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

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

L’AUTORADIOGRAPHIE β Coupe de rein marqué au 3H 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)

Techniques actuelles Détecteurs gazeux (mode PPAC) 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. 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

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

Description du détecteur

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.

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

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

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

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.

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.

Electronique trigger 0.5μs en X 200 mV en Y.

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

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

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.