribuera à l'analyse des données pour la mesure des paramètres atmosphériques et tentera la première détermination de l'ordre de masse des neutrinos.


Activités : Analyse des données, développement de techniques d'apprentissage automatique, prise de données, construction du détecteur, sensibilisation.


Mots clefs :
Astroparticules
Code :
Doctorat-2225-KM-01
Renoir
Modélisation de la réponse instrumentale du NISP
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Directeur de thèse :
William Gillard & Escoffier Stephanie - gillard@cppm.in2p3.fr
Description :

Euclid est une mission spatiale de classe M du programme de Cosmic Vision de l'ESA qui a été sélectionnée en 2011 par l'ESA pour un lancement prévu en 2022. La mission Euclid est conçue pour cartographier l'Univers observable afin de comprendre les origines et la nature de l'accélération de l'expansion de l'Univers découverte en 1998. Pour ce faire, la mission Euclid est optimisée pour étudier la nature de l'énergie noire, de la matière noire et de la gravité à partir de la mesure de deux sondes cosmologiques indépendantes : le cisaillement cosmique au travers des mesure de cisaillement gravitationnelle de faible amplitude et au travers de la mesure du spectre de puissance de la matière tracé par la distribution des. Ces mesures sont effectuées par deux instruments indépendants : un imageur visible (VIS) optimisé pour les mesures de la lentille gravitationnelle faible et un spectrophotomètre travaillant dans proche (NISP) dédié aux mesures du redshift des galaxies. Un des avantages du NISP est de faire de la spectroscopie sans fente qui lui permet de mesurer le redshift de millier de galaxies sur un seul champ d'une taille angulaire comparable à la taille angulaire apparente de la lune. L'inconvénient de la spectroscopie sans fente est qu'elle induit une contamination des spectres (contamination entre sources voisines ainsi qu'auto contamination de la source étendue) et une bonne connaissance de l'instrument est nécessaire pour obtenir une extraction optimale des spectres observés.


Pour atteindre cette extraction optimale et atteindre l'objectif scientifique, l'étalonnage spectroscopique du NISP est une étape importante pour la réduction des données. En outre, il ne faut pas négliger le fait que l'exactitude de la réponse instrumentale affecte fortement la précision et le biais des résultats scientifiques. L'étalonnage spectroscopique du NISP est actuellement réalisé par à un ensemble de fonctions paramétriques, comme des polynômes, qui sont déconnectées des propriétés physiques de l'instrument. Une conséquence principale de l'utilisation de fonctions paramétriques est que leurs paramètres sont souvent fortement corrélés entre eux et, dans la plupart des cas, ils montrent des dégénérescences entre plusieurs propriétés instrumentales. De plus, toute variation des propriétés physiques de l'instrument (comme par exemple les contraintes mécaniques induites par la variation thermique) nécessite de réaliser un nouvel étalonnage de la fonction paramétrique. Cela ne peut pas être fait si facilement avec le NISP car cet instrument ne transporte pas de source d'étalonnage en son bord.


Dans notre équipe, composée du 'Instrument Scientist' du NISP, ancien responsable de l'étalonnage spectroscopique du NISP, nous visons à modéliser la réponse de l'instrument en fonction des paramètres physiques de l'instrument lui-même, ayant pour objectifs de fournir un outil d'étalonnage plus précis. De plus, le développement d'un modèle d'instrument ouvre la voie à la prédiction du comportement de l'instrument et à une étude plus approfondie des systématiques instrumentales, permettant de répondre à l'un des projets clés d'Euclid/NISP qui vise à prédire et à surveiller les performances scientifiques de l'instrument tout au long de sa durée de vie. Il ouvre également la possibilité d'utiliser le modèle d'instrument lui-même dans le traitement des données au moyen d'une approche de modélisation avancée. Les objectifs de cette thèse seront de participer au développement d'un modèle pour la réponse instrumentale du NISP. Ce sujet se focalise sur les propriétés optiques de l'instrument NISP dans le but de construire un modèle physique pour la dispersion spectrale du NISP


Le travail de thèse consistera donc à analyser l'ensemble des données collectées par l'instrument NISP lors des différentes campagnes d'essais qui ont été mené au sol afin d'identifier les propriétés physiques importantes pour la spectroscopie qui permettront de modéliser la réponse spectrale de l'instrument. Une fois le modèle réalisé et validé avec des mesures au sol et une simulation, il sera utilisé par les candidats pour obtenir un étalonnage de l'instrument pour les données de vol. Tout au long de sa thèse, le candidat explorera la possibilité d'utiliser le modèle qu'il aurait développé pour effectuer une extraction spectrale optimale et en vue d'augmenter la précision des mesures de redshift.


Ce sujet de thèse a obtenu un financement CNES, sous la référence 2022-106. Les candidats devront déposer leur dossiers de candidature au CNES entre le 10 janvier et et le 31 mars 2022 (https://recrutement.cnes.fr/fr/annonces). Pour toutes candidature, les candidats devront également prendre contact avec le responsable du sujet de thèse en lui joignant un CV accompagné d'une lettre de motivation et du dernier relevé de note (celui de l'année précédente ainsi que celui du semestre actuel, si disponible).


Mots clefs :
Instrumentation
Code :
Doctorat-2225-RE-02
Tester la relativité générale en mesurant le taux de croissance des structures avec les observations de supernovas de Rubin/LSST
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Directeur de thèse :
Dominique Fouchez - 0491827649 - fouchez@cppm.in2p3.fr
Description :

Vingt ans après la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers par des mesures de supernova, la sonde supernova reste le moyen le plus précis de mesurer les paramètres de cette période récente de l'histoire de notre univers dominée par ce qu'on appelle l'énergie noire.


Les mesures de précision qui pourront être effectuées par la sonde supernova seront un élément crucial qui, en combinaison avec d'autres sondes (LSS, lentilles faibles, CMB, etc.), permettra d'établir des contraintes fortes sur la nature de l'énergie noire et d'explorer des déviations possibles par rapport à la relativité générale. Cela sera rendu possible grâce aux observations exceptionnelles de supernovas que fournira le LSST, avec une combinaison de statistiques énormes et une précision d'étalonnage extrême.


L'observatoire Vera Rubin termine sa construction en 2022 et sera mis en service en 2023. Le Large Survey of Space and Time (LSST) démarrera à plein régime au début de 2024, grâce à son télescope de 8,4 mètres équipé d'une caméra de 3,2 milliards de pixels, la plus puissante jamais construite.

Ce télescope prendra une photo de la moitié du ciel toutes les trois nuits pendant dix ans. Ce relevé permettra de mesurer des milliards de galaxies avec une grande précision et de suivre la variation dans le temps de tous les objets transitoires. Avec de nombreuses autres études astrophysiques, ce sera une machine très puissante pour déterminer les paramètres cosmologiques à l'aide de nombreuses sondes différentes et, en particulier, elle imposera de fortes contraintes sur la nature de l'énergie noire. Le projet LSST vise à découvrir jusqu'à un demi-million de supernovae, dont beaucoup pourront être utilisées pour sonder la cosmologie. Avec une amélioration de deux ordres de grandeur des statistiques par rapport à l'ensemble des données actuelles, cela permettra de tester avec précision les paramètres de l'énergie noire, de nouveaux tests de la relativité générale et imposera également de nouvelles contraintes sur l'isotropie de l'univers.


Dans cette thèse, nous proposons de préparer et de participer à la première analyse des données de supernovas de LSST en mettant l'accent sur la mesure du taux de croissance des structures. La préparation sera effectuée en travaillant sur la mesure photométrique précise et la sélection photométrique des supernovas de type Ia ainsi que leur lien avec les propriétés de leur galaxie hôte. Ces deux points et les effets de sélection sont parmi les plus importantes sources d'erreurs systématiques et tout travail pour réduire et atténuer ces sources d'erreurs aura un impact significatif sur la mesure finale.


Le groupe LSST du CPPM est déjà engagé dans des travaux de photométrie de précision pour LSST avec une implication directe dans la validation des algorithmes au sein de DESC/LSST [1][2][3] et a proposé une nouvelle méthode d'apprentissage profond pour améliorer l'identification photométrique des supernovae [4] et des redshifts photométriques [5]. Le doctorant travaillera dans ce cadre en appliquant un pipeline d'analyse complet construit avec ces outils, qu'il contribuera à améliorer, aux données précurseurs actuellement disponibles comme HSC pour valider son travail, et aura ensuite accès aux premières images LSST et aux premières détections de supernova pour participer à la première analyse du jeu de données de supernova LSST.


Le groupe de cosmologie du CPPM est également impliqué dans les enquêtes ZTF, DESI et Euclid et collabore avec des théoriciens pour étudier des modèles cosmologiques alternatifs, de sorte que des extensions du travail des doctorants peuvent être trouvées en combinant les données avec ces autres enquêtes et/ou en testant une nouvelle cosmologie grâce à ces nouvelles mesures de données de supernova.


[1] https://www.lsst.org/content/lsst-science-drivers-reference-design-and-anticipated-data-products

[2] https://arxiv.org/abs/1211.0310

[3] https://www.lsst.org/about/dm

[4] https://arxiv.org/abs/1901.01298

[5] https://arxiv.org/abs/1806.06607


Mots clefs :
Cosmologie observationnelle
Code :
Doctorat-2225-RE-03
Contraintes de l'énergie sombre avec l'effet ISW dans la mission Euclid
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Directeur de thèse :
Stéphanie Escoffier - 04 91 82 76 64 - escoffier@cppm.in2p3.fr
Description :

Les différentes observations de l'Univers indiquent depuis une vingtaine d'années que l'expansion de l'Univers s'accélère. Le modèle standard de la cosmologie, connu sous le nom de modèle LCDM, décrit l'Univers comme étant composé de 27% de matière noire et de 68% d'énergie noire. Comprendre la nature de ces deux composantes énergétiques reste l'un des plus grands défis de la physique contemporaine. Les relevés de galaxies de nouvelle génération, comme Euclid ou DESI, permettront de mesurer plusieurs dizaines de millions de spectres de galaxies dans la prochaine décennie et de resserrer les contraintes sur le modèle cosmologique, ou de sonder ses alternatives comme les modèles de gravité modifiée.


Les outils les plus prometteurs pour contraindre les propriétés de l'énergie noire et de la gravité sont basés sur l'observation de grandes structures dans l'Univers. La structure de l'Univers révèle également la présence de grandes régions sous-denses, entourées de filaments de matière. Ces vides cosmiques, qui occupent près de 80% du volume de l'Univers, contiennent très peu de matière, et constituent donc un laboratoire idéal pour tester des scénarios d'énergie noire.


Le sujet de la thèse est d'extraire le signal intégré de Sachs-Wolfe (ISW) par corrélation croisée des vides cosmiques avec le fond diffus cosmologique (CMB). En effet, l'évolution temporelle des potentiels gravitationnels imprime des anisotropies secondaires dans le CMB, en plus des anisotropies primordiales du CMB générées près de la dernière surface de diffusion. Ces anisotropies supplémentaires sont causées par les interactions gravitationnelles des photons du CMB avec la structure cosmique à grande échelle en expansion. Le signal ISW est difficile à mesurer car il est très faible par rapport aux photons primordiaux du CMB. Cependant, la signature de l'effet ISW peut être observée comme un signal non nul dans la corrélation croisée entre la distribution des traceurs d'avant-plan de la matière noire (tels que les galaxies) et la température du CMB, fournissant une sonde directe de l'expansion tardive de l'Univers.

Des travaux récents (Kovacs 2021) ont montré que l'amplitude du signal ISW présente un excès par rapport aux attentes du modèle standard LCDM, au niveau 3 sigma, en particulier lorsque l'étude est appliquée à des superstructures telles que les supervoïdes.


Le projet de thèse se concentre sur l'effet ISW et la corrélation croisée entre le CMB et les vides cosmiques. Le travail de l'étudiant consistera à construire les catalogues de vides à partir des catalogues de galaxies, à développer des estimateurs et des likelihood associés à l'effet ISW et à quantifier l'impact de l'effet ISW sur les paramètres d'énergie noire et de gravité modifiée.


Le CPPM est impliqué dans les deux projets DESI et Euclid, tous deux dédiés à la mesure des paramètres cosmologiques pour contraindre l'énergie sombre et tester les modèles de gravité modifiée. DESI est un relevé de galaxies qui a débuté en 2021 pour 6 ans et qui observera près de 40 millions de spectres de galaxies jusqu'à un redshift de 3,5. La mission Euclid a été sélectionnée par l'Agence spatiale européenne (ESA) en 2011 et sera lancée en 2023 pour sonder l'Univers sur une période de 6 ans. Ces données révolutionneront notre capacité à cartographier l'Univers et à mieux comprendre la nature de l'énergie noire ou à mettre en défaut la relativité générale (GR) d'Einstein.


Il faut appliquer sur le site du CNES:

https://recrutement.cnes.fr/fr/annonce/1498789-175-testing-dark-energy-with-the-isw-effect-in-the-euclid-mission-13009-marseille


Un financement CNES/CNRS peut etre obtenu pour cette thèse.


Mots clefs :
Cosmologie observationnelle
Code :
Doctorat-2225-RE-01
imXgam
Acquisition de données de la matrice d'imagerie à temps-de-vol pour l'imagerie des rayons gamma prompts en protonthérapie
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Directeur de thèse :
Christian Morel - +33 491 82 76 73 - morel@cppm.in2p3.fr
Description :

L'équipe de recherche imXgam conduit des activités de recherche interdisciplinaire pour les applications d'imagerie des rayonnements ionisants dans le champ de la santé et de l'énergie. Elle participe au projet TIARA (Time-of-flight Imaging Array), dont l'objectif est de réduire les incertitudes liées au parcours des protons lors de traitements par protonthérapie grâce au développement d'un détecteur pour l'imagerie par temps-de-vol des rayons gammas prompts (GP) créés lors de l'irradiation.


La précision de la protonthérapie est aujourd'hui limitée par les incertitudes liées au parcours des protons, qui résultent de la composition des tissus du patient, des mouvements physiologiques ou des modifications transitoires de l'anatomie, et qui conduisent à utiliser de marges de sécurité importantes (jusqu'à 1 cm) pour éviter l'irradiation des tissus sains. L'imagerie des GP a pour but de permettre de contrôler en temps réel le traitement de la tumeur [1]. Pour exploiter pleinement son potentiel, un détecteur innovant de contrôle des traitements en temps réel, basé sur une imagerie des GP par temps-de-vol avec une résolution temporelle de 100 ps est proposé [2]. Ce détecteur consiste en un ensemble de convertisseurs Tcherenkov en fluorure de plomb d'environ 1 cm3 chacun entourant le volume irradié lus en coïncidence avec un moniteur de faisceau. Le principe consiste à mesurer précisément (à mieux que 100 ps) la différence de temps entre le temps de passage des protons dans le moniteur faisceau basé sur un détecteur en diamant et le temps d'arrivée des GP dans les convertisseur Tcherenkov, qui correspond au temps-de-vol du proton entre son passage dans le moniteur faisceau jusqu'à son interaction dans les tissus suivi du temps de vol du GP émis lors de cette interaction jusqu'à sa détection par TIARA. Cette différence de temps, connaissant la position des détecteurs, contraint les coordonnés du point d'émission des GP, ce qui permet une reconstruction 3D du parcours des protons en temps réel avec une précision millimétrique [3].


Un premier prototype constitué d'un moniteur faisceau et de 7 détecteurs en fluorure de plomb (il y en aura 30 à terme) est en développement dans le cadre d'une collaboration entre le LPSC (Grenoble), le CPPM (Marseille) et le CAL (Nice) et devrait permettre de détecter un décalage du parcours des protons d'environ 2 mm à 2 sigma pour des paquets de 108 protons. Un SiPM sera couplé à chaque détecteur pour détecter les photons de lumière Tcherenkov générés lors de l'interaction des GP dans le fluorure de plomb. L'ensemble des SiPM seront lus par la carte DAQTemp développée au CPPM. Cette carte est dotée d'un FPGA Intel Arria 10, de circuits ASIC pour la lecture des SiPM et d'un système d'horloge d'une précision de 100 fs. Le but de la thèse est de mettre en oeuvre le système d'acquisition de données de TIARA en développant le firmware et le software de la carte DAQTemp pour caractériser la résolution temporelle de la détection des photons de lumière Tcherenkov sur la ligne de faisceau de l'Institut méditerranéen de protonthérapie du CAL à Nice. Ces développements utiliseront principalement les langages VHDL, Python et C++.


Les candidats sont invités à prendre contact avec le responsable du sujet de thèse en lui joignant un CV accompagné d'une lettre de motivation et des derniers relevés de notes (celui de l'année précédente ainsi que celui du semestre actuel, si disponible).


[1] J Krimmer et al., Prompt-gamma monitoring in hadrontherapy: A review, Nucl. Instrum. Methods A 878 (2018) 58-73

[2] S. Marcatili et al., Ultra-fast prompt gamma detection in single proton counting regime for range monitoring in particle therapy, Phys. Med. Biol. 65 (2020) 45033

[3] M. Jacquet et al., A time-of-flight-based reconstruction for real-time prompt-gamma imaging in protontherapy, Phys. Med. Biol. 66 (2021) 135003


Mots clefs :
Imagerie médicale
Code :
Doctorat-2225-IM-01