Du diamant pour révolutionner les détecteurs de l'IN2P3
Publié par Redbran le 04/12/2019 à 14:00
Source: CNRS IN2P3
Le diamant pourrait bien détrôner le silicium dans de nombreux détecteurs utilisés en physique nucléaire et physique des particules, si son développement à grande échelle pour des applications de haute technologie se poursuit. Ces capteurs ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif léger permettant de se...) rapides et ultra résistants étaient au coeur de la première conférence "JSPS-CNRS diamond detector workshop" qui s'est tenue au Japon fin octobre. L'occasion de montrer des prototypes développés avec succès au LPSC, de réunir les acteurs et actrices académiques et industriels spécialistes du sujet, et de faire émerger des idées. Un prochain rendez-vous est d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs...) et déjà prévu en juin en France avec pour objectif d'initier de nouveaux projets interdisciplinaires.


Détecteur diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la lonsdaléite), dont il représente l'allotrope de haute pression, qui cristallise dans le...) métallisé par pistes double face 2 x 8 voies de lecture et son électronique de lecture monté sur un circuit imprimé (Le circuit imprimé est un support, généralement une plaque, destiné à regrouper des composants électroniques, afin de réaliser un système plus...), prototype moniteur faisceau développé au LPSC dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le...) CLARYS UFT co-financé par l'INCA Image LPSC

L'équipe physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) et applications médicales du LPSC travaille sur le développement de détecteurs diamants innovants dans le cadre de projets transdisciplinaires. Elle co-organisait la première conférence "JSPS-CNRS" dédiée à ces détecteurs qui s'est tenue à Yuzawa (Japon) fin octobre. A cette occasion, les scientifiques français ont présenté les résultats de leur premier prototype de moniteur faisceau qui utilise du diamant comme partie active. Ces détecteurs sont très prometteurs car ils ont l'avantage d'être très résistants et extrêmement rapides. Le diamant y est intégré sous forme d'une couche de cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot....) de quelques centaines de microns d'épaisseur fabriquée par dépôt progressif de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) vapeur ().

Des applications multiples

Dans le cas présent, il s'agit de développer un moniteur faisceau pour la collaboration nationale CLaRyS (LPSC, CPPM, IP2I, pour l'IN2P3) pour l'utiliser en hadronthérapie. Le détecteur doit étiqueter spatialement et temporellement le faisceau d'ions, pour contrôler le parcours des particules en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel. Cependant, cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) a bien d'autres applications possibles également en développement au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).). Le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un...) diamant est ainsi de plus en plus considéré dans des domaines aussi différents que l'électronique de puissance (L'électronique de puissance est l'une des branches de l'électrotechnique, elle concerne les dispositifs (convertisseurs) permettant de changer la forme de...) (semi-conducteur à bande interdite large pour applications électroniques haute puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) / haute tension) ou les détecteurs de particules. Pour ces derniers, un défi majeur est la réalisation de détecteurs de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) performants pour la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) des hautes énergies (monitorage faisceau, détection de MIP), la physique nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) (détection de fragments de fission ou neutrons), les applications biologiques et médicales (radiothérapies, monitorage radiolyse pulsée) et les applications environnementales (radioprotection et surveillance de sites "chauds").

Des travaux de recherche encore nécessaires

Reste que l'utilisation du diamant en physique n'en est encore qu'à ses balbutiements et de nombreux aspects sont à l'étude. Les recherches vont bon train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de...), menées en commun par les laboratoires IN2P3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de...) tels que LPSC, Subatech et LPC-Caen, mais aussi d'autres instituts du CNRS: Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Néel à Grenoble, LSPM à Villetaneuse..., en liaison très étroite avec des laboratoires japonais NIMS, AIST, KEK et l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Tsukuba, dans le cadre des programmes d'échanges JSPS-CNRS.

C'est pour encourager ces recherches qu'a eu lieu du 29 octobre au 1er novembre dernier à Yuzawa la première conférence dédiée au sujet: la conférence "JSPS-CNRS diamond detector workshop ". Son objectif était de rassembler des acteurs internationaux des milieux académique et industriel afin de promouvoir le développement de détecteurs diamants innovants. Elle a permis aussi d'aborder les thématiques telles que la croissance, la caractérisation des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) diamants mais aussi les développements en électronique et tests expérimentaux de prototypes polyvalents. La prochaine édition de cette manifestation aura lieu en France du 30 juin au 3 juillet 2020 ; elle devrait permettre l'émergence de nouveaux projets interdisciplinaires auxquels l'IN2P3 pourrait être associé. Un appel à contributions sera lancé dès avril 2020, l'ouverture des inscriptions se fera simultanément.

JSPC-CNRS Diamond detector workshop 2020

Programme et inscriptions: https://indico.in2p3.fr/event/20117

Contact: Marie-Laure Gallin-Martel, LPSC Grenoble, mlgallin@lpsc.in2p3.fr pour le comité d'organisation (Une organisation est) local.
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