• Conception de la cible 9Be de production de neutrons

         Une cible prototype de Béryllium, de taille réduite par rapport à un dispositif de pleine puissance, est actuellement en cours de développement. Cette cible est constituée par une matrice de graphite tournante de 30 cm de diamètre servant à la fois de matériau de structure et de massif dissipatif de la chaleur engendrée par le dépôt d’énergie du faisceau de deutons ou de protons. A la surface de la matrice de graphite, une fine couche de Béryllium de 9 μm d’épaisseur est déposée au niveau de la zone annulaire d’impact du faisceau. Ce dépôt de Béryllium est réalisé par pulvérisation par faisceau d’ion (IBS) à l’intérieur même de la chambre à vide de la cible.

         Ce concept original a le double avantage de pouvoir non seulement produire la couche initiale de Béryllium mais également de régénérer celle-ci, si besoin, à mesure de l’utilisation de la cible. L’énergie transmise au massif de graphite par le faisceau est évacuée par rayonnement thermique vers les parois de l’enceinte, elles-mêmes refroidies par circulation d’eau. La température atteinte par le Béryllium ne devant pas dépasser 850°, afin de rester dans une gamme de pression partielle de vapeur inférieure à 3.10-6 mbar, des simulations numériques ont été réalisées pour dimensionner le système de refroidissement et définir la vitesse optimum de rotation. Pour valider les résultats des simulations numériques, et aussi pour étudier la stabilité de la couche mince de béryllium, des tests thermiques sous faisceau d’électrons sont en cours de réalisation avant de procéder aux essais en conditions réelles sous faisceaux de deutons ou de protons.

 Simulation thermique de la cible Be sur graphite pour une puissance déposée de 3 kW sur 1 cm²      Roue graphite de la cible tournante de 30 cm de diamètre

 

  • Conception, réalisation et exploitation du banc de test thermique 3 kW (Electrons-18keV-167 mA)

         Afin de pouvoir tester et caractériser les cibles 9Be et 7Li en cours de dévéloppement, un banc de test thermique capable de produire un faisceau d’électron de 3 kW sur 1 cm² de surface a été développé. Les électrons, produits au sein d’une source ECR de type COMIC, sont extraits du plasma d’Argon et accélérés à une énergie de 18 keV pour un courant total de 167 mA. Une coupelle de Faraday amovible et refroidie permet de mesurer le courant extrait de la source. Une optique faisceau constituée d’un solénoïde et de deux déflecteurs (steerer) permet de focaliser et de mettre en forme le faisceau d’électrons. Deux caméras, placées perpendiculèrement l'une de l'autre, visualisent en continue la lumière de fluorescence du gaz résiduel produite par le passage du faisceau d'électrons. Un programme d'analyse de l'intensité d'image pixel par pixel permet d'extraire la position et le profil du faisceau. Les cibles de Béryllium et de Lithium peuvent être couplées en bout de cette ligne de faisceau d’électrons pour tester leur comportement thermique sous une densité de puissance représentative de 3 kW/cm2.

Ligne de test thermique (Electrons - 18 keV - 167 mA)

  • Caractérisation de champ neutronique

  L’AB-nCT requiert un champ neutronique épithermique pour traiter les tumeurs cancéreuses des patients, donc la conception d’un modérateur pour réduire l’énergie des neutrons rapides émis par la cible, ainsi qu’un spectromètre neutronique pour caractériser le champ neutronique en sortie de modérateur.

Des simulations réalisées avec les codes Monte Carlo MCNP et GEANT4 permettent de déterminer les caractéristiques optimales du champ neutronique en sortie de modérateur pour que le traitement du patient soit le plus efficace possible avec une dose secondaire minimisée, et permettent d’explorer et de définir des structures de modérateur minimisant la proportion de neutrons rapides dans le champ auquel le patient sera soumis.

Les mesures spectrométriques sont réalisées avec le spectromètre développé au laboratoire, Mimac-FastN, rempli d’un gaz adapté à la détection de neutrons de basse énergie.

Des mesures dosimétriques peuvent être également réalisées avec Mimac-FastN, en y intégrant un fantôme actif (un dépôt de bore par exemple

 Fantome actif

 Exemple de fantôme actif en B4C, et de détection des interactions avec le fantôme actif dans Mimac-FastN

 

Jean-François Muraz : Responsable Technique, conception CAO 3D & simulation optique faisceau (COMSOL)
Mohammed Chala : Montage & cablâge
Olivier Guillaudin : Caractérisation du champ neutronique
Murielle Heusch : Etudes sécurité Béryllium
Julien Marpaud : Contrôle-Commande (LabVIEW)
Nadine Sauzet : Caractérisation du champ neutronique, définition & optimisation du modérateur (MCNP)


  • Conception d'un cryostat partiellement perméable au micro-ondes
  • Test de compatibilité électromagnétique des détecteurs photométriques infrarouges

Patrick Stassi : Coordinateur technique
Julien Marpaud : Contrôle et pilotage en température du cryostat
Marc Marton : Conception/CAO


  • Coordination technique du projet au LPSC.
  • Etude et développement et réalisation du banc de test pour la magnétométrie mercure.
  • Contrôle commande du banc de test.

Clément Thomassé : Responsable Technique de la plateforme L4M

Julien Marpaud : Control systems


diamant 2cm sur support

  • Conception des boitiers de caractérisation des diamants
  • Simulations COMSOL de la collection de charge des diamants pixélisés
  • Participation aux campagnes de tests sur faisceaux

 

Jean-François Muraz : Conception, tests, simulations COMSOL Multiphysics


190117 14h52 oz monodiam1 diamants190117 14h52 oz monodiam3 support190117 14h55 oz monodiam2 labview

  • Conception du banc de test
  • Developpement du système d'acquisition

Jean-François Muraz : Conception du banc de test éléctrons
Olivier Zimmermann : Développement du système d'acquisition


190117 11h22 oz fffer5 boucle190117 11h26 oz fffer6 labview190117 11h22 oz fffer2 cfp190117 11h22 oz fffer4 ladder190117 11h21 oz fffer1 eau190117 11h23 oz fffer7 voyantssecu

  • Conception et mise en place du contrôle-commande (instruments, matériel et logiciel)
  • Etude de la mesure de vélocimétrie par ultrason
  • Fabrication des lingots de FLiNaK

Murielle Heusch : Chimie
Patrick Stassi : Développement instrumental
Olivier Zimmermann : Contrôle/Commande