PNAM Physique Nucléaire et Applications médicales - 21/03/2022 LPSC Grenoble
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Physique Nucléaire et Applications médicales PNAM 21/03/2022 LPSC Grenoble
14 membres en mars 2021 2 DR, 1CR, 3 MCF, 1 IR, 2 postdoc, 5 doctorants Maître de conférence Université Grenoble Alpes (UGA) Directeur de Recherches Chargée de Recherches Directrice de Recherches Ingénieure de Recherches Maître de conférence Université Grenoble Alpes Maîtresse de conférence Université Grenoble Alpes + 2 stagiaires Adélie Andrée et Guillaume Liechti , Master de Physique Médicale et Radioprotection de l’Homme et de l’Environnement (PMRHE) de l’UGA + 2 visiteurs JF Adam Maître de conférence Université Grenoble Alpes équipe STROBE INSERM Responsable M2 PMRHE Fabien Lafont CDD ingénieur (IRT NanoElec) ESRF sur activité DIAMANT
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
Monitorage faisceau en hadronthérapie Détection gamma prompts Tumeur Faisceau d’ions Bragg peak Tissus sains Geant4 Simulation Ions carbone @95 MeV/u sur PMMA Distribution en temps de vol Mauro Testa, Thèse, Univ. Lyon, 2010 Autres particules Bragg peak Gamma prompts => Gamma sélection par technique de temps de vol (ToF)
Monitorage faisceau en hadronthérapie Détection gamma prompts gamma detector vs beam monitor => prompt gamma selection Prompt gamma detector Tumeur Faisceau d’ions Beam monitor Tissus sains Moniteur faisceau : Projets : CLaRyS-UFT (INCA 2017-2021) Réduction du bruit de fond TIARA (INCA 2020-2023+ ERC 2022-2027) CLaRyS (MP IN2P3) Marquage en temps et en Peak Integral (thèse P. Everaere Labex PRIMES 2020-2023) position du faisceau incident
Moniteurs faisceaux en hadronthérapie Les détecteurs diamants
Contexte : développements diamants - activités multidisciplinaires Physique des particules Physique Médicale Physique nucléaire • Monitorage faisceau (LHC, KEK,J-PARC) • Monitorage faisceau en radiothérapies • Particules alpha, neutron, particules à faible parcours • Inner tracking detectors Position Grands dépôts d’énergie sur faible distance Très hautes fluences Etiquetage temporel ~qq µm Opérationnels sur longue durée Comptage Identification avec Grande sensibilité: détection de → la charge, Minimum Ionising Particle (MIP) → la masse, ANR MONODIAM(2012-2017)JM Brom IPHC → l’énergie cinétique Collaboration RD42 CERN Développement de détecteurs diamants innovants : Croissance diamant + implantation d’ions + développements en électronique (fast preamplifier, QDC, TDC, ASIC et discrète) + assemblage détecteurs + accès aux facilités d’irradiation Croissance diamant CVD , dopage, Métallisation diamant, assemblage Evaluation des performances des Développements en électronique caractérisation de détecteurs détecteurs sous faisceaux Preamplificateurs rapides et TDC QDC Utilisation comme chambre d’ionisation solide Métallisation pleine PN junction ou par pistes KEK – LPSC NANOFAB Néel LPSC J-F Muraz Journées détecteurs electron Beam Induced Current 31 Mai – 1er Juin IJClab R&T DIAMASIC voir talk F. Rarbi LPSC –LPC Caen LPSC-SUBATECH ARRONAX NIMS -AIST- Institut Néel – LSPM-DiamFab https://indico.in2p3.fr/event/22321/ Electronique FE (discrète & ASIC CMOS 130 nm) + système ACQ
Hodoscope CLARYS-UFT 2017-2021 à fibres INCA 250 k€ LPSC Mattia Fontana, Thèse, CLARYS : Hodoscope à fibres scintillantes Ip2i Lyon Univ. Lyon (2018) D. Dauvergne (porteur) • ~ 1 → filtration bruit de fond ML Gallin-Martel • Photomultiplicateurs (512 voies) S. Curtoni (doctorant 2017-2020) • Surface sensible : 12.8 × 12.8 cm² J. Livingstone (post doctorante) S. Marcatili CLARYS-UFT LPSC : Hodoscope diamant • ~ 100 → filtration bruit de fond CLaRyS-UFT Collaboration IN2P3 • 1er proto 40 voies Radiographie protons • Surface sensible : 1 cm² à 4 cm2 par temps de vol Coups IP2I Lyon (E. Testa) (simulations) Protons 68 MeV ARRONAX Strip X vs Strip Y Juillet 2021 CREATIS (J-M Letang) Etude systématique du bruit pour un système CPPM Marseille (Ch Morel) 159 ps TOF- proton CT en fonction de la résolution en mesure de vitesse Hodoscope diamant Temps (ps)
Publis + confs CLARYS UFT (depuis 2021) 1. “Performance of CVD diamond detectors for single ion beam-tagging applications in hadrontherapy monitoring” S. Curtoni, M-L. Gallin-Martel, L. Abbassi, A. Bes, G. Bosson, J. Collot, T. Crozes, D. Dauvergne, W. De Nolf, P. Everaere, L. Gallin-Martel, A. Ghimouz, F. Haddadd, J-Y. Hostachy, C. Koumeir, A. Lacoste, S. Marcatili, V. Métivier, J. Morse, J-F. Motte, J-F. Muraz, F. Poirier, F. E. Rarbi, O. Rossetto, M. Salomé, N. Servagent, E. Testa, M. Yamouni, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research A 1015 (2021) 165757, arXiv:2105.05053v1 [physics.ins-det], https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165757 2. “Energy−adaptive calculation of the most likely path in proton CT” Nils Krah, Denis Dauvergne, Jean Michel Létang, Simon Rit, Etienne Testa, Physics in Medicine and Biology 2021, 66 (20NT02), pp.1−6. https://doi.org/10.1088/1361−6560/ac2999t hal−03353954t 3. “Relative stopping power precision in time-of-flight proton CT” Nils Krah, Denis Dauvergne, Jean Michel Létang, Simon Rit, Etienne Testa, Soumis à Physics in Medicine and Biology http://arxiv.org/abs/2112.11575
Moniteurs faisceaux en thérapie Flash I. ANR DIAMMONI (détecteur diamant) II. Le projet IDORA
Vers des thérapies Flash dans le traitement du cancer : les nouveaux enjeux pour le monitorage faisceau 1 Gy = 1 J/kg Favaudon et al (2015) https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/ S1278321815001201?via%3Dihub Vozeninet al., Clin Cancer Res 25 (2019) 35 http://dx.doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-17-3375 Flash therapie vs conventionnelle = très hauts débits de dose sur des temps très courts ⇒ Tenue aux radiations Projets : DIAMMONI (ANR 2020-2024) ⇒ Grande capacité de comptage et de collecte de charges sans saturation IDORA ⇒ Marquage en temps - trains de pulses
ANR DIAMMONI et R&T DIAMTECH (IN2P3) Physique Médicale Moniteur faisceau diamant à forte dynamique applicable en radiolyse pulsée • Monitorage faisceau en radiothérapies (protons, alphas) et en irradiation « flash » (position/étiquetage temporel/comptage ) ⇒ ANR DIAMMONI (2020-2024) 295 k€ - LPSC 120 k€ 1 thèse + 60 k€ Grande surface (>1cm2) ML Gallin-Martel (porteur) Fort taux de comptage (100 MHz) D. Dauvergne Bonne sensibilité et grande S. Marcatili dynamique (détection de particules + Services techniques LPSC SDI et électronique uniques dans des bunchs jusqu’à Collaboration LPSC SUBATECH équipe PRISMA et GIP-ARRONAX 1010 particules dans des trains pour les thérapies Flash) Thèse R. Molle (ML Gallin-Martel LPSC C. Koumeir SUBATECH-ARRONAX) 2021-2024 financement ANR Nombre de protons dans chaque train À haute intensité 16 pistes Nombre de protons dans chaque bunch individuel à faible intensité faisceau QDC validé ! Dév élec en cours => tests Aout 2022
IDORA (Hi Dose Rate) Les chambres d’ionisations saturent avec les débits élevés de la Flash thérapie : barrière physique de la recombinaison, perte de la fiabilité de la mesure Financement SATT, projet maturation (2018 – 21) : 150 k€ Brevet FR 20 11617, PCT/EP2021/081518 Design spécifique pour réduction d’un facteur 500 des ionisations, associé à une réduction d’un facteur 400 du parcours des ions dans le volume sensible. Simulation : iDORA bien en deçà de la saturation
IDORA : du concept à la réalisation Recherche de matériaux adaptés aux contraintes thermiques et électromagnétiques et à la réponse en temps réel R&D pour dépôts plasma sur film métallique, Kapton MT (CNRS institut Néel), silicium aminci, carbone vitreux … CERN Micro Pattern Technologies Lab : réalisation d’un couple anode + cathode (inspiré techno chambres micromégas) Ionisation réduite, dérive des ions très rapide, transparence ~ 99,9% Support mécanique design et réalisation (usinage avec RA 5 µm) A terme : équiper les nouveaux Linacs Electronique originale LPSC : intégration et numérisation < 800 µs de traitement des patients en radiothérapie avec iDORA (chambre moniteur tps réel à large gamme Assemblage du capteur prévu au printemps 2022 dynamique : conventionnel ↗ débit (sce techniques du labo , stage M2 LABEX PRIMES) FLASH) Intégration capteur + électronique + tests CEM Activité de valorisation à suivre Tests à venir : LPSC (RX), ESRF (RX) , CERN (ligne CLEAR, − )
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
TIARA (TOF Imaging ARrAy) => PGTI (PG Time Imaging) (imagerie Gamma Prompt par mesure exclusive de temps de vol) Moniteur (TSTART) Objectifs principaux TIARA (rd , TSTOP) • Développement d’un détecteur dédié : • ~30 blocs détecteur (PbF2 + SiPM) Thadron • Résolution temporelle de 100 ps (rms) TPG • Développement d’un algorithme de reconstruction originale = + ‖ − ‖ Financements Laboratoires impliqués TIARA (2020-23) : INSERM/INCA ; IDEX UGA 1 thèse ED; 1 stage LabEx PRIMES LPSC – CPPM Centre Antoine Lacassagne PGTI (2022-27) : ERC Starting grant
Résultats 2021 Experience avec un bloc détecteur (Juin 21) Mesure d’un décalage du parcours du proton à trés Résolution temporelle en faible statistique (600 gammas): dépendence linéaire coincidence: 135 ps rms Décalage de 4 mm (2 ) détecté avec seulement 600 gammas ! Simulation d’un prototype de 30 blocs détecteur Sensibilité attendue avec 30000 gammas (~ 108 protons incidents) : • 1 mm (2 ) longitudinale Jacquet M, Marcatili S et al Phys. Med. Biol. 2021 • 2 mm (2 ) transverse https://doi.org/10.1088/1361- 6560/ac03ca
Publications TIARA 2021 1 publication: M Jacquet et al., A Time-Of-Flight-Based Reconstruction for Real-Time Prompt-Gamma Imaging in Proton Therapy, Phys. Med. Biol. 66 (2021) 135003 https://doi.org/10.1088/1361- 6560/ac03ca 1 papier conference record A 100 ps TOF Detection System for On-Line Range-Monitoring in Hadrontherapy Published in: 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC) DOI: 10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059815 2 communications: M Jacquet et al., Conception of prompt-gamma detector for online ion therapy monitoring, Journées de Rencontres Jeunes Chercheurs 2021, La Rochelle 17-23 Octobre 2021 Y Boursier et al., A mathematical framework for Prompt- Gamma Time Imaging with TIARA, IEEE Medical Imaging Conference 2021, Tokyo, Japon (online), 16-23 Octobre
Imagerie Gamma-prompts et imagerie Compton Collaboration CLaRyS et collaboration LPSC-IP2I-CREATIS Détection Gamma-Prompt/Caméra Compton - Test de la camera Temporal (Damavan Imaging) couplée avec diamant: reliquat d’activité CLaRyS-UFT, these d’O. Allegrini (IP2I) - Accélération simulations MC par algorithme hybride VPG-TLE (Voxelized Prompt Gamma Track length Estimator) (O. Allegrini) - Imagerie Compton: simulations GATE, montrent qu’une CC permet potentiellement deux ordres de grandeur de plus en efficacité par rapport à une camera collimate (A. Etxebeste CREATIS) - Reconstruction spectrale (E. Munoz-IP2I) permet d’améliorer la qualité Thèse P. Everaere (Labex PRIMES 2020-2024)LPSC IP2I CREATIS Faisceau CFD 2 voies Pour synchronisation Blocs CeBr+ SiPM digitaux « Tuile morte » de synchronisation Méthode « globale » Test caméra TEMPORAL avec détecteur diamant à ARRONAX Etude des taux de comptage
Publications CLaRyS 2021 1. “Characterization of a beam-tagging hodoscope for hadrontherapy monitoring” O. Allegrini, J. P. Cachemiche, C.P.C. Caplan, B. Carlus, X. Chen, S. Curtoni, D. Dauvergne, R. Della Negra, M-L. Gallin-Martel, J. Hérault, M. Létang, C. Morel, É. Testa and Y. Zoccarato. JINST_16_(2021) P02028, https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/02/P02028 2. “Influence of sub-nanosecond time of flight resolution for online range verification in proton therapy using the line-cone reconstruction in Compton imaging” J. Livingstone, D. Dauvergne, A. Etxebeste, M. Fontana, M.-L. Gallin-Martel, B. Huisman, J. M. Létang, S. Marcatili, D. Sarrut and E. Testa, Phys. Med. Biol. 66 (2021) 125012 https://doi.org/10.1088/1361-6560/ac03cb 3. “Imaging of polychromatic sources through Compton spectral reconstruction” Enrique Muñoz, Voichita Maxim, Ane Etxebeste, Denis Dauvergne, Jean Michel Létang, David Sarrut and Etienne Testa, Soumis à Phys Med Biol Chapitre: " Range Verification by Means of Prompt-Gamma Detection in Particle Therapy" Aleksandra Wrońska, Denis Dauvergne, Radiation Detection Systems. Medical Imaging, Industrial Testing and Security Applications, eds J.S. Iwanczyk, K.Iniewski. chapter 6, CRC Press, 22 p., 2021, 9781003218364; hal−03085504t
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
X-rays versus ion beams irradiations for medical applications Tumeur Imageur portal Faisceau d’ions Tissus sains X Rays collimateur Thérapie par micro faisceaux de Micro Faisceaux rayons X Thérapie innovante faisceaux X Rays de photons segmentés spatiallement MRT: 50 µm Energie 50-200 keV@ ESRF Micro Beam Radiation Therapy compensée par très haut debit de dose 104 Gy/s
R&T DIAMTECH (IN2P3) IDSYNCHRO (UGA – IRS) Détecteur diamant en transmission pour l’imagerie portale en radiothérapie par Monitorage de la radiothérapie par rayonnement synchrotron rayonnement synchrotron D. Dauvergne ML Gallin-Martel + service SDI et électronique Collaboration INSERM UA07 STROBE (JF Adam) – ESRF (ligne médicale ID17) Détection de rayon X Thèse N. Rosuel (D. Dauvergne LPSC J-F Adam STROBE) 2018-14/12/2021 – financement LABEX PRIMES Résolution spatiale (micro faisceaux) Apprentissage école ingénieur PHELMA L. Tribouilloy (L. Gallin-Martel LPSC) 2018-2021 service électronique) Grande dynamique (Haut débit de dose) DIAMTECH IN2P3 : 25 k€ 2020, 12 k€ 2021, 20 k€ 2022 (développement détecteur) Fin : déc 2023 INCA PAIR TUMC (tumeurs cérébrales) porteur STROBE-INSERM (R. Serduc) 2021-2023 29 k€ LPSC –total dotation : 480 k€ Peak measurement Valley measurement 1er patient vétérinaire 32 voies en élec discrète (validé en janvier 2022 !) => 150 voies en ASIC
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
Projet PICTURE - Collab. IP2I, LPSC, LIRIS (R. Delorme 50%) PICTURE = « Planning Innovative Cancer Therapies Using RadioElements» Projet INCA-PCSI mars-2021 – 2024 – R. Delorme porteuse côté LPSC. LPSC: 176 k€ , dont une postdoc 30 mois (Maria Pedrosa Rivera, 100%) + Thèse Labex PRIMES (Victor Levrague, « 100% ») Possible projet LPSC - NASA si financement o Objectif : Amélioration des prédictions de dose et effets biologiques pour les radiothérapies ciblées : Capture neutronique par le Bore (BNCT) Radiothérapie Interne Vectorisée alpha (RIV-α) Anticorps + radionucléide Ciblage métabolique des sites cancéreux non-localisés Radionucléides α : 223Ra, 225Ac, 212/213Bi, 211At… Parcours : 5 – 9 µm (< 1 cellule) Energies α : 5 – 9 MeV ; Parcours = 40 –100 µm (qqs cellules) Très hauts TEL : ≥ 200 keV/µm Hauts TEL = 60 – 100 keV/µm (TEL β ~0,3 keV/µm) o Problématiques communes pour la modélisation de la dose « biologique » : Besoin de considérer l’hétérogénéité de dose à différentes échelles (ADN, cellule, tissus…) Question de la cible sensible d’intérêt à l’échelle de la cellule : noyau, cytoplasme, membrane… Besoins de modélisations multi-échelles et d’adapter les modèles biophysiques. 26
Projet PICTURE - Collab. IP2I, LPSC, LIRIS (R. Delorme 50%) o Méthodes : Couplage simulations numériques multi-échelles (Geant4-DNA, GATE) et modèle biophysique (NanOx). Simulation de conditions BNCT/RIV macro Simus MC hétérogénéités Algorithme Cell Survival & RBE predictions échelle micrométrique NanOx Skull Membrane Cell survival fraction Neutron beam Cytoplasme Noyau Sites sensibles (modélisation effets Radioéléments physico-chimiques + Brain Tumor Données Géométries cellulaires biologiques++!) issues µscopie Ex: irradiation cérébrale BNCT ; Ex: irradiation tumorale RIV-α Dose (Gy) o Résultats : o Simulations: étude de quantification de l’impact d’hétérogénéité en RIV, modèle mono et multicellulaire (V. Levrague). Présentation au workshop Radiothérapie Interne Vectorisée (14-16 mars 2022). Article en préparation. o Expériences: Gros besoins de données biologiques pour développer le modèle NanOx pour les ions de basse énergie Problème: expériences initialement prévues à Lyon transférées à ALTO (Orsay) suite arrêt in2p3 Van de Graff ! Nécessite travail de design supplémentaire et caractérisation faisceau ALTO pour adaptation faisceau ALTO à la radiobiologie (M. Pedrosa) + problématique de temps faisceau 1 an de retard minimum. Demande soutien in2p3 mission (Master projet en cours LPSC/IP2I/IJCLab) + prolongation postdoctorants ! 27
Autres projets radiothérapie VHEE / FLASH Collab. LPSC (R. Delorme), Inst. Curie (Y. Prezado), LOA (M. Cavallone) & CHUV Lausanne Travail initié à Orsay et poursuivi au LPSC suite mutation (janvier 2020), sur fonds propres. o Objectifs : étudier et développer la radiothérapie VHEE (e- 70-300 MeV) et sa combinaison au fractionnement spatial de la dose (Grid, minifaisceaux) et irradiation FLASH vers radiobiologie. 1) Evaluation numérique des effets biologiques des VHEE et évaluation de la radioprotection clinique. - Dos Santos et al. 2020, Med. Phys. 47 (3), 1379 - Delorme et al. 2021, Scientific Reports 11:11242 - Masilela et al. 2021, Scientific Reports 11:20184 2) Etude des paramètres de faisceau pour la VHEE Grid therapy - Delorme et al. 2019, Nucl. Phys. News 29, 32 - Delorme et al. 2018, EP-2198, Rad. Oncol., 127:S1214 3) Dosimétrie exp. faisceau Laser-Plasma VHEE (LOA) & electrons FLASH (CHUV) Razor Nano Chamber d’IBA (RNC) + Gafchromic Films - Cavallone et al. 2021, Appl. Phys. B 127, 57 - Cavallone et al. 2022, Accepted in Medical Physics Espère pérenniser d’ici 2023/2024 une activité autour de ces thématiques : • Collaboration IDORA mesures FLASH • Collaborations Institut Curie/LOA autour thérapies VHEE si financements Razor NanoChamber response under FLASH beam 28
Publications + Conférences PICTURE / VHEE depuis 2021 o Articles de revues à comité de lecture: 1. Delorme R., Masilela T.A.M., Etoh C., Smekens F. and Prezado Y. (2021), First theoretical determination of relative biological effectiveness of very high energy electrons, Scientific Reports, (2021) 11:11242. https://doi.org/10.1038/s41598-021-90805-3 2. Masilela T.A.M., Delorme R. and Prezado Y. (2021). Dosimetry and radioprotection evaluations of very high energy electron beams, Scientific Reports, (2021) 11:20184. https://doi.org/10.1038/s41598-021-99645-7 3. Marco Cavallone, Lucas Rovige, Julius Huijts, Emilie Bayart, Rachel Delorme, Aline Vernier, Patrik Goncalves Jorge, Raphael Moeckli, Eric Deutsch, Jerome Faure, Alessandro Flacco (2021), Dosimetric characterisation and application to radiation biology of a kHz laser- driven electron beam, Appl. Phys. B 127, 57 (2021). https://doi.org/10.1007/s00340-021-07610-z 4. Cavallone M., Gonçalves Jorge P., Moeckli R., Bailat C., Flacco A., Prezado Y. and Delorme R. (2022), Determination of the ion collection efficiency of the Razor Nano Chamber for ultra-high dose-rate electron beams, Accepted in Medical Physics. o Présentations en conférence: 1. Delorme R., Masilela T.A.M., Etoh C., Smekens F. and Prezado Y. (2021), OC-0080 First theoretical determination of relative biological effectiveness of very high energy electrons, Radiother Oncol. 2021, 161: S53-S54, DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-8140(21)06774- 8. Conference: ESTRO 2021, Madrid, Spain. Présentation Orale. 2. Levrague V., Alcocer-Ávila M E, Maigne L., Beuve M., Testa E. and Delorme R., Impact of intracellular radionuclide distribution in Targeted Alpha Therapy: a Monte Carlo biophysical study in 3D multicellular model, Séminaire de Radiothérapie Interne Vectorisée, 14- Picture 16 Mars 2022, Montpellier, France. Présentation Orale. 3. Pedrosa Rivera M., Isolating the biological effect of nitrogen capture by the irradiation of in-vitro samples at ILL, 19th International Congress on Neutron Capture Therapy, 27 Sept. - 01 Oct. 2021, Granada, Spain. Présentation Orale. 4. Delorme R., The PICTURE project: toward biological dose prediction of targeted radiotherapies emitting short-range ions, 19th International Congress on Neutron Capture Therapy, 27 Sept. - 01 Oct. 2021, Granada, Spain. Présentation Poster. o Co-organisation de conférence: 1. Delorme R. : Workshop de Radiothérapie Interne Vectorisée, 14-16 Mars 2022, Montpellier, France. 2. Pedrosa Rivera M. : 19th International Congress on Neutron Capture Therapy, 27 Sept. - 01 Oct. 2021, Granada, Spain. 29
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
R&T DIAMTECH (IN2P3) Physique nucléaire Un télescope ΔE-E monolithique en diamant pour identification de • Particules alpha, neutron, particules à faible particules chargées parcours Collaboration internationale LPSC- Institut Néel + Université Tsukuba + KEK Grands dépôts d’énergie sur faible distance ~qq µm Identification avec la charge, la masse, l’énergie (TYL France Japon) cinétique Thèse A. Portier (ML Gallin-Martel LPSC, J Pernot Néel) 2019-2022 Bonne résolution en énergie (~1% RMS) financement IDEX-UGA Grenoble DIATEL (D. Dauvergne LPSC) Bonne résolution en temps de vol (
Publications « DIAMANT » sur tous les projets 1 “X-ray Beam Induced Current analysis of CVD diamond detectors in the perspective of a beam tagging hodoscope development for hadrontherapy on-line monitoring” M.-L. Gallin-Martel, S. Curtoni, S. Marcatili, L. Abbassi, A. Bes, G. Bosson, J. Collot, T. Crozes, D. Dauvergne, W. De Nolf, M. Fontana, L. Gallin-Martel, A. Ghimouz, J.-Y. Hostachy, A. Lacoste, J. Morse, J.-F. Motte, J.-F. Muraz, F. Rarbi, O. Rossetto, M. Salomé, E. Testa, M. Yamouni, Diamond & Related Materials (2020) 108236, https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.108236 2 “RF pulse amplifier for CVD-diamond particle detectors”, C. Hoarau, G. Bosson, J.-L. Bouly, S. Curtoni, D. Dauvergne P. Everaere, M.-L. Gallin-Martel, S. Marcatili, J.-F. Muraz, A. Portier and N. Rosuel, JINST16 (2021) pp. T04005. https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/04/T04005 3 “Performance of CVD diamond detectors for single ion beam-tagging applications in hadrontherapy monitoring” S. Curtoni, M.-L. Gallin-Martel, L. Abbassi, A. Bes, G. Bosson, J. Collot, T. Crozes, D. Dauvergne, W. De Nolf, P. Everaere, L. Gallin-Martel, A. Ghimouz, F. Haddadd, J.-Y. Hostachy, C. Koumeird, A. Lacoste, S. Marcatili, V. Métivier, J. Morse, J.-F. Motte, J.- F. Muraz, F. Poirier, F. E. Rarbi, O. Rossetto, M. Salomé, N. Servagent, E. Testa, M. Yamouni Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A, 2021, 1015, pp.165757https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165757 4 “Characterization of diamond and silicon carbide detectors with fission fragments “ M. L. Gallin-Martel, Y. H. Kim, L. Abbassi, A. Bes, C. Boiano, S. Brambilla, J. Collot, G. 1 Colombi, T. Crozes, S. Curtoni, D. Dauvergne, C. Destouches, F. Donatini, L. Gallin-Martel, O. Ghouini, J. Y. Hostachy, Ł. W. Iskra, M. Jastrzab, G. Kessedjian, U. Köster, A. Lacoste, A. Lyoussi, S. Marcatili, J. F. Motte, J. F. Muraz, T. Nowak, L. Ottaviani, J. Pernot, A. Portier, W. Rahajandraibe, M. Ramdhane, M. Rydygier, C. Sage1, A. 5 Tchoualack, L. Tribouilloy, M. Yamouni Front. Phys., 20 September 2021 https://doi.org/10.3389/fphy.2021.732730
Présentations dans les workshops et les conférences 2021 1. Conférence 2021 Virtual MRS Spring Meeting & Exhibit, «Time of Flight Measurement Using Electron Beam Induced Current on a Single Crystal Diamond Detector », Avril 2021, présentation orale A. Portier (PNAM) 2. Journées Techniques Détecteurs IN2P3 de la détection à la conception IJClab 31 mai – 1 Juin « Montage de détecteurs er diamant » https://indico.in2p3.fr/event/22321/, présentation orale J.F Muraz (SDI) 3. International Conference on New Diamond and Nano Carbons Juin 2021,«Time of Flight Measurement Using Electron Beam Induced Current on a Single Crystal Diamond Detector », présentation orale A. Portier (PNAM), Silver Oral Award 4. International Conference on New Diamond and Nano Carbons Juin 2021,«Diamond-based detector development for pulsed beam monitoring for medical applications », présentation orale ML Gallin-Martel (PNAM) 5. AAPM, Aout 2021, Online 2021, «Online Control of Micro-Beam Synchrotron Radiation Therapy Using Micro-Stripped Diamond Detectors », poster Interactif N. Rosuel (PNAM) 6. 31st International Conference on Diamond and Carbon Materials, Septembre 2021,«Transient time measurement using electron beam induced current on a single crystal diamond », présentation orale A. Portier (PNAM) 7. FRPT (Flash Radiotherapy and Particle Therapy) Vienne décembre 2021, « Micro-stripped diamond detectors for online control of micro-beam synchrotron radiation therapy », présentation orale N. Rosuel (PNAM)
Présentations dans les workshops et les conférences 2022 1. Hasselt Diamond Workshop 2022 - SBDD XXVI, cultuurcentrum Hasselt, Hasselt, Belgium, March 9-11, 2022 https://www.uhasselt.be/SBDD, “Design of innovative diamond detectors for beam monitoring in highly radiative environment for applications in nuclear and medical physics”, ML Gallin-Martel (PNAM) conferencier invitee 2 Hasselt Diamond Workshop 2022 - SBDD XXVI, cultuurcentrum Hasselt, Hasselt, Belgium, March 9-11, 2022 https://www.uhasselt.be/SBDD, “Charge Carrier Drift Measurements Using Time of Flight electron Beam Induced Current in a Single Crystal Diamond”, A. Portier (PNAM) poster 3 Hasselt Diamond Workshop 2022 - SBDD XXVI, cultuurcentrum Hasselt, Hasselt, Belgium, March 9-11, 2022 https://www.uhasselt.be/SBDD, “Development of diamond-based detectors for high-intensity pulsed beam monitoring”, R. Molle (PNAM) poster
Applications médicales Physique Nucléaire Détection de particule à Monitorage faisceaux faible parcours Imagerie portale Activités diamant Détection Gamma Prompts Structure Nucléaire Radiothérapie Interne vectorisée
Structure nucléaire Objectifs Etude de la structure nucléaire des noyaux dans la région de masse A=80-150 avec un intérêt particulier pour leur comportement transitoire proche des symétries de point critique. Il s'appuie sur nos travaux antérieurs, plus récemment sur une description macroscopique et microscopique de la transition de phase dans les isotopes du cérium . Nous sommes principalement intéressés par les symétries de point critique E(5) et X(5). Deux approches théoriques sont utilisées à cette fin, à savoir le modèle collectif algébrique (ACM) et l'approche de Skyrme-Hartree-Fock (SHF). Publications 1. Macroscopic and microscopic description of phase transition in cerium isotopes P. Alexa, M. Abolghasem, G. Thiamova, D. Bonatsos, T.R. Rodriguez, and P.-G. Reinhard, submitted to Phys. Rev. C in January 2022 2. Macroscopic and skyrme-hartree-fock test of E5 symmetry in xenon isotopes M. Abolghasem, B. Cuxac, G. Thiamova and P Alexa, PHYSICA SCRIPTA 95, 034010, (2020)
Collaboration: P. Alexa, Department of Physics, VSB-Technical University Ostrava, Czech Republic D. Bonatsos, Institute of Nuclear Physics, N.C.R.S. Demokritos, Greece T. R. Rodriguez, Departamento de Fisica Teorica and Centro de Investigacion Avanzada en Fisica Fundamental-CIAFF, Universidad Autonoma de Madrid, Spain P. Van Isacker, GANIL, France Financement: collaboration franco-tchèque LEA-NuAgg Thèse: Co-encadrement de thèse: M. Abolghasem; HFB and ACM study of nuclei in the mass region 150. Technical University Ostrava,17. listopadu 15, CZ-708 33 Ostrava, CZ, soutenue 21/06/2020 La demande de CRCT/délégation pour 2022/2023 est en cours.
Applications médicales Physique Nucléaire CLARYS UFT DIAMTECH / DIATEL Détection de particule à Monitorage faisceaux DIAMMONI faible parcours IDORA DIAMTECH / IDSYNCHRO Imagerie portale PAIR TUMC Activités diamant Détection Gamma Prompts TIARA Structure Nucléaire CLARYS Radiothérapie Interne PICTURE vectorisée
Récapitulatif projets 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 Moniteurs Faisceaux TraDeRa IDORA (SATT) DosiFlash (IN2P3) R&T DIAMTECH (IN2P3) Flash Thérapie Wp1 IDSYNCHRO PAIR TUMC (INCA) N. Rosuel thèse (Labex PRIMES) Applications Médicales Imagerie portale PostDoc (Labex IRS UGA PRIMES) 12 M acquis « prolongeables » Wp2 DIAMMONI (ANR) S. Curtoni thèse ED phys UGA CLARYS-UFT (INCA) P. Everaere thèse moniteur diamant +PGPI (Labex PRIMES) CLARYS (IN2P3) O. Allegrini (IP2I) thèse Labex PRIMES Moniteur diamant TIARA (IN2P3) Prompts Gamma TIARA (UGA) M. Jacquet thèse ED phys UGA TIARA (INCA) TIARA (ERC) Faible Parcours Théo. BNCT PICTURE (INCA) RIV V. Levrague thèse (Labex PRIMES) Structure Nucléaire Détection Part. Ph. Nucléaire Physique R&T DIAMTECH (IN2P3) Wp3 ∆ E –E Tof eBIC DIATEL thèse A. Portier (IRS UGA) Wp4 ILL – FIPPS CDD ingénieur 18 mois (IRT NanoElec ESRF)
Récapitulatif projets NOM Porteur Membres Partenaires AàP Financement Durée # publications LPSC # brevets CLARYS-UFT D. Dauvergne ML Gallin-Martel IP2I Lyon INCA 250 k€ 2017-2021 6 LPSC S. Marcatili CPPM J. Livingstone postD CREATIS S. Curtoni PhD R&T DIAMTECH ML Gallin-Martel 30 % D. Dauvergne 30 % WP1 STROBE (INSERM) IN2P3 2020: 25k€ 2020-2023 4 ESRF WP1 = IDSYNCHRO LPSC S. Marcatili 10% WP2 SUBATECH (15 k€ LPSC 10k€ (imageur portal) WP2 = DIAMMONI O. Rossetto 10 % ARRONAX SUBATECH+ARRONAX) (moniteur faisceau) P. Everaere 100 % PhD WP3 Néel (INP) 2021: 12k€ LPSC WP4 ILL Néel CEA WP3 = DIATEL (∆E-E –ToF A. Portier 100 % PhD Cadarache IM2NP IRS UGA 2022: 20k€ LPSC eBIC) N. Rosuel 100 % PhD Marseille INFN Milan WP1 IDSYNCHRO 20 k€ STROBE (INSERM) WP4 (FIPPS- ILL) WP3 DIATEL 1 thèse + 20 k€ LPSC IFJ-PAN Cracovie PAIR TUMC R. Serduc D Dauvergne 10 % CHU INCA 480 k€ 2021-2024 - (mise en application de IDSYNCHRO – tests STROBE –INSERM ML Gallin-Martel 10 % Clinique véto 29 k€ LPSC vétérinaires) R Delorme 10 % DIAMMONI ML Gallin-Martel 40 % D. Dauvergne 20 % SUBATECH ANR 298 k€ (60 k€ +1 2020-2024 - LPSC S. Marcatili 20 % ARRONAX thèse 120 k€ LPSC) O. Rossetto 20% R. Molle 100% PhD IDORA Y. Arnoud 100 % L. Léau-Mercier 100% SATT 150 k€ LPSC 2018-2021 1 (brevet) LPSC TIARA S. Marcatili 70 % ML Gallin-Martel 20% CPPM IDEX UGA 20 k€ LPSC 2020-2022 2 LPSC S. Ansari 100 % postD CAL INCA 387 k€ (187 LPSC) 2020-2023 M Jaquet 100 % PhD ERC 1.5 M€ (1.M LPSC) 2022-2027 PICTURE E. Testa D. Dauvergne 20 % INCA 176 k€ LPSC 2021-2024 - IP2I Lyon –IN2P3 R. Delorme 50 % M. Pedrosa 100% postD V. Levrague 100 % PhD
Récapitulatif thèse - stages – postdocs – CDD ingénieur Contrat doctoral : 7 = 2 soutenues 5 en cours Contrats post doctoral : 2 en cours NOM Projet Financements Dates NOM Projet Financements Dates S. Curtoni CLARYS UFT ED UGA 2017-2020 S. Ansari TIARA INCA 2021-2023 ML Gallin-Martel Hadronthérapie S. Marcatili monitorage faisceau M. Pedrosa PICTURE INCA 2021-2023 diamant R. Delorme N. Rosuel DIAMTECH - Labex PRIMES 2018-2021 CDD ingénieur D. Dauvergne IDSYNCHRO JF Adam (STROBE) NOM Projet Financements Dates Imageur portal diamant L. Léau-Mercier IDORA SATT 2018-2021 MRT ESRF Y. Arnoud M. Jacquet TIARA ED UGA 2019-2022 F. Lafont DIAMANT IRT NanoElec 2022-2023 ML Gallin-Martel S. Marcatili ML Gallin-Martel 18 M A. Portier DIAMTECH - DIATEL IRS UGA 2019-2022 Stages : 6 en 2021 – 3 en cours pour 2022 ML Gallin-Martel Télescope diamant J. Pernot (Néel) 2021 6 DIAMANTS 2022 : 1 DIAMANT P. Everaere Monitorage diamant Labex PRIMES 2019-2023 1 TIARA 1 IDORA ML Gallin-Martel et Gamma détection E. Testa (IP2I Lyon) 2 Ingénieurs PHELMA 3 M2 PMRHE UGA JM Letang (CREATIS) (2ème année + 3ème année (financement Labex V. Levrague PICTURE Labex PRIMES 2021-2024 financement Labex PRIMES) PRIMES) R. Delorme E. Testa 1 M2 PMRHE UGA (financement Labex PRIMES) R. Molle DIAMMONI ANR 2021-2024 ML Gallin-Martel 3 L3 UGA (tutorat sur année) C. Koumeir (SUBATECH)
Réponses AAP en cours pour 2022 1- Dépôt INCA Physique Cancer (suite projet IDSYNCHRO imageur portal) JF Adam porteur STROBE-INSERM LPSC (ML Gallin- Martel D Dauvergne R. Delorme) partenaires INL (Institut des nanotechnologies de Lyon) CHU Michallon ESRF CDD ingénieur (LPSC) + postdocs (autres labos) budget total 545 k€ 2- Dépôt projet CDP à l’UGA : porteur JF Adam de STROBE-INSERM, sur les radiothérapies innovantes sur lesquelles le site grenoblois a un impact fort: radiothérapie micro-faisceaux (essai clinique vétérinaire en cours), radiothérapies assistées par nanoparticules (essai clinique au CHU), BNCT et radiothérapie interne vectorisée. Les équipes MIMAC (D. Santos N. Sauzet) et PNAM (ML Gallin Martel D Dauvergne R Delorme) contribuent au projet, qui représente une opportunité de fédérer les équipes du site au-delà du LabEx PRIMES (le périmètre du projet englobe les équipes du labex et en inclut d’autres). 5 thèses + environnement + équipements achat d'une plateforme de radiothérapie stéréotaxique préclinique guidée par l'image (300 k€) - aide demandée 1,2 M€ 3- Dépôt projet 80 Prime à la MITI moniteurs micro faisceaux LPSC (porteur ML Gallin-Martel + D Dauvergne) INP (Institut Néel E. Gheeraert) IP2I Bordeaux (AIFIRA Ph Barberet) IRSN (MIRCOME F. Vianna Legros) 1 thèse + 30 k€ environnement sur 2 ans 4- PEPR I2S2 (Innovative Instruments for Science and Society) WP - CHRONOGRAPHY relatif au Fast Gamma Timing – TIARA (S. Marcatili ML Gallin-Martel) et WP CMOS (D. Dauvergne)
IN2P3 : soutien de base équipe pour 2022 Comme l'année passé, l'IN2P3 a fléché un "soutien de base équipe" pour les équipes de recherche, dont le montant total est de 166,500 euros. Les recommandations sont de répartir cette somme sur l'ensemble des équipes émargeant à l'institut, sans distinction des thématiques. La répartition de cette dotation a été calculée selon l'algorithme proposé l'année passée, basé sur le nombre de permanents, le nombre de post-docs et le nombre de doctorants de l'équipe présents ou sous contrat au 1er Janvier 2022. Afin de tenir compte de la diminution de l'enveloppe globale pour 2022, les paramètres de l'algorithme ont été réajustés, et la d otation est ainsi calculée : Nb(permanents+post-docs)x1550 € + Nb(doctorants)x1100 € Pour l’équipe PNAM, la dotation se monte donc à : 17900 €, dont 80% de ce montant sera installé immédiatement. Un point sur la consommation de cette enveloppe sera effectué au mois de juin pour mesurer l'opportunité de l'attribution des 20% restants. Cette dotation équipe doit être utilisée pour les dépenses suivantes : - le financement des stages pour les équipes ne disposant pas de ressources propres ou AGDG suffisantes - les dépenses de jury / impression des thèses - l'accueil de visiteurs - les conférences et workshops n’émargeant pas aux budgets projets - le financement des écoles - l'animation scientifique : par ex. les déplacement lors de la mise en place de nouvelles collaborations, etc... - les petits équipements, licences et accessoires informatiques - l'achat de mobiliers (mais pas de financement de travaux)
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