Développement et caractérisation d’un nouvel instrument dédié à l’autoradiographie β

1. Développement et caractérisation d’un nouvel instrument dédié à l’autoradiographie β J. Samaratia, G. Charpaka, P. Coulona, M. Leguayb, P. Lerayb, S. Luponeb, L. Luquinb, V. Metivierb, M. Meynadiera, E. Morteaub, D. Thersb aBiospace Mesures, 10 rue Mercoeur, 75011 PARIS bSubatech, UMR Université de Nantes, Ecole des Mines de Nantes, IN2P3/CNRS, 44307 NANTES

2. Plan • L’autoradiographie β • Les techniques existantes • Le PIM β-Imager : • Principe de détection • L’électronique d’acquisition • Le « trigger » • Résultats obtenus en 3H et en 14C • Conclusion

3. L’AUTORADIOGRAPHIE β • Technique d’imagerie qui permet la localisation de la distribution d’un élément marqué à l’aide d’un isotope (ex.: 3H, 14C..) dans des coupes tissulaires. Coupe de rein marqué au 3H Coupe de rat marqué au 3H (avec la permission de Biospace Mesures)

4. Films ou émulsions photographiques avantages: simplicité, faible coût, excellente résolution spatiale (20μm). inconvénients: faible sensibilité (pour des émetteurs de faible énergie) => temps d’exposition long (plusieurs mois), réponse non linéaire et saturation. Ecrans phosphores avantages: réponse linéaire, sensibilité bcp plus élevée que le film (réduction du temps d’exposition), résolution spatiale (< 200μm). Inconvénients: saturation, impossibilité de détecter du 3H avec les plaques usuelles. Techniques actuelles • Détecteurs gazeux (mode PPAC) • avantages: linéarité quasi parfaite, très grande sensibilité , résolution spatiale (< 200μm), détection du 3H possible. • Inconvénients: nécessite un dispositif lourd (système gaz, HT) Détecteurs gazeux: + image en ligne - le rendre plus facile d’utilisation

5. Principe de détection PIM(Parallel Ionisation Multiplier) Source β Cathode Espaceur 300 μm Etage d’amplification E ~20kV/cm sur 300 m Microgrille Particule β incidente Etage de diffusion E ~4kV/cm sur 4 mm Ne/10% iC4H10 Pads (750750μm2) Plan d’anode

6. Description du détecteur

7. Mécanique du détecteur • Microgrille Ni • Caractéristiques: pas de 50 μm, ø trou de 39 μm, largeur du barreau 11 μm et épaisseur de la grille 6 μm.

8. Plancher de lecture • Caractéristiques: 102400 pixels (320×320) de 750 μm de côté • Multiplexage géométrique du plancher: 2 pistes par ligne de pads et 1 pad sur 4 connecté à la même piste pour limiter le nombre de voies d’électronique

9. Plancher de lecture(connectique (vias) entre les pads et les pistes) Profondeur: 58 μm Profondeur: 142 μm

10. Electronique de lecture • Lecture des pistes par 20 cartes GASSIPLEX => 1280 voies d’électronique pour lire les données de 102400 pixels !!

11. Electronique d’acquisition • La chaîne électronique qui permet d’enregistrer l’information reçue par les pads qui sera écrite sur le disque d’un PC. • Traitement de l’information 1.2 μs après l’entrée d’une particule dans le volume gazeux (cf trigger). • Electronique détermine le temps mort de l’acquisition. • Possibilité d’enregistrer jusqu’à 10000 évts./s.

12. Le « trigger » • Détermine le temps d’arrivée de chaque particule β dans le détecteur. • Difficulté: grande surface => bruit important => développement d’une électronique spécifique dédiée.

13. Electronique trigger • 0.5μs en X • 200 mV en Y.

14. 1.5 mm 300 mm 200 mm 500 mm Résultats avec une source de 14C • Eamplification= 21.7 kV/cmEdérive= 4 kV/cm • efficacité de reconstruction ~ 50% • résolution ~ 60 mm (FWHM)

15. 50 mm 60 mm 70 mm 80 mm 90 mm 100 mm Résultats avec une source de 3H • Eamplification=21.7 kV/cmEdérive=4 kV/cm • efficacité de reconstruction ~ 75% • résolution ~ 50 mm (FWHM)

16. Conclusion Résultats encourageants obtenus sur une lame => optimisation. Passage à une grande surface => plusieurs lames en conservant une résolution < 100 μm (FWHM) avec une efficacité  50 % en 14C et  70 % en 3H.