FR2950731A1

FR2950731A1 - RADIATION DETECTORS AND AUTORADIOGRAPHIC IMAGING DEVICES COMPRISING SUCH DETECTORS

Info

Publication number: FR2950731A1
Application number: FR0956745A
Authority: FR
Inventors: Romain Berny; Herve Carduner; Jerome Donnard; Ray Patrick Le; Eric Morteau; Noel Servagent; Dominique Thers
Original assignee: ECOLE DES MINES DE NANTES; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Nantes
Current assignee: Ecole Des Mines De Nantes Fr; Universite De Nantes 1 Fr; Association pour la Recherche et le Developpement des Methodes et Processus Industriels
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-01
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: EP2483909B1; FR2950731B1; EP2483909A1; WO2011039473A1

Abstract

Détecteur de radiation dans lequel circule un mélange gazeux de gaz rare et de dioxyde de carbone et comprenant une structure amplificatrice (7), comprenant une électrode d'entrée (8) et une grille de sortie (9) séparée d'une distance d'au moins 500 µm.Radiation detector in which a gas mixture of rare gas and carbon dioxide circulates and comprising an amplifying structure (7), comprising an input electrode (8) and an output grid (9) separated by a distance of at least 500 μm.

Description

DETECTEURS DE RADIATIONS ET DISPOSITIFS D'IMAGERIE AUTORADIOGRAPHIQUE COMPRENANT DE TELS DETECTEURS. RADIATION DETECTORS AND AUTORADIOGRAPHIC IMAGING DEVICES COMPRISING SUCH DETECTORS.

La présente invention concerne un détecteur de 5 radiations et un dispositif d'imagerie auto radiographique comprenant un tel détecteur. L'invention concerne plus particulièrement un détecteur de radiation R. L'intérêt des pharmacologues, médecins ou 10 biologistes pour l'utilisation de l'autoradiographie R est l'obtention, dans un temps relativement court, d'une image précise et bien quantifiée de la répartition de la radioactivité dans un organisme entier pour la biodistribution ou dans un organe pour la réceptologie ou 15 l'hybridation in-situ. L'utilisation d'une large palette de radioéléments émetteurs R permet, aujourd'hui, de réaliser des autoradiographies de quasiment toutes les molécules ou médicaments existants. Les biologistes peuvent également remonter à l'activité volumique en 20 trois dimensions en superposant les différentes images de coupes obtenues. Il existe dans l'état de la technique des diapositifs de films et d'écrans phosphores permettant de réaliser des études autoradiographiques R. 25 Ces deux techniques sont dites à exposition en aveugle, c'est-à-dire que l'image ne sera obtenue qu'après révélation du support. Cette révélation se fait soit par un laser pour les écrans phosphores soit par un bain chimique pour les films photographiques. Ces 30 techniques présentent l'inconvénient de ne pas permettre de réaliser les études en temps réel. La demande FR 2 837 000 décrit un détecteur de radiations R permettant une étude en temps réel. Ce détecteur comprend : The present invention relates to a radiation detector and an auto radiographic imaging device comprising such a detector. The invention relates more particularly to a radiation detector R. The interest of pharmacologists, physicians or biologists in the use of autoradiography R is to obtain, in a relatively short time, a precise and well quantified image. the distribution of radioactivity in an entire organism for biodistribution or in an organ for in-situ receptor or hybridization. The use of a wide range of R emitting radioelements today makes it possible to perform autoradiographies of virtually all existing molecules or drugs. Biologists can also go back to the volume activity in three dimensions by superimposing the different images of sections obtained. There are, in the state of the art, slides of films and phosphor screens making it possible to carry out autoradiographic studies R. These two techniques are said to be blind exposure, ie the image will not be obtained only after revelation of the support. This revelation is done either by a laser for phosphor screens or by a chemical bath for photographic films. These techniques have the disadvantage of not making it possible to carry out the studies in real time. The application FR 2 837 000 describes an R radiation detector for a real-time study. This detector includes:

2 une enceinte contenant un mélange gazeux de Néon et d'isobutane pour générer des électrons sous l'effet de radiations, une cathode par laquelle pénètrent les radiations à détecter, une anode pour générer des signaux en fonction d'un courant généré par le déplacement de charges au voisinage de cette anode, ces charges correspondent à des électrons dont les radiations sont directement ou indirectement à l'origine, des moyens de polarisation générant un champ électrique adapté pour entraîner des électrons dans une direction allant de la cathode vers l'anode, une structure amplificatrice, située entre la cathode et l'anode, comprenant un espace d'amplification des électrons entre une électrode d'entrée et une électrode de sortie, les électrodes d'entrée et de sortie étant configurées pour que dans l'espace d'amplification règne un premier champ électrique adapté à ce que des électrons soient générés par avalanche dans l'espace d'amplification, l'espace d'amplification débouchant sur au moins une ouverture de l'électrode de sortie, pour laisser passer au moins une partie des électrons générés par avalanche, un espace de dérive situé entre l'électrode de sortie et l'anode, dans lequel règne un deuxième 30 champ électrique adapté à une diffusion, dans des directions perpendiculaires à ce champ, des électrons par diffusion sur les atomes et molécules du milieu contenu dans l'enceinte. Le détecteur décrit dans FR 2 837 000 permet de 35 détecter des émetteurs de basse énergie comme le tritium 10 15 20 25 5 15 20 25 30 35 3 3H correspondant à un rayonnement R d'environ 18 keV avec une bonne résolution. Cependant de tel dispositif présente des signaux qui ne sont pas satisfaisants pour des émetteurs de haute énergie. Il existe donc un besoin pour un détecteur de rayonnement R qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur, en particulier qui permet une détection satisfaisante du rayonnement d'émetteurs de hautes énergies en temps réel. Un but de la présente invention est de proposer un nouveau détecteur de radiations offrant des possibilités d'observation élargies et un dispositif d'imagerie auto radiographique comprenant un tel détecteur. L'invention propose ainsi un détecteur de radiations comprenant: une enceinte contenant un milieu adapté pour générer des électrons sous l'effet de radiations, une cathode par laquelle pénètrent les radiations à détecter, une anode pour générer des signaux en fonction d'un courant généré par le déplacement de charges au voisinage de cette anode, ces charges correspondent à des électrons dont les radiations sont directement ou indirectement à l'origine, des moyens de polarisation générant un champ électrique adapté pour entraîner des électrons dans une direction allant de la cathode vers l'anode, une structure amplificatrice, située entre la cathode et l'anode, comprenant un espace d'amplification des électrons entre une électrode d'entrée et une électrode de sortie, les électrodes d'entrée et de sortie étant configurées pour que dans l'espace 2 an enclosure containing a gaseous mixture of neon and isobutane for generating electrons under the effect of radiation, a cathode through which the radiation to be detected penetrates, an anode for generating signals as a function of a current generated by the displacement charges in the vicinity of this anode, these charges correspond to electrons whose radiation is directly or indirectly at the origin, polarization means generating an electric field adapted to drive electrons in a direction from the cathode to the anode an amplifying structure, located between the cathode and the anode, comprising an electron amplification gap between an input electrode and an output electrode, the input and output electrodes being configured so that in the space of amplification reigns a first electric field adapted so that electrons are generated by avalanche in the amplification space, the e amplification space opening on at least one opening of the output electrode, to let at least a portion of the electrons generated by avalanche, a drift space located between the output electrode and the anode, in which there is a second electric field adapted to diffusion, in directions perpendicular to this field, electrons by diffusion on the atoms and molecules of the medium contained in the chamber. The detector described in FR 2 837 000 makes it possible to detect low energy emitters such as tritium corresponding to an R-radiation of approximately 18 keV with a good resolution. However, such a device has signals that are unsatisfactory for high energy transmitters. There is therefore a need for a radiation detector R which does not have the drawbacks of the prior art, in particular which allows a satisfactory detection of the radiation of high energy emitters in real time. An object of the present invention is to provide a new radiation detector offering expanded viewing possibilities and an auto radiographic imaging device comprising such a detector. The invention thus proposes a radiation detector comprising: an enclosure containing a medium adapted to generate electrons under the effect of radiation, a cathode through which the radiation to be detected penetrates, an anode for generating signals according to a current generated by the displacement of charges in the vicinity of this anode, these charges correspond to electrons whose radiation is directly or indirectly at the origin, biasing means generating an electric field adapted to drive electrons in a direction from the cathode to the anode, an amplifying structure, located between the cathode and the anode, comprising an electron amplification gap between an input electrode and an output electrode, the input and output electrodes being configured so that in the space

4 d'amplification règne un premier champ électrique E1 adapté à ce que des électrons soient générés par avalanche dans l'espace d'amplification, l'espace d'amplification débouchant sur au moins une ouverture de l'électrode de sortie, pour laisser passer au moins une partie des électrons générés par avalanche, un espace de dérive D situé entre l'électrode de sortie et l'anode, dans lequel règne un deuxième champ électrique E2 adapté à une diffusion, dans des directions perpendiculaires à ce champ E2, des électrons par diffusion sur les atomes et molécules du milieu contenu dans l'enceinte, où le milieu adapté pour générer des électrons sous 15 l'effet de radiations comprend un gaz comprenant un mélange d'au moins 50% d'un gaz rare et de dioxyde de carbone, et que la distance e séparant les électrodes d'entrée et de sortie est supérieure à 500 pm. Avantageusement, l'utilisation d'un mélange 20 gazeux de Néon et de dioxyde de carbone combiné avec un espace d'amplification d'au moins 500 microns permet d'obtenir un détecteur adapté aux émetteurs de haute énergie. Un détecteur selon l'invention peut en outre 25 comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : l'électrode d'entrée de la structure amplificatrice correspond à la cathode ; 30 l'électrode d'entrée est formée d'une face au moins partiellement conductrice d'un échantillon S émetteur de radiations ; le milieu adapté pour générer des électrons sous l'effet de radiations comprend un gaz comprenant 35 un mélange Néon et de dioxyde de carbone, le Néon 10 représentant au moins 85% et au plus 95% en volume du mélange ; la structure amplificatrice est configurée de sorte qu'entre l'électrode d'entrée et de sortie 5 règne un champ électrique d'au moins 2,5 kV/cm ; une deuxième structure amplificatrice, située entre l'espace de dérive et l'anode, comprenant une électrode d'entrée et une seconde électrode, comportant au moins un espace d'amplification des électrons, l'électrode d'entrée et la seconde électrode étant configurées pour que des électrons soient générés par avalanche dans l'espace d'amplification, l'espace de dérive débouchant sur au moins une ouverture de l'électrode d'entrée, la deuxième structure amplificatrice étant configurée de sorte que son gain soit supérieur ou égal à 5000 ; la seconde électrode correspond à l'anode. L'invention se rapporte également à un dispositif d'imagerie auto-radiographique comprenant un détecteur et un porte-échantillon, dans lequel la cathode est constituée par un échantillon au moins partiellement conducteur disposé sur le porte échantillon. L'invention concerne également une méthode de détermination de la position d'émission des électrons détectés par l'anode d'un détecteur qui comprend les étapes suivantes . détermination des coordonnées d'un point A correspondant aux interactions moyennes des électrons dans l'espace de dérive, détermination des coordonnées d'un point B correspondant aux interactions moyennes des électrons dans l'espace d'amplification de la structure amplificatrice, détermination du point d'émission comme étant le 35 10 15 20 25 30 35 4 amplification prevails a first electric field E1 adapted for that electrons are generated by avalanche in the amplification space, the amplification space opening on at least one opening of the output electrode, to let pass at least a part of the electrons generated by avalanche, a drift space D located between the output electrode and the anode, in which there is a second electric field E2 adapted for diffusion, in directions perpendicular to this field E2, electrons by diffusion on the atoms and molecules of the medium contained in the chamber, wherein the medium adapted to generate electrons under the effect of radiation comprises a gas comprising a mixture of at least 50% of a rare gas and carbon dioxide, and that the distance e between the input and output electrodes is greater than 500 μm. Advantageously, the use of a gaseous mixture of neon and carbon dioxide combined with an amplification gap of at least 500 microns makes it possible to obtain a detector adapted to high energy emitters. A detector according to the invention may further comprise one or more of the following optional features, considered individually or in any combination possible: the input electrode of the amplifying structure corresponds to the cathode; The input electrode is formed of an at least partially conductive face of a radiation emitting sample S; the medium adapted to generate electrons under the effect of radiation comprises a gas comprising a Neon mixture and carbon dioxide, the neon representing at least 85% and at most 95% by volume of the mixture; the amplifying structure is configured such that between the input and output electrode there is an electric field of at least 2.5 kV / cm; a second amplifying structure, located between the drift space and the anode, comprising an input electrode and a second electrode, having at least one electron amplification gap, the input electrode and the second electrode being configured so that electrons are generated by avalanche in the amplification space, the drift space opening on at least one opening of the input electrode, the second amplifying structure being configured so that its gain is greater or equal to 5000; the second electrode corresponds to the anode. The invention also relates to an auto-radiographic imaging device comprising a detector and a sample holder, wherein the cathode is constituted by an at least partially conductive sample disposed on the sample holder. The invention also relates to a method for determining the emission position of the electrons detected by the anode of a detector which comprises the following steps. determining the coordinates of a point A corresponding to the average interactions of the electrons in the drift space, determining the coordinates of a point B corresponding to the mean interactions of the electrons in the amplification space of the amplifying structure, determining the point emission as being the

6 point représentant l'intersection de la droite D passant par les points A et B et le plan d'altitude de référence. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe schématique perpendiculaire à ses faces principales, d'un premier mode de réalisation d'un détecteur selon l'invention ; la figure 2 est une coupe schématique, dans un plan analogue à celui de la figure 1, d'une partie de l'anode du détecteur représenté sur la figure 1 ; la figure 3 représente schématiquement en perspective les pavés constitutifs de l'anode représentée sur la figure 2 ; la figure 4 représente schématiquement une vue de dessus, l'agencement des pistes croisées de l'anode représentée sur les figures 2 et 3 ; la figure 5 représente schématiquement le mode de connexion des pavés aux pistes de l'anode représentée sur les figures 2, 3 et 4 ; la figure 6 représente schématiquement le détail du multiplexage des pistes d'une anode d'un détecteur selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 7 illustre le principe de reconstruction de la position d'émission avec extrapolation de trajectoire, la figure 8 est une coupe schématique, perpendiculaire à ses faces principales, d'un mode de réalisation d'un détecteur selon l'invention. 6 point representing the intersection of line D passing through points A and B and the reference altitude plane. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a schematic section perpendicular to its main faces, of a first embodiment of a detector according to the invention; Figure 2 is a schematic section, in a plane similar to that of Figure 1, of a portion of the anode of the detector shown in Figure 1; Figure 3 schematically shows in perspective the constituent blocks of the anode shown in Figure 2; Figure 4 schematically shows a top view, the arrangement of the crossed tracks of the anode shown in Figures 2 and 3; Figure 5 shows schematically the connection mode of the blocks to the tracks of the anode shown in Figures 2, 3 and 4; FIG. 6 schematically represents the detail of the multiplexing of the tracks of an anode of a detector according to one embodiment of the invention, FIG. 7 illustrates the principle of reconstruction of the emission position with trajectory extrapolation, FIG. 8 is a schematic section, perpendicular to its main faces, of an embodiment of a detector according to the invention.

7 Pour des raisons de clarté, les différents éléments représentés sur les figures ne sont pas nécessairement à l'échelle. On entend par « émetteurs à haute énergie » au sens de l'invention un émetteur de radiation R dont l'énergie moyenne est supérieure ou égale à 100 keV. Selon le premier mode de réalisation, représenté sur la figure 1, le détecteur 1 comporte une enceinte 2 aplatie avec deux faces principales 2a et 2b opposées et parallèles entre elles. Cette enceinte 2 contient un milieu adapté pour émettre des électrons primaires sous l'effet de radiations ionisantes émises par un échantillon S disposé à proximité de l'une des faces principales 2a de l'enceinte 2. Avantageusement, le milieu est constitué d'un mélange gazeux circulant dans l'enceinte 2 entre une entrée 3 et une sortie 4. Ce mélange gazeux comprend au moins 50% d'un gaz rare et au moins 5 à 15% de dioxyde de carbone. Les molécules de dioxyde de carbone sont destinées à contrôler le processus d'amplification par avalanche. Dans le cas particulier de la détection des particules R, ce mélange gazeux est avantageusement à une pression comprise entre 0,5 et 2 bars, par exemple entre 0,9 et 1,1 bars, et comporte un gaz rare dont la densité électronique moyenne est proche de 10 électrons par atome, comme par exemple du néon. L'enceinte 2 renferme une cathode 5, une anode 6 et une structure amplificatrice 7. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, la cathode 5, l'anode 6 et la structure amplificatrice 7 sont parallèles entre elles et parallèles aux deux faces principales 2a, 2b de l'enceinte 2. L'anode 6 est située à proximité de la face 2b 35 de l'enceinte 2 opposée à celle 2a à proximité de For the sake of clarity, the different elements shown in the figures are not necessarily to scale. The term "high energy emitters" in the sense of the invention means a radiation emitter R whose average energy is greater than or equal to 100 keV. According to the first embodiment, shown in FIG. 1, the detector 1 comprises a flattened enclosure 2 with two opposite main faces 2a and 2b parallel to one another. This chamber 2 contains a medium adapted to emit primary electrons under the effect of ionizing radiation emitted by a sample S disposed near one of the main faces 2a of the enclosure 2. Advantageously, the medium consists of a a gaseous mixture circulating in the chamber 2 between an inlet 3 and an outlet 4. This gaseous mixture comprises at least 50% of a rare gas and at least 5 to 15% of carbon dioxide. The carbon dioxide molecules are intended to control the avalanche amplification process. In the particular case of the detection of particles R, this gaseous mixture is advantageously at a pressure of between 0.5 and 2 bars, for example between 0.9 and 1.1 bars, and comprises a rare gas whose average electron density is close to 10 electrons per atom, such as neon. The chamber 2 encloses a cathode 5, an anode 6 and an amplifying structure 7. In the embodiment shown in FIG. 1, the cathode 5, the anode 6 and the amplifying structure 7 are parallel to each other and parallel to the two. main faces 2a, 2b of the enclosure 2. The anode 6 is located near the face 2b 35 of the chamber 2 opposite that 2a near the

8 laquelle se trouve l'échantillon S. La structure amplificatrice 7 est située entre la cathode 5 et l'anode 6. L'espace de l'enceinte 2 situé entre la cathode 5 et la structure amplificatrice 6 constitue un espace de conversion C. Les radiations ionisantes émises par l'échantillon S pénètrent dans l'espace de conversion C par la cathode 5. L'espace de l'enceinte 2 situé entre la structure amplificatrice 7 et l'anode 6 constitue un 10 espace de diffusion D. La structure amplificatrice 7 comporte une électrode d'entrée 8 et une électrode de sortie 9 sensiblement parallèles à la cathode 5 et l'anode 6 et délimitant un espace d'amplification A. 15 Des moyens de polarisation 10 sont reliés à la cathode 5, à l'anode 6 et aux électrodes d'entrée 8 et de sortie 9. Ils permettent de porter la cathode 5 à un potentiel V1, l'anode 6 à un potentiel V2, l'électrode d'entrée 8 à un potentiel V3 et l'électrode de sortie 9 à 20 un potentiel V4. Selon un mode de réalisation de l'invention, ces potentiels vérifient V2 > V4 > V3 > V1. Dans un mode de réalisation de l'invention, les électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 sont espacées d'une 25 distance e supérieure ou égale à 500 pm et inférieure ou égale à 1 mm. L'espace de diffusion D a une dimension perpendiculaire aux électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 comprise entre 2 mm et 1 cm, par exemple égale à 3 mm. 30 Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anode 6 est reliée à la masse. La cathode 5, l'électrode d'entrée 8 et l'électrode de sortie 9 sont portées à des potentiels négatifs. Les moyens de polarisation 10 permettent ainsi 35 de créer des champs électriques E1, E2, E3 respectivement 8 is the sample S. The amplifying structure 7 is located between the cathode 5 and the anode 6. The space of the chamber 2 located between the cathode 5 and the amplifying structure 6 constitutes a conversion space C. The ionizing radiation emitted by the sample S enters the conversion space C through the cathode 5. The space of the chamber 2 situated between the amplifying structure 7 and the anode 6 constitutes a diffusion space D. The amplifying structure 7 comprises an input electrode 8 and an output electrode 9 substantially parallel to the cathode 5 and the anode 6 and delimiting an amplification space A. Polarization means 10 are connected to the cathode 5, the anode 6 and the input electrodes 8 and output 9. They allow to carry the cathode 5 to a potential V1, the anode 6 to a potential V2, the input electrode 8 to a potential V3 and the output electrode 9 at a potential V4. According to one embodiment of the invention, these potentials satisfy V2> V4> V3> V1. In one embodiment of the invention, the input and output electrodes 9 and 9 are spaced at a distance e greater than or equal to 500 μm and less than or equal to 1 mm. The diffusion space D has a dimension perpendicular to the input and output electrodes 8 of between 2 mm and 1 cm, for example equal to 3 mm. According to one embodiment of the invention, the anode 6 is connected to ground. The cathode 5, the input electrode 8 and the output electrode 9 are brought to negative potentials. The polarization means 10 thus make it possible to create electric fields E1, E2, E3 respectively

9 dans l'espace de conversion C dans l'espace d'amplification A et dans l'espace de diffusion D. Les moyens de polarisation 10 entraînent les électrons de la cathode 5 vers l'anode 6. Selon un mode de réalisation, l'électrode d'entrée 8 de la structure amplificatrice 7 est confondue avec la cathode 5. L'électrode d'entrée 8 est formée d'une face au moins partiellement conductrice de l'échantillon S. Selon un mode de réalisation, la cathode 5 peut être constituée d'une plaque mince électriquement conductrice d'une épaisseur sensiblement égale à 5 pm. Selon un mode de réalisation de l'invention, la cathode 5 est constituée d'un adhésif conducteur, par 15 exemple un adhésif en cuivre, collé sur une face d'une lame de verre pour microscope. L'échantillon S étant disposé sur la face opposée de la lame de microscope. Les électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 peuvent être constituées de microgrilles de type MICROMEGAS. 20 Avantageusement, les microgrilles présentent une épaisseur inférieure ou égale à 10 pm, par exemple égale à 5 pm permettant des transitions de champs électriques très rapides. Il existe principalement deux types de 25 microgrilles : les microgrilles électroformées et les microgrilles gravées par procédé chimique. Les microgrilles électroformées sont à l'origine utilisées comme filtres de haute précision mais leurs bonnes caractéristiques, en particulier leurs motifs 30 fins, réguliers et de faible épaisseur, en font des candidates très intéressantes pour une utilisation dans les détecteurs selon l'invention. Elles sont généralement en nickel d'une épaisseur voisine de 5 pm et possèdent des trous carrés de 39 pm de côté séparés par des 35 barreaux de 11 pm qui leur confèrent un pas de 51 pm pour 10 9 in the conversion space C in the amplification space A and in the diffusion space D. The polarization means 10 drive the electrons of the cathode 5 to the anode 6. According to one embodiment, the The input electrode 8 of the amplifying structure 7 coincides with the cathode 5. The input electrode 8 is formed of an at least partially conductive face of the sample S. According to one embodiment, the cathode 5 may consist of an electrically conductive thin plate of a thickness substantially equal to 5 .mu.m. According to one embodiment of the invention, the cathode 5 is made of a conductive adhesive, for example a copper adhesive, glued on one side of a microscope glass slide. Sample S being disposed on the opposite side of the microscope slide. The input electrodes 8 and output 9 may consist of microgrids MICROMEGAS type. Advantageously, the microgrids have a thickness less than or equal to 10 μm, for example equal to 5 μm, allowing very fast electric field transitions. There are mainly two types of microgrids: electroformed microgrids and chemically etched microgrits. Electroformed microgrids are originally used as high precision filters but their good characteristics, particularly their thin, regular and thin patterns, make them very attractive candidates for use in detectors according to the invention. They are generally nickel with a thickness of around 5 μm and have square holes of 39 μm side separated by 11 μm bars which give them a pitch of 51 μm for 10 μm.

10 une grille de 500 lpi (Line per Inch). Il existe cependant toutes sortes de géométries et de tailles allant de 100 à 2 000 lpi avec des tailles allant de 7 à 11 pouces. Le procédé d'électroformage ne permet cependant pas de contrôler précisément l'épaisseur de la microgrille en particulier sur les bords où elle peut varier du simple au double. Cependant, pour le centre de la microgrille, l'épaisseur est bien maîtrisée. Les microgrilles gravées par procédé chimique ont une surface de 25x25 cm2 et une épaisseur de 5 pm, elles possèdent des trous circulaires de 30 pm de diamètre disposés en mailles triangulaires équilatérales au pas de 60 pm. Le procédé de fabrication autorise l'incorporation directe de l'espaceur isolant à la grille sous la forme de plots en KaptonTM de 80 pm de diamètre disposés tous les 3 mm. Du fait de leur faible surface, ils permettent de réduire drastiquement la zone morte entre la grille et le support à environ 0,05 % de la surface de la grille. L'avantage de ce procédé de gravure chimique est la maîtrise de l'épaisseur de la grille sur toute sa surface contrairement aux grilles électroformées. Selon un mode de réalisation, les électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 sont respectivement chacune constituées d'une plaque mince électriquement conductrice, de faible épaisseur et percée d'ouvertures de faibles tailles. A titre d'exemple, les ouvertures ont une forme de carré de 35 pm de côté espacées les unes des autres avec un pas de 50 pm qui correspond sensiblement à un nombre d'ouverture par pouce linéaire de 500 lpi. On peut aussi utiliser les électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 de 2 500 lpi ce qui correspond sensiblement à des ouvertures de 8 pm espacées de 10 pm. De telles électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 forment chacune une grille, qui compte-tenu de la faible taille des 10 a grid of 500 lpi (Line per Inch). However, there are all kinds of geometries and sizes ranging from 100 to 2000 lpi with sizes ranging from 7 to 11 inches. The electroforming method, however, does not allow precise control of the thickness of the microgrid, in particular on the edges where it can vary from single to double. However, for the center of the microgrid, the thickness is well controlled. The chemically etched microgrits have a surface area of 25x25 cm 2 and a thickness of 5 μm, they have circular holes 30 μm in diameter arranged in equilateral triangular mesh at a pitch of 60 μm. The manufacturing method allows direct incorporation of the insulating spacer to the grid in the form of KaptonTM pads of 80 μm diameter arranged every 3 mm. Due to their small surface area, they make it possible to drastically reduce the dead zone between the grid and the support to approximately 0.05% of the surface of the grid. The advantage of this chemical etching process is the control of the thickness of the grid over its entire surface unlike the electroformed grids. According to one embodiment, the input and output electrodes 8 and 8 respectively consist of an electrically conductive thin plate, of small thickness and pierced with small openings. For example, the apertures have a square shape of 35 μm apart spaced apart from each other with a pitch of 50 μm which substantially corresponds to an opening number per linear inch of 500 lpi. It is also possible to use the input and output electrodes 8 of 2,500 lpi, which corresponds substantially to 8 μm openings spaced by 10 μm. Such input electrodes 8 and output 9 each form a gate, which in view of the small size of the

11 ouvertures, peut être désignée « microgrille ». De telles microgrilles ont été décrites par exemple dans le document EP855086. La distance e séparant les électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 est de préférence supérieure à 500 pm. En effet, les contraintes associées aux électrons de haute énergie sont différentes de celles associées aux électrons de basse énergie. Les électrons de haute énergie parcourent des distances beaucoup plus importantes dans le gaz. Leur parcours pratique Rp est relativement important puisqu'il est de l'ordre de 20 cm. Un électron de 300 keV parcourra près d'un mètre dans du gaz avant d'être arrêté. Les inventeurs ont mesuré l'altitude de la première interaction et l'énergie déposée lors de la première interaction avec le gaz pour du 46 Sc (Emax = 356 keV) et du 32P (EmaX = 1710 keV). L'émission est supposée isotrope dans l'espace. La première interaction engendre un dépôt d'énergie moyen de 49,83 eV pour le phosphore et de 61,93 eV pour le scandium à une altitude respective de 589 et 157 pm. Ces interactions ont lieu à des distances importantes du point d'émission ce qui se traduit par la création de peu de paires électron-ion dans l'espace d'amplification 7 au contact de la source S. Pour gagner en efficacité et en statistique de création de paires, les inventeurs proposent d'utiliser un espace d'amplification relativement important. La perte d'énergie d'un électron de 100 keV traversant 1 cm de gaz est de 3,5 keV et celle d'un électron de 300 keV est de 1,9 keV. Cela se traduit par la création respective de 97 et 52 paires électron-ion le long de leur parcours. La création de charges d'ionisation primaire le long de la trajectoire peut alors être mise à profit pour caractériser la trace de 11 openings, may be referred to as "microgrid". Such microgrids have been described for example in EP855086. The distance e separating the input and output electrodes 8 and 9 is preferably greater than 500 μm. Indeed, the constraints associated with high energy electrons are different from those associated with low energy electrons. High energy electrons travel much larger distances in the gas. Their practical course Rp is relatively important since it is of the order of 20 cm. An electron of 300 keV will travel nearly a meter in gas before being shut down. The inventors measured the altitude of the first interaction and the energy deposited during the first interaction with the gas for 46 Sc (Emax = 356 keV) and 32P (EmaX = 1710 keV). The emission is supposed to be isotropic in space. The first interaction generates an average energy deposit of 49.83 eV for phosphorus and 61.93 eV for scandium at an altitude of 589 and 157 pm, respectively. These interactions occur at significant distances from the emission point which results in the creation of few electron-ion pairs in the amplification space 7 in contact with the source S. To gain efficiency and statistics of creation of pairs, the inventors propose to use a relatively large amplification space. The energy loss of an electron of 100 keV crossing 1 cm of gas is 3.5 keV and that of an electron of 300 keV is 1.9 keV. This results in the respective creation of 97 and 52 electron-ion pairs along their path. The creation of primary ionization charges along the trajectory can then be used to characterize the trace of

12 l'électron dans le détecteur par une méthode de suivi de la trajectoire selon l'invention. Les potentiels V3 et V4 des électrodes d'entrée 8 et de sortie 9 sont choisis de manière à ce que dans l'espace d'amplification A règne un champ électrique E2 adapté à ce que des électrons soient générés par avalanche dans l'espace d'amplification A. Le phénomène d'avalanche électronique se produit lorsque des électrons arrivent dans une zone de fort champ électrique typiquement de quelques dizaines de kV/cm. L'énergie qu'ils vont acquérir entre deux collisions va devenir suffisamment importante pour qu'ils produisent à leur tour des interactions ionisantes. Les électrons d'ionisation ainsi créés vont alors être accélérés et donner lieu à d'autres ionisations. Dans le cas de microgrilles de type MICROMEGAS, il est possible de considérer que les lignes de champ sont parallèles. Par conséquent, l'augmentation du nombre d'électrons dn après un parcours dx se traduit par : dn = n aT dx où . n : nombre d'électrons à une position donnée, aT : premier coefficient de Townsend défini comme étant la probabilité de faire une interaction 25 ionisante par unité de longueur : aT = 1/À, ~i : libre parcours moyen (distance moyenne que doit parcourir un électron avant de faire une interaction ionisante). En intégrant sur la distance x parcourue, on obtient : 30 n = noea'x où . no : nombre initial d'électrons créés par l'ionisation, x : distance parcourue. 12 the electron in the detector by a trajectory tracking method according to the invention. The potentials V3 and V4 of the input and output electrodes 8 and 9 are chosen so that in the amplification space A an electric field E2 is present, adapted to the fact that electrons are generated by avalanche in the space d amplification A. The electronic avalanche phenomenon occurs when electrons arrive in a zone of strong electric field typically of a few tens of kV / cm. The energy they will acquire between two collisions will become important enough that they in turn produce ionizing interactions. The ionization electrons thus created will then be accelerated and give rise to other ionizations. In the case of microgrids of the MICROMEGAS type, it is possible to consider that the field lines are parallel. Therefore, the increase in the number of electrons dn after a path dx results in: dn = n aT dx where. n: number of electrons at a given position, aT: first coefficient of Townsend defined as being the probability of doing an ionizing interaction per unit of length: aT = 1 / À, ~ i: mean free path (average distance that must be go through an electron before doing an ionizing interaction). By integrating over the distance x traveled, we obtain: 30 n = noea'x where. no: initial number of electrons created by the ionization, x: distance traveled.

Le gain G du détecteur est alors défini comme le rapport entre le nombre d'électrons présents après une longueur x sur le nombre d'électrons initial. Ce qui se traduit par . The gain G of the detector is then defined as the ratio between the number of electrons present after a length x on the initial number of electrons. Which translates to.

G = n = eaTx no Pour un mélange gazeux donné aT dépend uniquement de la valeur du champ électrique et de la pression du gaz. Il est nécessaire que aT soit alors plus grand que le coefficient d'attachement électronique 'le pour constater l'amplification. aT et 'le représentent respectivement le nombre de paires électron-ion créées et le nombre d'électrons recapturés par unité de longueur. Les inventeurs ont observé que le champ électrique doit être supérieur à 2,5 kV/cm dans un mélange gazeux de type Néon+10% CO2 pour amorcer le phénomène d'amplification. G = n = eaTx no For a given gas mixture aT depends only on the value of the electric field and the gas pressure. It is necessary that aT is then larger than the electronic attachment coefficient '' to see the amplification. aT and lc respectively represent the number of electron-ion pairs created and the number of electrons recaptured per unit length. The inventors have observed that the electric field must be greater than 2.5 kV / cm in a neon-type gas mixture + 10% CO 2 to initiate the amplification phenomenon.

Comme représenté sur la figure 2, l'anode 6 présente une structure multicouche planaire. Elle comporte une couche externe 15 et deux couches internes 16, et un plan de masse 17, le tout reposant sur un substrat 28 isolant. As shown in FIG. 2, the anode 6 has a planar multilayer structure. It comprises an outer layer 15 and two inner layers 16, and a ground plane 17, all resting on an insulating substrate 28.

Comme représenté sur la figure 3, la couche externe 16 est segmentée en anodes élémentaires ou pavés 15 formant un réseau bidimensionnel en damier dont les rangées sont alignées selon des axes de coordonnées X et Y. Chaque pavé 15 forme un carré de moins d'un millimètre de côté, par exemple de 650 pm. Les pavés 15 sont alternativement affectés à la lecture de l'une ou l'autre des coordonnées X et Y. Deux pavés 15 voisins ne mesurent pas la position selon la même coordonnée. L'espace entre les pavés 15 est le plus faible possible, mais doit permettre de conserver une parfaite isolation entre eux. Avantageusement, cet espace est inférieur ou égal à 100 pm. As shown in FIG. 3, the outer layer 16 is segmented into elementary anodes or blocks 15 forming a two-dimensional grid pattern whose rows are aligned along X and Y coordinate axes. Each block 15 forms a square of less than one millimeter aside, for example 650 μm. The blocks 15 are alternately assigned to reading one or the other of the X and Y coordinates. Two neighboring blocks 15 do not measure the position according to the same coordinate. The space between the pavers 15 is as small as possible, but must allow to maintain a perfect insulation between them. Advantageously, this space is less than or equal to 100 μm.

14 Comme représenté sur la figure 4, les couches internes de l'anode 6 sont formées de pistes 18 conductrices croisées. Sur l'une des couches internes 16, les pistes 18 s'étendent parallèlement à des premières rangées de pavés 15. Sur l'autre des couches internes 16, les pistes 18 s'étendent parallèlement à des deuxièmes rangées de pavés 15, perpendiculaires aux premières. Selon cet exemple, les pavés 15 d'une rangée associée à la coordonnée X sont situés sur une couche interne différente de celle reliée aux pavés disposés sur une rangée correspondant à la coordonnée Y. Les pistes 18 sont séparées des pavés 15 par un isolant à travers lequel sont percés des trous de liaison 19 (connus de l'homme du métier sous l'expression anglo-saxonne « via hale »), tapissés d'un matériau conducteur électrique afin d'assurer la connexion électrique des pavés 15 avec les pistes 18 de l'une ou l'autre des couches internes 16 (voir figure 2). Les trous de liaison 19 ont par exemple un diamètre de 100 microns. As shown in FIG. 4, the inner layers of the anode 6 are formed of cross-conducting tracks 18. On one of the inner layers 16, the tracks 18 extend parallel to the first rows of blocks 15. On the other of the inner layers 16, the tracks 18 extend parallel to second rows of blocks 15, perpendicular to the first. According to this example, the tiles 15 of a row associated with the X coordinate are located on an inner layer different from that connected to the pavers arranged on a row corresponding to the Y coordinate. The tracks 18 are separated from the pavers 15 by an insulator. through which are drilled connecting holes 19 (known to those skilled in the art under the term "via hale"), lined with an electrically conductive material to ensure the electrical connection of the pavers 15 with the tracks 18 of one or other of the inner layers 16 (see Figure 2). The connecting holes 19 have for example a diameter of 100 microns.

Les pistes 18 sont séparées les unes des autres d'une distance la plus faible possible tout en conservant une parfaite isolation entre elles. Le fait de disposer les pistes en couches superposées isolées les unes des autres permet de gagner en intégration tout en conservant la qualité d'isolation requise. Les pavés 15, grâce aux pistes 18, sont reliés à des amplificateurs rapides 20 eux-mêmes reliés, via des voies électroniques de lecture, à des moyens électroniques de traitement 21 (voir figure 4). The tracks 18 are separated from each other by as little distance as possible while maintaining perfect insulation between them. Laying the tracks in overlapping layers isolated from each other allows to gain integration while maintaining the required quality of insulation. The blocks 15, thanks to the tracks 18, are connected to fast amplifiers 20 themselves connected, via electronic reading channels, to electronic processing means 21 (see FIG. 4).

Pour limiter le nombre de voies électroniques de lecture, et par conséquent le coût du détecteur 1, plusieurs pavés 15 appartenant à une même rangée peuvent être reliés à une même piste 18. Le nombre de pavés 15 séparant deux pavés connectés entre eux dépend de leur taille et de la technologie utilisée pour les réaliser. To limit the number of electronic reading channels, and therefore the cost of the detector 1, several tiles belonging to the same row can be connected to the same track 18. The number of tiles 15 separating two blocks connected to each other depends on their size and the technology used to achieve them.

15 A titre d'exemple, ainsi que représenté sur la figure 5, chaque piste 18 relie de manière périodique, dans une rangée, un pavé 15 sur quatre. Comme deux pavés voisins sont reliés respectivement à des pistes 18 s'étendant selon les axes X et Y, une piste X1 relie deux pavés espacés de trois pavés, ces trois pavés comprenant deux pavés voisins des deux pavés reliés à la piste X1, eux-mêmes reliés respectivement aux piste Y1 et Y7, séparés par un pavé relié à une piste X2, cet agencement étant reproduit sur l'ensemble du damier constitué des pavés 15 (sur la figure 5, deux pavés 15 connectés entre eux sont représentés par des motifs identiques). Selon un mode de réalisation, l'anode 9 peut être divisée en 32 400 pixels élémentaires de 170x170 pm2 réalisés par découpe laser dans un plan de cuivre. Cette technologie permet de réduire la distance isolante interpiste à 30 pm contrairement à la gravure chimique dont la distance isolante minimale est de 75 pm. Le pas des pixels est ainsi de 200 pm dans les deux directions X et Y. Les pistes de lecture auxquelles sont reliés les pixels sont sur deux plans différents. Le plancher comporte 128 pistes en X et 128 pistes en Y. Elles sont placées diagonalement par rapport aux pixels comme le montre la figure 6 et multiplexées géométriquement à la façon d'un échiquier. Un pixel sur deux est relié à une piste X et les autres à une piste Y. Pour une direction de lecture considérée, 64 pistes sont lues d'un côté et les 64 autres sont lues de l'autre côté. Chaque pixel est relié à sa piste par un trou métallisé réalisé par perçage laser. Avec le placement des pistes en diagonale par rapport aux pixels, le pas de lecture des pistes est ainsi de 282,84 pm. Ce pas de pixelisation est l'une des meilleures granularités réalisées à ce jour au vue de la surface pour ce type de détecteur gazeux. By way of example, as shown in FIG. 5, each track 18 periodically connects, in one row, one of every four pavers. As two neighboring blocks are respectively connected to tracks 18 extending along the X and Y axes, a track X1 connects two blocks spaced from three blocks, these three blocks comprising two adjacent blocks of the two blocks connected to the track X1, themselves. they are respectively connected to the tracks Y1 and Y7, separated by a block connected to a track X2, this arrangement being reproduced on the whole checkerboard consisting of the blocks 15 (in FIG. 5, two blocks 15 connected to each other are represented by patterns identical). According to one embodiment, the anode 9 can be divided into 32 400 elementary pixels of 170x170 pm 2 made by laser cutting in a copper plane. This technology makes it possible to reduce the interpolation insulating distance to 30 μm, unlike chemical etching whose minimum insulating distance is 75 μm. The pitch of the pixels is thus 200 μm in the two directions X and Y. The reading tracks to which the pixels are connected are in two different planes. The floor has 128 tracks in X and 128 tracks in Y. They are placed diagonally to the pixels as shown in Figure 6 and geometrically multiplexed like a chessboard. Every second pixel is connected to one X track and the other one to a Y track. For a given playback direction, 64 tracks are played on one side and the other 64 are played on the other side. Each pixel is connected to its track by a metallized hole made by laser drilling. With the placement of the tracks diagonally relative to the pixels, the playback pitch of the tracks is thus 282.84 pm. This pixel pitch is one of the best granularities realized to date in view of the surface for this type of gas detector.

La planéité de l'anode est assurée par un The flatness of the anode is ensured by a

16 collage sur un plan de référence en aluminium de 8 mm d'épaisseur. En référence à la figure 1, lorsqu'une particule ionisante I est émise par l'échantillon S et qu'elle pénètre dans un détecteur 1 par la face 2a de celui-ci à l'opposé de celle voisine de l'anode 6, elle traverse l'espace de conversion C dans laquelle elle interagit avec le mélange gazeux et génère des électrons primaires. Ces électrons primaires, sous l'effet du champ électrique El gagnent l'espace d'amplification A dans lequel ils sont multipliés par le phénomène d'avalanche électronique pour former un nuage d'électrons 23. Une partie de ce nuage d'électrons 23 traverse ensuite l'électrode de sortie 9 et pénètre dans l'espace de diffusion D. Le champ électrique E3 régnant dans l'espace de diffusion D est modéré, par exemple inférieur ou égal à 10 kV/cm et propice à un étalement latéral du nuage d'électrons 23 par diffusion des électrons qui le constitue sur les atomes et molécules du gaz. 16 gluing on an 8 mm thick aluminum reference plane. With reference to FIG. 1, when an ionizing particle I is emitted by the sample S and it enters a detector 1 by the face 2a thereof opposite the neighbor of the anode 6, it crosses the conversion space C in which it interacts with the gas mixture and generates primary electrons. These primary electrons, under the effect of the electric field El gain the amplification space A in which they are multiplied by the electronic avalanche phenomenon to form a cloud of electrons 23. Part of this cloud of electrons 23 then passes through the output electrode 9 and enters the diffusion space D. The electric field E3 prevailing in the diffusion space D is moderate, for example less than or equal to 10 kV / cm and conducive to lateral spreading of the electron cloud 23 by diffusion of electrons which constitutes it on the atoms and molecules of the gas.

Le suivi d'une particule /3 consiste, à partir du parcours de l'électron dans le gaz, à remonter par une reconstitution géométrique au point d'émission dans l'échantillon S. Cette méthode de suivi suppose que la trajectoire des électrons de haute énergie s'effectue en ligne droite sans déviation d'angle importante et que les coordonnées de la droite extrapolant le parcours de l'électron puisse être déterminé à partir de deux points caractéristiques de la trajectoire mesurée. Le premier point se situant dans l'espace d'amplification A et le second dans l'espace de diffusion D. Comme explicité ci-dessus, la perte d'énergie d'un électron de 100 keV traversant 1 cm de gaz est d'environ 3,5 keV. Cette perte d'énergie est négligeable devant l'énergie incidente de la particule P. De ce The tracking of a particle / 3 consists, starting from the path of the electron in the gas, to go up by a geometric reconstruction at the emission point in the sample S. This tracking method assumes that the trajectory of the electrons of the High energy occurs in a straight line without significant angle deviation and the coordinates of the line extrapolating the path of the electron can be determined from two characteristic points of the measured trajectory. The first point lies in the amplification space A and the second in the diffusion space D. As explained above, the energy loss of an electron of 100 keV crossing 1 cm of gas is about 3.5 keV. This loss of energy is negligible compared to the incident energy of the particle P. From this

17 fait, il peut être considéré que la particule ne sera pas ou très peu déviée en traversant 1 cm de gaz et que sa trajectoire sera une ligne droite. Comme expliqué précédemment, un électron qui arrive sur l'anode aura traversé l'espace d'amplification A et l'espace de diffusion D. Les deux espaces différents traversés par l'électron permettent de remonter aux deux points caractéristiques de la droite constituant la trajectoire de l'électron. In fact, it can be considered that the particle will not be or very little deflected through 1 cm of gas and that its trajectory will be a straight line. As explained previously, an electron that arrives on the anode will have crossed the amplification space A and the diffusion space D. The two different spaces crossed by the electron make it possible to go up to the two characteristic points of the straight line constituting the trajectory of the electron.

Le premier point correspondant au point moyen des interactions dans l'espace d'amplification A, est déterminé à partir des interactions de l'électron dans l'espace d'amplification A. La faible perte d'énergie associée à la petite épaisseur de gaz traversé permet de déterminer la position moyenne dans cet espace en utilisant une méthode dite du barycentre. Le second point de la droite extrapolant le parcours de l'électron, est déterminé à partir des interactions de l'électron dans l'espace de diffusion D. The first point corresponding to the mean point of the interactions in the amplification space A, is determined from the interactions of the electron in the amplification space A. The low energy loss associated with the small thickness of gas traversed makes it possible to determine the average position in this space using a so-called barycenter method. The second point of the line extrapolating the path of the electron is determined from the interactions of the electron in the diffusion space D.

Le fait que la particule dépose son énergie de manière quasi continue dans le milieu qu'elle traverse, permet de considérer que l'altitude moyenne des interactions se situe au milieu de la hauteur de l'espace de diffusion. Cela permet alors de déterminer le second point caractéristique de la droite. La figure 7 illustre le principe de reconstitution d'émission par la méthode d'extrapolation de la trajectoire. La courbe TR représentée sur la figure 7 représente la trajectoire réelle d'un électron projetée dans la direction X, et la droite TC la droite représentant la trajectoire calculée de l'électron projetée dans la direction X. La moyenne de la distribution spatiale de la charge dans l'espace de diffusion D nous donne le point A correspondant à l'altitude moyenne des interactions The fact that the particle deposits its energy almost continuously in the medium through which it passes makes it possible to consider that the average altitude of the interactions lies in the middle of the height of the diffusion space. This then makes it possible to determine the second characteristic point of the line. Figure 7 illustrates the principle of reconstruction of emission by the method of extrapolation of the trajectory. The curve TR represented in FIG. 7 represents the real trajectory of an electron projected in the X direction, and the straight line TC represents the calculated trajectory of the projected electron in the X direction. The average of the spatial distribution of the electron charge in the diffusion space D gives us the point A corresponding to the average altitude of the interactions

18 dans cet espace de diffusion D. La même méthode appliquée pour l'espace d'amplification A nous conduit au point B. La méthode de reconstruction par extrapolation géométrique consiste alors à assimiler la trajectoire de la particule /3 à une droite TD passant par ces deux points. La position d'émission extrapolée est alors donnée comme le point représentant l'intersection de cette droite avec la droite correspondant à une altitude nulle. De la même manière on peut évaluer la position d'émission dans la direction Y. Nous obtenons alors : XmA ùXmD Xem XmA ZcA Z cA cA cD et ZCA ùZ cD avec (Xem, Yem, 0) les coordonnées du point d'émission, et (XmA, YmA, ZeA) les coordonnées du point correspondant à la moyenne de la distribution spatiale de charge dans l'espace d'amplification A, (XmD, YmD, ZeD) les coordonnées du point correspondant à la 20 moyenne de la distribution spatiale de charge dans l'espace de diffusion D, The same method applied for the amplification space A leads us to the point B. The geometric extrapolation reconstruction method then consists in assimilating the trajectory of the particle / 3 to a line TD passing through these two points. The extrapolated emission position is then given as the point representing the intersection of this line with the line corresponding to a zero altitude. In the same way we can evaluate the emission position in the Y direction. We obtain then: XmA ùXmD Xem XmA ZcA Z cA cA cD and ZCA ùZ cD with (Xem, Yem, 0) the coordinates of the emission point, and (XmA, YmA, ZeA) the coordinates of the point corresponding to the mean of the spatial charge distribution in the amplification space A, (XmD, YmD, ZeD) the coordinates of the point corresponding to the mean of the distribution spatial charge in the diffusion space D,

avec dans le cas du 46Sc, d'un espace d'amplification de 50 pm et d'un espace de dérive de 1 cm : 25 - ZeA =123,um , ZeD = 5 500,um Ces coefficients sont définis en fonction de l'émetteur en particulier pour la composante de l'espace d'amplification, et de la géométrie. 30 Selon un mode de réalisation représenté à la figure 8, le détecteur comprend en outre une deuxième structure amplificatrice 30 située entre l'espace de Y =Y _Z YmA ù YmD em mA cA with in the case of 46 Sc, an amplification gap of 50 μm and a drift space of 1 cm: ZeA = 123, um, ZeD = 500, um These coefficients are defined according to the emitter in particular for the component of the amplification space, and the geometry. According to an embodiment shown in FIG. 8, the detector furthermore comprises a second amplifying structure 30 located between the space of Y = Y _Z YmA ù YmD em mA cA

19 diffusion D et l'anode 6. Cette deuxième structure amplificatrice 30 comprenant une électrode d'entrée 31 et une électrode de sortie 32, par exemple confondues avec l'anode 6, comportant au moins un espace d'amplification A2 des électrons. L'électrode d'entrée 31 et l'électrode de sortie 32 étant configurées pour que les électrons soient générés par avalanche dans l'espace d'amplification A2, l'espace de diffusion D débouchant sur au moins une ouverture de l'électrode d'entrée 31, la deuxième structure amplificatrice 30 étant configurée de sorte que son gain soit supérieur ou égal à 5 000. La distance e2 séparant les électrodes d'entrée 31 et de sortie 32 de la deuxième structure amplificatrice 30 est supérieure ou égale à 100 pm et inférieure ou égale à 200 pm par exemple égale à 125 pm. Le signal issu de l'ionisation primaire dans l'espace de diffusion doit être suffisamment amplifié pour être extrait du bruit électronique. Les inventeurs ont observé qu'il est avantageux d'avoir un gain de la deuxième structure amplificatrice au moins égal à 4 400 de préférence au moins égal à 5 000, pour pouvoir extraire le signal dû aux ionisations dans l'espace de diffusion quelque soit la direction de la particule incidente et quelque soit le plan de projection considéré pour un électron de 100 keV. De la même manière, les inventeurs ont observé que dans le cas d'une particule /3, partant avec une énergie de 300 keV, le gain minimum à appliquer dans la deuxième structure amplificatrice pour ne pas privilégier les directions par rapport aux autres est de 8 000, de préférence de 9 500. A titre d'exemple, les inventeurs ont considéré un électron de 100 keV traversant l'espace de diffusion avec un angle de 45° suivant la direction X. En supposant sa trajectoire rectiligne, l'électron traverse alors 5,7 mm le long de l'axe de lecture X ce qui correspond à une perte d'énergie de 2 keV. Cela engendre la création de 55 paires d'électro-ions. En supposant un pas de lecture du plancher de 282,84 micromètres, le signal s'étale alors sur 20 pistes en supposant une transparence parfaite des microgrilles, la charge récoltée par piste et le gain minimum à appliquer dans ce cas sont donnés par : _ nombre de paires /7 l piste (e ) = gain x nombre de pistes nombre de pistes gain,. = x2xle seuil nombre de paires Le facteur 2 provient du fait que le nuage électronique s'étale sur un plancher de pixels multiplexés. Ainsi la moitié de la charge est récoltée par les pistes de lecture en X et l'autre moitié par les pistes de lecture en Y. This second amplifying structure 30 comprising an input electrode 31 and an output electrode 32, for example merged with the anode 6, comprises at least one amplification space A2 of the electrons. The input electrode 31 and the output electrode 32 are configured so that the electrons are generated by avalanche in the amplification space A2, the diffusion space D opening on at least one opening of the electrode. input 31, the second amplifier structure 30 being configured so that its gain is greater than or equal to 5000. The distance e2 separating the input and output electrodes 31 of the second amplifier structure 30 is greater than or equal to 100 pm and less than or equal to 200 pm, for example equal to 125 pm. The signal from the primary ionization in the diffusion space must be sufficiently amplified to be extracted from the electronic noise. The inventors have observed that it is advantageous to have a gain of the second amplifying structure at least equal to 4,400, preferably at least 5,000, in order to be able to extract the signal due to the ionizations in the diffusion space, whatever it may be. the direction of the incident particle and whatever the projection plane considered for an electron of 100 keV. In the same way, the inventors have observed that in the case of a particle / 3, starting with an energy of 300 keV, the minimum gain to be applied in the second amplifying structure so as not to favor the directions relative to the others is 8,000, preferably 9,500. By way of example, the inventors have considered an electron of 100 keV traversing the diffusion space at an angle of 45 ° in the X direction. Assuming its rectilinear trajectory, the electron then traverses 5.7 mm along the reading axis X which corresponds to a loss of energy of 2 keV. This creates 55 pairs of electro-ions. Assuming a floor reading pitch of 282.84 micrometers, the signal then spreads over 20 tracks assuming perfect transparency of the microgrids, the load collected per track and the minimum gain to be applied in this case are given by: _ number of pairs / 7 l track (e) = gain x number of tracks number of tracks gain ,. = x2xth threshold number of pairs The factor 2 comes from the fact that the electronic cloud spreads on a floor of multiplexed pixels. Thus, half of the load is collected by the X reading tracks and the other half by the Y reading tracks.

Pour un seuil par piste de 6 000 électrons, cela entraîne un gain minimum de 4 400 dans l'espace d'amplification au contact de l'anode pour extraire le signal du bruit électronique. Dans le cas d'un électron de 300 keV le gain minimum sera de 8 000 et dans selon d'un électron de 1 MeV, le gain minimum sera de 32 000. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisations décrits et ne sera pas interprétée de façon limitative, et englobe tout mode de réalisation équivalent. En particulier un détecteur selon l'invention peut comprendre plus de deux structures amplificatrices. For a threshold per track of 6,000 electrons, this results in a gain of at least 4,400 in the amplification space in contact with the anode to extract the signal from the electronic noise. In the case of an electron of 300 keV the minimum gain will be 8000 and in accordance with an electron of 1 MeV, the minimum gain will be 32 000. The invention is not limited to the embodiments described and does not will not be interpreted in a limiting manner, and encompasses any equivalent embodiment. In particular a detector according to the invention may comprise more than two amplifying structures.

Claims

REVENDICATIONS1. Radiation detector comprising: an enclosure (2) containing a medium adapted to generate electrons under the effect of radiation, - a cathode (5) through which the radiation to be detected penetrates, - an anode (6) for generating signals under function of a current generated by the displacement of charges in the vicinity of this anode (6), these charges correspond to electrons whose radiation is directly or indirectly at the origin, - polarization means (10) generating an electric field adapted to drive electrons in a direction from the cathode (5) to the anode (6), - an amplifying structure (7), located between the cathode (5) and the anode (6), comprising a gap of amplifying (22) electrons between an input electrode (8) and an output electrode (9), the input (8) and output (9) electrodes being configured so that in the amplification space a first electric field (E1) adapted to this ee electrons are generated by avalanche in the amplification space, the amplification space opening on at least one opening (12) of the output electrode (9), to let at least a portion of the electrons generated by avalanche, - a diffusion space (D) located between the output electrode (9) and the anode (6), in which there is a second electric field (E2) adapted for diffusion, in directions perpendicular to this field (E2), electrons by diffusion on the atoms and molecules of the medium contained in the chamber (2), characterized in that the medium adapted to generate electrons under the effect of radiation comprises a gas comprising a mixture at least 50% of a rare gas and carbon dioxide, and that the distance (e) separating the input (8) and output (9) electrodes is greater than 500 μm.

2. Detector according to claim 1, wherein the input electrode of the amplifying structure (7) corresponds to the cathode (5).

3. Detector according to one of claims 1 or 2, wherein the input electrode (8) is formed of an at least partially conductive face of a sample (S) emitting radiation. 15

4. Detector according to one of the preceding claims, wherein the medium adapted to generate electrons under the effect of radiation comprises a gas comprising a Neon mixture and carbon dioxide, the neon representing at least 85% and at most 95% by volume of the mixture.

5. Detector according to one of the preceding claims, wherein the amplifying structure is configured so that between the input and output electrode an electric field of at least 2.5 kV / cm.

6. Detector according to one of the preceding claim, further comprising a second amplifying structure (30), located between the diffusion space (D) and the anode (6), comprising an input electrode (31). and a second electrode (32) having at least one amplification gap (A2) of the electrons, the input electrode (31) and the second electrode (32) being configured so that electrons are generated by avalanche in 23 the amplification space (A2), the drift space opening on at least one opening of the input electrode, the second amplifier structure being configured so that its gain is greater than or equal to 5000.

The detector of claim 6, wherein the second output electrode (32) corresponds to the anode (6).

8. Self-radiographic imaging device comprising a detector according to one of the preceding claims and a sample holder, wherein the cathode is constituted by an at least partially conductive sample disposed on the sample holder.

9. A method for determining the emission position of the electrons detected by the anode of a detector according to any one of claims 1 to 7, comprising the following steps. determination of the coordinates of a point A corresponding to the average electron interactions in the diffusion space (D), determination of the coordinates of a point B corresponding to the mean interactions of the electrons in the amplification space (A) of the amplifying structure (7), - determining the emission point as the point representing the intersection of the straight line (TC) passing through points A and B and the reference altitude plane.