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Doctorant "Détecteurs Diamant ultra-Minces pour le Monitorage en ligne de Micro-Faisceaux d'Ions- DéFI-DiaMs" (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 28 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR5821-CHRVEL-116
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : mardi 17 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Marie-Laure GALLIN-MARTEL
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le contexte
L'avènement de radiothérapies innovantes, hadronthérapie, radiothérapie interne vectorisée (RIV), et thérapie par capture neutronique sur le bore (BNCT) mettent en jeu une grande précision balistique, une efficacité biologique accrue par rapport aux radiothérapies X classiques, avec un plus grand écart entre les effets aux tissus sains et aux tissus tumoraux. Les activités de radiobiologie sur microfaisceaux s'inscrivent dans l'optique de mesurer les effets physico-chimiques précoces, directs et indirects, associés à l'irradiation des tissus, avec un contrôle balistique à l'échelle du micromètre. Par la possibilité qu'ils offrent de cibler des compartiments cellulaires spécifiques, ils sont également des outils essentiels pour sonder les effets non ciblés à l'ADN et les mécanismes sous-jacents.
Les détecteurs développés durant DéFI-DiaMs, en technologie diamant, permettront de connaître, avec précision, le nombre d'ions délivré par chaque microfaisceau. Le diamant est un matériau semi-conducteur que ses caractéristiques électroniques (grande bande interdite) rendent très résistant aux irradiations, rapide et à bas bruit.

Les objectifs
Dans ce contexte de monitorage faisceau, le diamant est utilisé comme une chambre d'ionisation solide et forme un détecteur compact qui interface le faisceau, introduisant une atténuation homogène sur toute sa surface de détection. De façon à être traversé par un faisceau d'énergie de l'ordre du MeV à quelques MeV, il doit être très mince. L'objectif majeur est donc dans le cadre de DéFI DiaMS de concevoir des détecteurs de surface active ultra mince (≤ 1 µm) par des techniques novatrices de gravure afin de permettre de monitorer des microfaisceaux d'ions carbone mais aussi de protons avec des intensités plus élevées que celles atteintes actuellement, par la mesure continue de courants. Ces outils apporteront des informations fondamentales jouant un rôle clé en physique pour les applications en radiobiologie.

Méthodologie
Néel sera responsable du développement des détecteurs diamant minces, les procédés envisagés seront mis en œuvre au démarrage du projet. Le (la) doctorant.e participera à la caractérisation des substrats avant et après gravure sur les bancs de mesures situés à Néel.
En parallèle, le (la) doctorant.e participera aux développements conduits par le LPSC pour l'intégration des substrats en tant que détecteurs. Ceci implique des études mécaniques mais aussi un travail de simulation en physique de l'interaction rayonnement matière et de caractérisation sur des bancs avec des sources radioactives.
Le (la) doctorant.e devra se rendre sur les sites du LP2I Bordeaux (AIFIRA) et du LMDN de l'IRSN à Cadarache (MIRCOM) et aura la responsabilité de la caractérisation et de mise en place des prototypes de détecteurs sur leurs lignes de microfaisceaux, ce qui impliquera, pour chaque prototype, sur les deux premières années du projet par le (la) doctorant.e :
• la caractérisation de l'efficacité de détection du dispositif ;
• l'étude de son impact sur les caractéristiques des faisceaux d'ions.
L'objectif final du projet, sur la troisième année de contrat doctoral, est l'intégration d'un détecteur sur les lignes de microfaisceaux d'ions. Toutes les équipes du consortium y prendront part.

Les équipes encadrantes
Les équipes du LPSC et du LP2I Bordeaux sont spécialisées en interaction rayonnement-matière, en physique pour les applications médicales, et en instrumentation des détecteurs diamant. L'Institut Néel a, quant à lui, une expérience en physique de la matière condensée et l'équipe « semi-conducteur à grands gaps » a acquis une reconnaissance mondiale sur la physique et la technologie du diamant. Le LP2I Bordeaux et le LMDN exploitent respectivement les installations microfaisceaux AIFIRA et MIRCOM pour lesquelles ces développements sont dédiés.
Le projet bénéficiera du support technique des services électronique et instrumentation du LPSC ainsi que des autres laboratoires impliqués dans le projet : Institut Néel (plateforme NanoFab), IRSN et AIFIRA-LP2I Bordeaux. En première année, le (la) doctorant.e : sera basé en majorité à Grenoble, en deuxième et troisième année, le (la) doctorant.e partagera son temps entre Grenoble et les sites de Cadarache (MIRCOM) et Gradignan (AIFIRA), en fonction de son avancement

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC) (http://lpsc.in2p3.fr) est une unité mixte de recherche associant le CNRS-IN2P3, l'Université Grenoble Alpes (UGA) et l'école Grenoble INP, pour un effectif moyen d'environ 230 personnes.
Le (la) doctorant.e sera affecté́.e au groupe PNAM (Physique Nucléaire et Applications Médicales) sera placé.e sous l'autorité hiérarchique directe du responsable du groupe – ML Gallin-Martel
Son directeur de thèse sera Marie-Laure Gallin-Martel (LPSC Grenoble 30 %)
Il (elle) sera encadré.e par E. Gheeraert (Institut Néel 30 %), professeur à l'Université Grenoble Alpes, Ph Barberet (LP2I Bordeaux 20%), Maître de Conférence-HDR à l'Université de Bordeaux et F. Vianna-Legros (PSE-SANTE/SDOS/LMDN 20 %), chercheur à l'IRSN à Cadarache.

Contraintes et risques

Le (la) doctorant.e devra réaliser des expériences sous faisceaux, ces contraintes particulières sont régies par des mesures de radioprotections et imposent de ne pas présenter de contre-indications médicales

Informations complémentaires

Le profil du candidat
Le (la) candidat.e devra avoir des compétences en physique nucléaire et des connaissances en physique des semi-conducteurs qu'il (elle) pourra approfondir pendant les trois années de contrat doctoral. Il (elle) devra avoir un goût pour l'instrumentation, la programmation et l'analyse de données physiques (C++, Python, ROOT, MATLAB …) et de simulation (TCAD, COMSOL, SRIM, GEANT4, …).

Apports de la thèse pour le doctorant :
Il ou elle aura l'opportunité de travailler au sein d'un projet pluridisciplinaire, à l'interface entre la physique et la biologie, ce qui lui permettra de développer son adaptabilité à différentes contraintes expérimentales, et son ouverture aux différentes applications du domaine des microfaisceaux d'ions, notamment dans les domaines de la santé et de l'environnement.

Informations complémentaires :
• Equipe Physique Nucléaire et Applications Médicales (PNAM) du LPSC
Pour plus d'information concernant l'équipe consulter :
http://lpsc.in2p3.fr/index.php/fr/groupes-de-physique/interface-medicale/lang-fr-activites-recentes-lang-lang-en-recent-activities-lang-appl-med
• Equipe Semi-Conducteurs à Grands Gaps (SC2G) de l'Institut Néel
Pour plus d'informations concernant l'équipe consulter :
https://neel.cnrs.fr/en/equipes-poles-et-services/semi-conducteurs-a-large-bande-interdite-sc2g
• Equipe iRiBio et plateforme AIFIRA du LP2I de Bordeaux
Pour plus d'information consulter
https://www.lp2ib.in2p3.fr/sante-environnement/iribio/
https://www.lp2ib.in2p3.fr/aifira/
• Equipe PSE-SANTE/SDOS/LMDN de l'IRSN située à Cadarache
Pour plus d'information consulter
https://www.irsn.fr/FR/Larecherche/Organisation/equipes/radioprotection-homme/LMDN/Pages/laboratoire-metrologie-dosimetrie-neutrons.aspx
https://www.irsn.fr/FR/Larecherche/outils-scientifiques/installations-moyens-experimentaux/microfaisceau-mircom/Pages/default.aspx

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