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La physique de l’infiniment grand l’infiniment petit

Le brevet d’invention PEPITES publié !

11 mai 2020


Le brevet d’invention d’un moniteur ultra fin pour la protonthérapie déposé par 5 chercheurs et ingénieurs du LLR est publié

La news sur le site de l’X


Comment monitorer en continu mais sans le perturber un faisceau de particules chargées comme ceux utilisés dans la protonthérapie ? En interposant le moins de matière possible ! Ce sont donc des membranes de 1.5 µm sur lesquelles sont déposées des bandelettes de 50 nanomètres qui forment le nouveau moniteur ultra-mince développé par le groupe « Applications Médicales » du LLR et dont le brevet d’invention vient d’être publié.


Contactée en 2014 par le leader européen sur le marché de la protonthérapie afin de réfléchir à de nouveaux moniteurs pour ses nouvelles machines de traitement, l’équipe du LLR a rapidement opté pour l’étude d’un détecteur basé sur le phénomène d’émission d’électrons secondaires. Après la construction d’un premier prototype (réalisé avec le concours du LPICM) et une campagne de tests avec des faisceaux de proton de 70 MeV auprès du cyclotron Arronax (St Herblain), les preuves de principe étaient établies, tandis que la tenue aux radiations était étudiée, notamment au LSI puis au CSNSM. Des financements de l’ANRet du Labex P2IO permettaient alors de continuer l’aventure, tandis qu’un dépôt d’un brevet était rapidement initié avec l’aide du SR2PI.


Ultra-mince, notamment grâce à la finesse de ses membranes faites d’un matériau développé pour les voiles solaires, PEPITES peut mesurer en permanence les paramètres du faisceau tout en offrant une perturbation minimale, et ce sans saturation et en restant très tolérant aux radiations. Son signal de mesure provient d’un phénomène très linéaire et de surface, autorisant ainsi la construction d’une zone sensible extrêmement fine. Cette ultra-finesse autorise un fonctionnement à des intensités élevées car elle réduit les échauffements dus aux interactions avec le faisceau. Sans pression de gaz à supporter dans le vide de la ligne, au contraire des classiques chambres à ionisation, ses membranes supportent bien mieux les altérations par radiations. Le système est simple à utiliser et trouve des applications bien au-delà du domaine médical initialement envisagé.


La construction d’un prototype fonctionnel est en cours. Il sera installé en 2021 sur une ligne de faisceau d’Arronax puis utilisé en routine afin de bénéficier d’un retour d’expérience sur le comportement in situ du moniteur. Ceci est un point essentiel en vue de l’adoption éventuelle de la technique dans le domaine médical. PEPITES a d’ailleurs reçu un accueil plus que favorable que ce soit dans l’univers de la recherche médicale ou de la physique des particules lors de sa présentation lors de plusieurs conférences internationales. Dans un futur proche, la technologie devrait être applicable aux très prometteuses thérapies « Flash », où la tumeur est traitée en un temps bref mais avec un débit de dose au moins 100 fois supérieur à celui des traitements actuels.

Brevet :
SYSTEME DE CARACTERISATION D’UN FAISCEAU DE PARTICULES CHARGEES ET MACHINE DE PRODUCTION D’UN FAISCEAU DE PARTICULES CHARGEES COMPRENANT UN TEL SYSTEME

Inventeurs :

  • Denis Bernard
  • Brun Boyer
  • Pascal Manigot
  • Christophe Thiebaux
  • Marc Verderi

contact : Marc Verderi

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