Simulation d'un détecteur CdTe:CI de rayonnement X en mode comptage à fort flux pour la radiothérapie et la tomographie

par Olivier Alirol

Thèse de doctorat en Électronique, électrotechnique, automatique

Sous la direction de Christian Gontrand.


  • Résumé

    L'utilisation d'un détecteur semi-conducteur CdTe:CI pour une mesure en comptage à un fort flux de photons X. Est envisageable. Toutefois, pour des flux supérieurs à 108 photons. S-1. Mm-2, on observe une instabilité temporelle des mesures à cause de l'apparition d'une charge d'espace dans le matériau. Par ailleurs, cette charge d'espace a aussi un impact sur la forme de l'image 20 en comptage par modification de la courbure des lignes de champ. Les travaux de cette thèse ont porté sur la simulation de la chaine de mesure, de l'interaction rayonnement matière du photon X dans le semi-conducteur à la réponse en comptage de l'électronique de traitement. Pour cela, le principal obstacle a été la modélisation dynamique de la charge d'espace et nous avons concentré nos efforts sur ce point particulier. Il est apparu que la connaissance précise des niveaux pièges dans le détecteur était inenvisageable. Aussi, pour contourner cette difficulté, plutôt que de modéliser le champ électrique, nous l'avons mesuré par effet Pockels. Pour cela, nous avons mis au point un banc expérimental capable de mesurer de façon dynamique le champ électrique dans un détecteur soumis à un fort rayonnement X. Par ailleurs, nous avons couplés cette mesure de champ à la mesure en comptage ce qui nous a permis de relier les deux. Nous avons validés notre simulation de la chaîne d'acquisition en trois points : le champ électrique, les signaux dus à l'interaction des photons X et mesurés aux électrodes et la réponse en comptage. Ainsi, nos travaux ont abouti à mises au point et à la validation de deux outils utiles pour la compréhension des phénomènes liés à l'apparition d'une charge d'espace. Le premier outil est notre banc de mesure du champ électrique par effet Pockels qui nous permet de connaître l'amplitude du champ en tout point à chaque Instant. Et le second outil est noir simulation complète d'un détecteur CdTe:CI en mode comptage à fort flux, qui va de l'interaction rayonnement-matière jus.

  • Titre traduit

    = Simulation of an X-ray CdTe:CL detector in counting mode at high flows for radiography and tomography


  • Résumé

    The use of a semiconductor detector CdTe: Cl for a counting measure of a strong X-photon flux is possible. However, for flows in excess of one hundred million photons per second per square millimeter, we observe a temporal instability in the measures because of the appearance of a space charge in the material. Moreover, this space charge also has an impact on the shape of the 20 image count by changing the curvature of the field lines. The work of this thesis focused on the simulation of the measurement chain, from the Interaction of the photon radiation field X in the semiconductor to the response of the counting electronics. For this, the main obstacle has been the dynamic modeling of space charge and we concentrated our efforts on this particular point. Lt is apparent that the precise knowledge of trap levels in the detector was unthinkable. Soto overcome this difficulty, rather than modeling the electric field , we have measured it by Pockels effect. For this. We developed an experimental bench capable of measuring a dynamic electrical field in a detector during astron X-rays irradiation. Ln addition, we have coupled the measure of field at the counting measure to allow us to connect the two. We validated our simulation of the acquisition of three points: the electric field, the signals due to the interaction of X-rays and measured at the electrodes and the counting response. Thus, our work has resulted in the development and the validation of Iwo tools, useful for understanding the phenomena related to the appearance of a space charge. The first tool is our bench measuring electric field Pockels effect. It allows us to know the amplitude of the field at any point at any moment. And the second tool is our complete simulation of a CdT detector Cl incounting mode with high flows, ranging from the interaction radiation-matter to the response count. We were able to show that space charge is the origin of temporal and spatial instabilities of the measure count.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chaque chapitre

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3632)
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