Offre de Thèse - Nouveaux détecteurs de radiations (Laboratoire Hubert Curien/CNES)
Lieu de travail : Laboratoire Hubert Curien
Profil recherché: Titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou master en électronique/optoélectronique (spécialité dans les chaines de détection faible bruit serait un plus)
Mission: Les travaux de thèse porteront sur les nouvelles technologies de détecteurs optiques susceptibles d’améliorer nos moniteurs de radiation pour l’environnement spatial : spectromètres et dosimètres. Le travail du doctorant sera séparé selon deux axes principaux de recherche regroupés autour de la détection de radiations grâce aux nouveaux composants optiques tels que les SPADs et SiPM.
1/ Dosimétrie fibrée par radioluminescence Depuis plusieurs années le CNES développe, en partenariat avec le laboratoire Hubert Curien et iXblue, un dosimètre basé sur le phénomène de RIA (Radiation Induced Attenuation) Une nouvelle méthode de détection active, plus performante et particulièrement adaptée à la mesure de faibles débits de dose, consiste à mesurer la RIL (Radiation Induced Luminescence) d’autres types de fibres radiosensibles exposées à des particules ionisantes. La plupart des essais ont été réalisés en utilisant des tubes photomultiplicateurs (PMTs) pour la détection de la radioluminescence. Pour des applications spatiales, des solutions à base de SPADS (Single Photon Avalanche Diode) ou SiPM (Silicon PhotoMultiplier) sont envisagées pour une détection optimisée. En particulier, ces composants pourraient remplacer avantageusement les PMTs. Le premier objectif de la these sera donc d’évaluer la possibilité d’utiliser ces composants en environnement spatial pour la mesure de dose. L’expertise et les moyens de TRAD nous permettront de sélectionner puis tester les composants les plus adaptés pour la mesure RIL. La seconde tâche consistera au dimensionnement de la chaine de détection RIL en fonction des propriétés du signal de radio luminescence. L’utilisation de photodiodes à avalanche sur fibres optiques implique plusieurs problématiques de couplages optoélectroniques. Afin de concevoir une chaine de de détection complète adaptée à la mesure de TID il sera également nécessaire de concevoir un circuit électronique capable de ne pas saturer lors des forts débits de dose tout en conservant une sensibilité sur les variations aux plus grandes échelles de temps.
2/ Détection de particules chargées Certaines publications dans le domaine de la détection de particules ont étudié de près le potentiel des SPAD à agir en tant que détecteurs de particules chargées.
Par rapport à nos méthodes classiques de détection, le SPAD peut apporter un intérêt sur deux tableaux:
- Un rapport signal à bruit très bon
- Temps très rapide de commutation (100ps), permet d'éviter les phénomènes de saturation.
Cependant, il y a certains inconvénients à cette technologie, que le doctorant devra appréhender :
- Assez sensible à la température.
- Phénomènes de 'dark counts'.
Le premier objectif sera donc de caractériser le comportement des SPAD à différentes températures sous différentes sources. L’expertise de TRAD, tant du Service Ingénierie que Test, et éventuellement ses moyens pourront être mises à disposition dans le cadre de cette thèse.
Le second objectif sera le traitement des données pour identifier une méthode et un point de fonctionnement permettant de dissocier les phénomènes de dark count et des particules interagissant avec le composant.
Directeur de thèse: Sylvain Girard sylvain.girard @ univ-st-etienne.fr
Postuler sur le site du CNES: https://recrutement.cnes.fr/fr/annonce/2039273-23-105-nouveaux-detecteurs-de-radiations-42000-saint-etienne