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TOHR

Conception mécanique et construction d’un tomographe à haute résolution

 

TOHR, un nouveau tomographe avec une résolution submillimétrique

Vue CAO de la platine stéréotaxique

TOHR est un tomographe à haute résolution pour les petits animaux basé sur un principe original développé par le groupe interface physique-Biologie de l’IPN d’Orsay (IPB), maintenant IMNC. Un premier prototype, TOHR 1 a été construit et testé depuis 2002.
Le tomographe est composé d’un anneau de collimateurs optiques qui sélectionnent les particules provenant d’un volume élémentaire donné.  Ces particules sont détectées par des scintillateurs couplés à des tubes photomultiplicateurs. Une seconde sélection est effectuée par coïncidence de particules détectées dans différents scintillateurs.
Un second prototype à plus grande résolution et de meilleures performances a été construit. Le service R&D détecteurs a en charge la conception mécanique et l’assemblage des supports de collimateurs, le test et l’alignement des collimateurs optiques, et l’intégration globale comprenant une motorisation triaxiale servant à déplacer une platine stéréotaxique mobile et ergonomique adapté à un environnement de recherche médicale.

La conception actuelle comprend 10 secteurs de scintillateurs optiques avec collimateurs. Chaque scintillateur est couplé à 2 tubes photomultiplicateurs.

 
Conception mécanique d’un collimateur : un assemblage de 80 fines plaques

Vue d’un collimateur

Le cœur du système est le collimateur développé par le groupe Interface Physique Biologie et usiné chimiquement par la société Doniar en Suisse. Chacun des 10 secteurs est composé de 80 plaques de tungstène de 100 µm d’épaisseur empilées les unes sur les autres. La tâche du service R&D détecteurs a été de définir et de mettre au point le meilleur support assurant un positionnement et une parfaite planéité à ces plaques très fines garant la meilleure résolution possible. Suite à un principe d’empilage pour TOHR 1 décevant (plaques séparées par des cales), une autre solution a dû être trouvée pour augmenter la rigidité. Les plaques sont collées et pressées par paquet de 4 dans le but d’obtenir un sandwich indéformable de bonne planéité. Les 20 paquets sont alors montés sur un peigne support. Chaque collimateur est monté sur une mécanique réglable sur 3 axes dont l’intérêt est de pouvoir régler le point focal à une précision de 0.1 mm dans un volume de 2×2×2 mm.
 
Banc optique de contrôle du centrage des collimateurs

Le banc de test

Test et alignement optique de chaque collimateur

Un banc de mesure a été créé pour qualifier et ajuster la position du point focal. Ce point est créé en injectant de la lumière depuis l’arrière du collimateur. La lumière sortante est projetée sur un écran blanc. Une caméra scrute l’écran et renseigne de la surface de la tâche et de son intensité ce qui indique la position axiale. L’offset du centre du disque indique la position radiale. La position peut être ajustée directement avec les vis de réglages du système 3 axes.
 
Définition de l’équipement de détection et intégration mécanique

Les résultats des simulations

Deux PM


Les rayons gamma collimatés sont détectés par un scintillateur en NaI(Tl). Deux tubes photomultiplicateurs (PMT) XP3732B Photonis sont connectés à la fenêtre du scintillateur. Le choix de la forme du scintillateur était basé sur les simulations faites par le service R&D Détecteurs avec LITRANI.

L’équipement de détection a été réalisé par Scionix qui a livré un module complet comprenant scintillateurs et PMT. Des systèmes électroniques de codage sont insérés dans le tube du module. L’anneau de modules scintillateurs + PMT est en 2 parties afin de bouger chaque moitié de part et d’autre et d’ouvrir l’accès au cœur du système. Ainsi il est possible d’accéder aux collimateurs et de les changer. Car deux distances focales sont possibles pour disposer de deux résolutions. Tous ces éléments sont montés sur un châssis en aluminium. Les équipements tels qu’électronique, alimentation électrique, informatique et motorisation y sont intégrés à la suite.

 

Montage de 2 PM sur le support

Montage de 10 modules

Contact  : B. Génolini

Publications et rapports :

Liens :


 

IPN

Institut de Physique Nucléaire Orsay - 15 rue Georges CLEMENCEAU - 91406 ORSAY (FRANCE)
UMR 8608 - CNRS/IN2P3

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