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Mateu Suau, Isidre. Systèmes de détection digitaux par traitement numérique des impulsions X-dur pour des applications spatiales

Mateu Suau, Isidre (2014). Systèmes de détection digitaux par traitement numérique des impulsions X-dur pour des applications spatiales.

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Résumé en francais

Pour préparer les futures missions d'astronomie haute énergie, nous avons développé, à l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse, un système de détection pour l'imagerie et la spectroscopie des rayons X-durs. Celui-ci est basé sur un détecteur en Germanium haute pureté en configuration planaire, avec des électrodes segmentées par pistes, et vise une couverture en énergie allant de quelques keV jusqu'à quelques centaines de keV. En plus d'une réflexion très poussée au niveau de la conception du détecteur, ce projet se montre également innovant par l'utilisation extensive d'algorithmes de traitement numérique pour l'analyse des impulsions. C'est ce point qui constitue le sujet principal de cette thèse. L'astrophysique dans le domaine des rayons X-dur voit s'ouvrir une ère de grande évolution pour les années à venir. Des progrès technologiques dans la fabrication de miroirs permettent maintenant de focaliser les photons au delà de 10 keV, ce qui était une limite technique depuis de nombreuses années. L'observatoire NuSTAR de la NASA, lancé en 2012, et Astro-H (JAXA), qui sera lancé en 2015, sont les premières missions à exploiter ces nouveaux miroirs pour des énergies allant jusqu'à 80 keV. Cependant, des recherches récentes montrent que des optiques capables de focaliser au-delà de cette limite sont sur le point d'être réalisées. Avec cette nouvelle génération d'optiques, apparaît le besoin de nouveaux détecteurs capables de les exploiter pleinement. Une des principales caractéristiques du détecteur proposé à l'IRAP est la possibilité d'obtenir une localisation du point d'interaction des photons en volume, avec application immédiate pour la réduction de bruit de fond et le suivi des événements Compton permettant des mesures polarisation. À ce propos, nous avons implémenté un algorithme pour déterminer la position des interactions, ainsi que des méthodes pour réaliser la calibration du détecteur, gérer les déclenchements, réaliser la mise en forme et mesurer l'énergie. Afin d'obtenir une simulation complète du système, nous avons adapté MGS, un code Matlab déjà existant, pour la simulation de la collection de charge et de la réponse de notre détecteur, et nous avons utilisé Pspice pour modéliser l'électronique de lecture. Ces deux outils nous ont permis de générer des signaux réalistes pour tester les performances des algorithmes de traitement du signal pour la mesure d'énergie et la localisation de l'interaction. Finalement, nous présentons les premières mesures réalisées avec PheniX, prototype d'un système de détection conçu et réalisé dans le cadre d'une action de Recherche et Développement à l'IRAP, avec un financement CNES.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Roques, Jean-Pierre
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Astrophysique - Traitement numérique du signal - Détection - Spectroscopie - Rayons X - Imagerie - Germanium - Détecteur planaire à pistes
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :03 Nov 2014 12:18