2 sujets IRFU

Dernière mise à jour : 20-04-2021


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• Neutronique

 

Imagerie neutronique et beta avec des détecteurs Micromegas à lecture optique

SL-DRF-21-0319

Domaine de recherche : Neutronique
Laboratoire d'accueil :

Département d’Electronique, des Détecteurs et d’Informatique pour la physique (DEDIP)

DÉtecteurs: PHYsique et Simulation (DEPHYS)

Saclay

Contact :

Thomas PAPAEVANGELOU

Esther FERRER RIBAS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Thomas PAPAEVANGELOU
CEA - DRF/IRFU/DEDIP/DEPHYS

01 69 08 2648

Directeur de thèse :

Esther FERRER RIBAS
CEA - DRF/IRFU/DEDIP/DEPHYS

0169083852

Page perso : http://irfu.cea.fr/Pisp/esther.ferrer-ribas/

Labo : http://irfu.cea.fr/dedip/index.php

Recent developments have shown that coupling a Micromegas gaseous detector on a glass substrate with a transparent anode and a CCD camera enable the optical readout of Micromegas detectors with an impressive spatial resolution showing that the glass Micromegas detector is well-suited for imaging. This feasibility test has been effectuated with low-X-ray photons permitting energy resolved imaging. This test opens the way to different applications. Here we will focus, on one hand, on neutron imaging for non-destructive examination of highly gamma-ray emitting objects, such as fresh irradiated nuclear fuel or radioactive waste and on the other hand, we would like to develop a beta imager at the cell level in the field of anticancerous drug studies.

Both applications require gas simulations to optimize light yields, optimization of the camera operation mode and design of the detectors in view of the specific constraints of reactor dismantling and medical applications: spatial resolution and strong gamma suppression for neutron imaging and precise rate and energy spectrum measurements for the beta. The image acquisition will be optimized for each case and dedicated processing algorithms will be developed.

Technologies d’imagerie modernes pour la neutronographie

SL-DRF-21-0860

Domaine de recherche : Neutronique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Frédéric OTT

Antoine DROUART

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Frédéric OTT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/NFMQ

01 69 08 61 21

Directeur de thèse :

Antoine DROUART
CEA - DSM/IRFU/DPhN/LENA

01 69 08 73 52

La neutronographie, ou radiographie neutronique, consiste à réaliser une image 2D d’un objet traversé par un flux de neutrons en mesurant les différences d’absorption et de diffusion de ces particules lors de la traversée des matériaux. C’est un contrôle non-destructif et ces images possèdent des caractéristiques extrêmement intéressantes, très différentes de celles obtenus par radiographie X. En effet, les neutrons, essentiellement sensibles à l’interaction nucléaire, sont affectés par les éléments chimiques légers (hydrogène), présents notamment dans les matières organiques, alors que les éléments plus lourds, comme les métaux, leur sont transparents. Ainsi la neutronographie trouve-t-elle des applications uniques en science des matériaux, en ingénierie, en archéologie ou dans l’étude d’œuvres d’art.

Jusqu’à présent, les neutrons étaient produits par des réacteurs nucléaires de recherche, mais ces installations, anciennes, sont en fin de vie, tel le réacteur Orphée, à Saclay, qui a fermé en 2019. De sources alternatives sont en cours de développement, basées sur les neutrons émis lors de réactions nucléaires produites par un faisceau de particules (par exemple des protons) accélérées, comme le projet SONATE. Ces nouvelles installations sont moins chères et plus souples que les réacteurs nucléaires, mais fournissent des flux de neutrons moins élevés. Pour éviter des temps de mesures trop longs, il est nécessaire d’employer des technologies d’imagerie plus sensibles que les films argentiques traditionnels. L’objectif de cette thèse et de qualifier différentes technologies modernes d’imagerie et de les optimiser pour la neutronographie industrielle. Différentes technologies de détecteurs sont possibles : détecteurs basée sur des galettes à micro-canaux, ou détecteurs basées sur des films scintillants couplés à des caméras CCD. L’analyse des signaux issus de ces détecteurs peut également être optimisée, et on pourra étudier le mode « événement par événement » pour améliorer la sélectivité et la résolution des images. Enfin ou pourra également employer un post-traitement de l’image, basé sur des algorithmes de réduction de bruit et de super-résolution, qui pourront faire appel à des méthodes avancées de machine learning pour la reconstruction d’image, permettant potentiellement un gain de qualité de reconstruction ainsi qu’une analyse rapide.

 

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