Les Défis du CEA n°241 jui/aoû 2020
Les Défis du CEA n°241 jui/aoû 2020
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°241 de jui/aoû 2020

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 255) mm

  • Nombre de pages : 36

  • Taille du fichier PDF : 3 Mo

  • Dans ce numéro : dossier énergies, pour un mix décarboné.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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14 MAKING-OF EN IMAGES 10 0 1 Test du détecteur Vérification de la sensibilité du capteur de la caméra préalablement calibré sur des sources radioactives étalons du LNHB du CEA-List, laboratoire national de référence. 2 Placement des composants sur la carte électronique Positionnement et soudure de précision des composants sur la carte électronique grâce à un microscope « BGA ». LEXIQUE Collimateur Dispositif en matériau dense qui module les rayonnements qui le traversent. Piézoélectrique Propriété d’un matériau de se déformer en présence d’un champ électrique. CEA-List Laboratoire des systèmes numériques intelligents (Saclay). o 1 Imagerie gamma « La problématique récurrente est de localiser précisément la source du rayonnement  : est-ce dans le mur ou derrière lui ? La visualisation 3D permettra de le savoir. » Vincent Schoepff, ingénieur-chercheur en physique, responsable du projet o 2 Autonomie LES DÉFIS DU CEA #241 1 2 La caméra Nanopix détecte au-delà de 20 mètres les rayonnements gamma. Son capteur est composé d’un matériau sensible couplé à une puce électronique. Le tout est placé sous un « masque codé », un type de collimateur. Ce dernier effectue des rotations sur plusieurs angles pour reconstituer via des algorithmes la trajectoire et donc l’origine des rayonnements. L’imagerie gamma consiste à superposer deux images  : la photographie du lieu et le diagramme des « points chauds » représentant l’intensité du rayonnement. Pour localiser encore plus précisément les sources, les développements portent sur une reconstruction 3D de l’environnement et la visualisation en profondeur. « L’innovation repose sur la miniaturisation de la caméra qui a nécessité un travail de précision pour maintenir une compacité importante des cartes électroniques. » Jean-Michel Bourbotte, technicien en électronique En 2019, Nanopix est devenue nomade. L’optimisation de son électronique, déjà sophistiquée, a permis d’automatiser les mesures, notamment avec un moteur piézoélectrique pilotant la rotation du collimateur. Les chercheurs ont aussi rapatrié directement dans la caméra les fonctions d’alimentation et de communication  : une gageure à format constant ! Auparavant, un ordinateur commandait à distance, via plusieurs câbles USB de 15 mètres de long, la caméra et son alimentation. Désormais, c’est elle qui gère ses données et qui les transmet par Ethernet. Et comme l’intégration d’une batterie aurait été trop lourde, Nanopix puise son énergie dans ce seul câble Ethernet qui peut mesurer jusqu’à 200 mètres.
LES DÉFIS DU CEA #241 MAKING-OF o 3 Intelligence embarquée « Intelligente, la caméra Nanopix traite ses données pour générer l’image gamma qu’elle envoie par simple connexion Ethernet à l’adresse IP du destinataire. » YoannMoline, ingénieur-chercheur en électronique embarquée Ainsi autonome, Nanopix peut être embarquée sur un drone ou un robot d’intervention pour des problématiques de sécurité publique. Mais si l’engin contribue alors à alimenter la caméra, qu’en est-il du traitement des données ? Jusqu’à présent, toutes les données brutes des mesures étaient envoyées à un ordinateur de commande distant pour qu’il génère l’imagerie gamma. Aujourd’hui, Nanopix livre elle-même l’image finale grâce à un système d’exploitation (processeur, carte graphique) qui intègre les algorithmes de traitement de l’image. Ce système est placé au cœur même de la caméra, à côté du détecteur, avec toujours les mêmes contraintes de dimensionnement. o 4 Version hybride « Le matériau fonctionnalisé et pixellisé qui constituera le futur détecteur de Nanopix permettra de discriminer les rayonnements gamma et les neutrons. » Camille Frangville, ingénieure-chercheuse en chimie 3 4 Les chercheurs travaillent à la prochaine génération de Nanopix ; celle qui pourra localiser conjointement des rayonnements gamma et des neutrons émis par des sources radioactives. Cette innovation implique de modifier l’architecture du détecteur. Dans l’imagerie gamma, les rayonnements interagissent directement avec le matériau sensible où ils déposent une partie de leur énergie, laquelle est détectée et mesurée. Or, les neutrons n’interagissent pas avec ce matériau. Les chimistes de l’équipe développent actuellement un polymère scintillant fonctionnalisé, sensible à la fois aux neutrons et aux gammas, et surtout capable de les discriminer. 10 0 i EN IMAGES 3 Intégration de l’intelligence Programmation des algorithmes de traitement des données au plus proche de la puce de détection, intégrée dans la caméra (placée sur le robot). 4 Développement du nouveau matériau du détecteur Contrôle sous lumière UV du polymère fonctionnalisé. FOCUS Plusieurs générations de caméras L’imagerie gamma est une longue aventure au CEA-List. Initiées dans les années 1990, les recherches ont donné lieu à différentes générations de caméras, avec de nombreux partenaires de R&D nationaux et internationaux. La première génération, baptisée Cartogam, mesurait 40 cm pour 17 kg. En 2010, les chercheurs finalisaient la tête de série Gampix, d’un encombrement de 18 cm pour 2 kg, industrialisée sous le nom d’iPIX par Mirion Technologies. Nanopix bat tous les records en 2017 avec 8 cm pour 268 g, et remporte le Prix de l’innovation du salon WNE (World Nuclear Exhibition) en 2018. 15



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