Développement de moniteurs faisceaux en technologie diamant pour le monitorage de radiothérapies innovantes : hadronthérapie et thérapies "flash"

Au cours d’une seance d’irradiation en hadrontherapie, une partie des ions incidents va subir des reactions de fragmentations nucleaires qui ont pour effet de delocaliser le depot de dose dans le patient. C’est donc une source d’incertitude qui peut nuire a une delivrance optimale des traitements. La collaboration Clarys (IP2I CPPM LPSC CREATIS) met au point un systeme de controle en ligne base sur la detection de gamma prompts emis le long du parcours des ions. Afin de realiser une mesure de temps de vol absolue (ion + gamma prompt), ClaRys inclut dans son projet le developpement d’un hodoscope de marquage de faisceau installe en amont du patient. Il est destine a fournir une information temporelle et spatiale des ions entrants. Ces informations peuvent etre utilisees pour le processus de reconstruction d'image et dans la reduction des bruits de fond. Un premier hodoscope base sur un maillage de fibres scintillantes lues par des photo-multiplicateurs (PM) a ete developpe. En raison des limitations du taux de comptage des PM, l'efficacite de detection de l'hodoscope a fibres diminue pour les courants de faisceau eleves. Ces limitations ont conduit au developpement d'un hodoscope a base de diamant synthetiques (croissance par depot chimique en phase vapeur ou CVD). Les qualites intrinseques du diamant (rapidite, faible courant de fuite, excellent rapport signal sur bruit, resistance aux radiations, equivalence tissu humain) font de ce semi-conducteur un parfait candidat pour repondre aux exigences de monitorage. L'hodoscope diamant devrait permettre d'atteindre des resolutions temporelles de 100 ps qui vont au-dela des performances de l’hodoscope a fibres et permettrait de faire de l’Ultra Fast Timing cela constitue le projet ClaRys-UFT. Par ailleurs, la radiotherapie innovante «flash» qui permet de delivrer des faisceaux pendant un temps ultracourt (quelques milliemes de secondes au lieu de plusieurs minutes pour la radiotherapie conventionnelle) requiert un monitorage specifique de faisceaux en mode pulse. La rapidite des detecteurs diamants constitue la un atout essentiel pour un tel developpement avec une capacite de marquage en temps « debut » et « fin » des paquets des trains d’impulsions ainsi que de comptage des particules dans le train a haute intensite faisceau. Cela a conduit au developpement du moniteur faisceau diamant DIAMMONI dans le cadre du projet R&T IN2P3 DIAMTECH (collaboration LPSC SUBATECH ARRONAX).