Doctorant en physique appliquée et ingénierie physique (H/F)

Sujet de thèse :
Identification de particules à haute résolution spatiale et à faible consommation de matériaux (PHILM)

Le projet PHILM vise à développer une technologie inovante de détecteurs de trajectographie dotés de capacités d’identification de particules (PID), destinée à la fois aux expériences de physique hadronique à haute énergie et aux applications utilisant des ions de basse énergie, telles que la planification des traitements en hadronthérapie avec des particules chargées (PT) et la radioprotection spatiale (RPS), notamment dans le cadre du projet FOOT. Ces applications nécessitent des capteurs hautement pixelisés permettant une reconstruction précise des trajectoires ainsi que des mesures de perte d’énergie sur une large dynamique de signal, tout en maintenant un faible budget matière afin de limiter la diffusion multiple. Le détecteur devra être capable de traiter des signaux en charge ou de temps au-dessus du seuil (ToT) sur plusieurs ordres de grandeur, afin de couvrir des dépôts en énergie allant des particules au minimum d’ionisation (MIP) jusqu’aux ions lourds (par exemple Fe). Par ailleurs, une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde est indispensable pour le rejet du bruit de fond dans les expériences de haute énergie ainsi que pour la tomographie proton ou carbone rapide, permettant de réduire le temps d’acquisition des patients. La combinaison des mesures de perte d’énergie et de temps de vol est particulièrement pertinente pour l’identification des trajectoires des particules dans les expériences mesurant les sections efficaces de fragmentation pour les applications en PT et RPS.
Cette thèse a plus pour objectif la conception et la caractérisation d’un capteur basé sur la technologie MAPS en technologie Tower Jazz 180 nm, avec une amélioration des performances d’identification de particules grâce à un codage du signal sur 12 bits, tout en conservant une taille de pixel modérée (≲ 50 µm). Le capteur comportera une surface sensible d’environ 1 cm² ainsi qu’une géométrie potentiellement extensible à la taille d’un réticule (~6 cm²), afin de répondre aux besoins des applications en physique des hautes énergies, en hadronthérapie et en radioprotection spatiale. Le doctorant contribuera à la conception de l’architecture de lecture, à l’intégration d’une mesure temporelle précise ainsi qu’au développement du système de contrôle FPGA pour l’exploitation multi-capteurs. Le détecteur sera validé lors de campagnes expérimentales sur les installations CNAO, Cyrcé et BTF, où ses performances seront évaluées en termes de résolution en trajectographie, mesure de perte d’énergie, précision temporelle et efficacité d’identification des particules.
Ce projet de doctorat est financé dans le cadre du programme européen Horizon Europe (H2030).

Contexte :
Ce doctorat sera rattaché à l'« Ecole Doctorale de Physique et Chimie Physique » de l’Université de Strasbourg (ED182).

Le
Voir plus sur le site emploi.cnrs.fr...