Études et optimisation de la mesure du signal d'ionisation dans la caméra Compton au xénon liquide XEMIS2 pour imagerie 3-gamma

Un projet innovant d'imagerie médicale au xénon, appelé XEMIS2, tente pour la première fois de réaliser l’imagerie 3-gamma sur des petits animaux avec une très faible activité injectée. Le principe de cette nouvelle modalité est de détecter simultanément trois gammas en s'appuyant sur un télescope Compton au xénon liquide simple phase et un émetteur spécifique (β+, γ), le Scandium-44. Des simulations Monte Carlo ont démontré le potentiel de cette nouvelle imagerie pour réduire l’activité des radiopharmaceutiques administrée tout en conservant la qualité de l'image produite. La précision des mesures de position et d'énergie des reculs électroniques dans le xénon liquide joue un rôle crucial dans l'identification des séquences Compton et la reconstruction des cônes. Ce travail de thèse est axé sur la capacité de XEMIS2 dans le domaine d'énergie de diffusion de Compton. Dans un souci de lecture continue du signal d’ionisation avec un niveau de bruit très faible et un temps mort négligeable, un nouveau système de mesure à déclenchement automatique a été développé. Le prototype d'acquisition de données a été installé et qualifié dans la caméra de petite dimension XEMIS1. En outre, une étude préliminaire d’une nouvelle approche de l'étalonnage angulaire grâce à la diffusion Compton dans XEMIS2 est proposée.An innovative xenon medical imaging project called XEMIS2 attempts for the first time to realize low radio-activity small animal 3-gamma imaging. The principle of this novel modality is to detect simultaneously three gammas relying on a single-phase liquid xenon Compton telescope and a specific (β+, γ) emitter Scandium-44. Predicted by a full Monte Carlo simulation, it has shown a potential alternative to reduce the administered radiopharmaceutical activities while maintaining image qualities. The accurate position and energy measurements of electronic recoils in liquid xenon play a crucial role in Compton sequence identification and cone reconstruction. This thesis work is focused on the capability of XEMIS2 in the Compton scattering energy domain. For the sake of continuous read-out with ultra-low noise and negligible dead-time, a novel developed self-trigger ionization measurement system has been accomplished. The data acquisition prototype has been implemented and qualified in the XEMIS1 experimental facilities. Besides, a preliminary study of a new approach to Compton scattering angular calibration in XEMIS2 is proposed