FR3013124A1 - Detecteur de photons a haute energie - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un détecteur (300) de photon à haute énergie comprenant : - un cristal (301) destiné à absorber un photon à haute énergie en générant des photons selon un phénomène luminescent, - un photomultiplicateur (302) comportant une fenêtre d'entrée (304), destiné à détecter les photons en incidence sur ladite fenêtre d'entrée (304), ledit détecteur (300) étant caractérisé en ce que le cristal (301) et la fenêtre d'entrée (304) du photomultiplicateur (302) sont collés par adhérence moléculaire.

Description

Détecteur de photons à haute énergie L'invention se rapporte principalement à un détecteur de photons à haute énergie, typiquement supérieure à 0,5 MeV. Un tel détecteur peut être utilisé, par exemple, dans la tomographie par émission de positrons (TEP), à application clinique ou biologique, ou sur des spectromètres d'annihilation de positron (méthode des durées de vie). Un tel détecteur est notamment utile en sciences des matériaux, dans la recherche en physique nucléaire et, plus généralement, dans la détection de photons. La TEP est une application majeure dans la détection des photons à haute énergie, c'est-à-dire supérieure à 0,5 MeV, par exemple dans le do- maine de la médecine et de la pharmacie où elle permet notamment d'obtenir des images relatives à des organes ou à des tissus biologiques in vivo, notamment à l'intérieur d'un organisme humain ou animal. De la même manière que pour les autres examens de médecine nu- cléaire, la réalisation d'un examen TEP nécessite l'injection d'un traceur ra- dioactif. Un traceur est constitué d'un vecteur moléculaire, et d'un isotope radioactif qui permet de localiser la distribution de la molécule au sein de l'organisme. Le choix d'un isotope est déterminé d'une part en fonction des propriétés chimiques qui conditionnent la possibilité de marquage, et d'autre part en raison du mode de désintégration qui permet une détection externe du rayonnement émis. Pour sa mise en oeuvre, un des avantages de la TEP par rapport aux autres techniques de médecine nucléaire est qu'elle a à sa disposition un éventail d'éléments chimiques d'intérêt biologique pour le marquage. En effet, il se trouve que sur les quatre principaux constituants des systèmes biologiques, trois possèdent des isotopes qui se désintègrent par émission de positrons : le carbone 11, l'azote 13 et l'oxygène 15. Son développement clinique a été obtenu grâce au fluor 18 (18F) qui s'intègre facilement dans des molécules intervenant dans des métabolismes. De ce fait, la TEP permet de suivre de tels métabolismes et, notam- ment, de détecter des zones à forte consommation de glucose comme les zones cancérigènes.

En référence à la figure 1, la TEP est donc basée sur l'émission d'un positron 100 dans une source 102 étudiée afin que ce positron 100 s'annihile - ou se désintègre - avec un électron en générant deux photons-gamma 104 et 106, d'une énergie de 511 keV chacun, émis de façon prati- quement colinéaire selon des sens opposés à partir d'un point 108 de désin- tégration. Grâce à un détecteur 110 de photons-gamma entourant la source 102 de positron, le point 108 de désintégration peut être déterminé comme porté par le segment 112 reliant les deux points 114 et 116 de détection des pho- tons-gamma 104 et 106 dans le volume du détecteur 110. Ainsi, pratique- ment, on injecte au patient une molécule d'intérêt biologique tel qu'un sucre (ou dopamine...) marqué par un produit radioactif. Les cellules cancéreuses, qui ont une plus grande activité que les cellules saines, vont en priorité absorber ce sucre un peu particulier, qui n'est pas métabolisé par les cellules.

Le marqueur radioactif, souvent du Fluor 18, se désintègre en émettant un positron (l'antiparticule des électrons) qui s'annihile à son tour avec un électron de l'environnement en émettant selon deux directions opposées deux photons-gamma (d'une énergie déterminée de 511 keV). A partir de millions de reconstructions de segments tels que le seg- ment 112, il est alors possible de représenter par contraste des zones for- tement émettrices de photons vis-à-vis de zones faiblement émettrices de photons qui traduisent, respectivement, des zones présentant une forte concentration d'isotopes vis-à-vis de zones présentant une faible concentration d'isotopes.

La figure 1 bis montre le principe d'une spectrométrie d'annihilation de positrons. Un faisceau de positrons 120 d'une largeur de pic à mi-hauteur (FWHM) 121 de l'ordre de cent picosecondes est pulsé en direction d'une cible à étudier 122. Lors de l'interaction avec la cible 122, un positronium 122 est créé. Un positronium est une paire constituée d'un électron et d'un positron. Le positronium 123 est ensuite annihilé générant un rayonnement gamma : deux rayons gamma 124 sont émis de façon pratiquement colinéaire selon des sens opposés. Les rayons gamma 124 doivent alors être détectés par un détecteur 125 à haute résolution temporelle.

En référence à la figure 2, un détecteur de photon-gamma 110 comporte classiquement un milieu de détection 200 destiné à absorber un photon-gamma 104, 106 en générant des photons 201 selon un phénomène luminescent, et un photo-détecteur 202 destiné à détecter lesdits photons 201. Lorsqu'un photon-gamma pénètre dans un détecteur, il peut interagir de plusieurs façons avec le milieu de détection. La distance parcourue par le photon-gamma avant d'interagir avec le milieu est exprimée en « longueur d'atténuation », et est d'autant plus petite que le milieu à traverser est dense et/ou composé de matériaux de haut numéro atomique. Les milieux de dé- tection classiquement utilisés sont réalisés à base de cristaux. Ces cristaux utilisés sont notamment caractérisés par une forte densité afin d'accroître les chances d'interaction de la matière avec le photon à absorber (densité, en g.cm-3, généralement supérieure à 6).

Un premier type d'interaction est appelé « effet Compton ». L'effet Compton correspond à la collision entre le photon-gamma et un électron du milieu de détection. Le photon-gamma diffuse sur un électron, perdant de l'énergie, mais sans effectuer un transfert total de son énergie. L'électron est alors mis en mouvement. Le photon qui émerge avec l'électron, appelé pho- ton diffusé, partage avec l'électron mis en mouvement l'énergie initiale. Un deuxième type d'interaction est appelé « interac- tion photoélectrique ». Une interaction photoélectrique correspond à une émission d'un électron des couches profondes d'un atome du milieu de détection, par transfert total de l'énergie du photon-gamma vers l'électron.

Dans les deux cas, un électron est mis en mouvement dans le milieu de détection, ce qui peut être à l'origine de l'émission de photons 201. Le photo-détecteur 202 en sortie du milieu de détection 200 permet ensuite de détecter lesdits photons 201. Un photo-détecteur est un dispositif qui transforme la lumière qu'il absorbe en une grandeur mesurable, généra- lement un courant électrique ou une tension électrique. Les photo-détecteurs 202 de type photomultiplicateur, tels que celui représenté à la figure 2, sont largement utilisés. Un photomultiplicateur se présente sous la forme d'un tube sous vide 203 et d'une fenêtre d'entrée 204 sur laquelle les photons 201 entrent en collision. A l'intérieur du tube sous vide 203, en général à la surface de la fenêtre d'entrée 204, est apposée une fine couche de métal ou de semi-conducteur 205. L'ensemble comportant la fenêtre d'entrée 204 et la couche de métal ou de semi-conducteur 205 est appelé « photocathode » 206. Lorsqu'un photon 201 atteint le semi- conducteur 205, il excite un électron de la bande de valence, qui est alors éjecté du semi-conducteur 205. Un tel électron est appelé « photoélectron ». Le photoélectron est ensuite focalisé au moyen d'une électrode de focalisation 207 vers une série de dynodes 208 o vers une galette à microcanaux (permettant une meilleure résolution temporelle) permettant de transformer le photoélectron initial en un paquet d'électrons 209 suffisant pour constituer un signal électrique mesurable sur une anode de sortie 210. Chaque dynode 208 étant maintenue à une valeur de potentiel plus importante que la précédente, la différence de potentiel entre une dynode et la dynode suivante ac- célère les électrons 209, qui acquièrent suffisamment d'énergie pour géné- rer un certain nombre d'électrons secondaires sur la dynode suivante. Il se produit donc, de dynode en dynode, un effet d'avalanche. Généralement, les milieux de détection utilisés sont réalisés à base de cristaux solides dans les conditions de fonctionnement du détecteur. Le photomultiplicateur est alors généralement couplé au cristal via de la graisse optique. La graisse optique permet d'éviter un vide d'air entre la fenêtre du photomultiplicateur et le cristal, afin d'éviter des discontinuités d'indice optique dues à l'air, qui réfléchiraient ou dévieraient la majorité des photons. Or dans le cas particulier des cristaux radiateur Cerenkov, les graisses op- tiques présentent le défaut d'absorber les longueurs d'onde correspondant à la lumière ultraviolette, voire également les longueurs d'onde correspondant à la lumière bleue pour les graisses d'indice optique supérieur à 1.6. Or il s'agit des longueurs d'onde où l'on attend le maximum de signal en sortie du cristal. De plus, en fonction de leur angle d'incidence, certains photons peu- vent encore subir une réflexion totale à l'interface entre le cristal et la graisse optique. Tout ceci a pour conséquence de réduire l'efficacité des détecteurs, c'est-à-dire le pourcentage des désintégrations de positrons détectées.

Or un détecteur d'efficacité élevée permet une irradiation réduite des patients et du personnel soignant. Les machines cliniques TEP actuelles ont une efficacité qui dépasse rarement 1 à 2 %. L'amélioration de l'efficacité de la partie « détecteur » de la machine TEP est une des voies permettant d'augmenter le rendement global d'une machine TEP. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un détecteur de photons à haute énergie offrant notamment une efficacité photoélectrique et de détection considérablement améliorée par rapport aux détecteurs existants.

A cette fin, l'invention propose un détecteur de photon à haute éner- gie comprenant : - un cristal destiné à absorber un photon à haute énergie en générant des photons selon un phénomène luminescent, - un photomultiplicateur comportant une fenêtre d'entrée, destiné à dé- tecter les photons en incidence sur ladite fenêtre d'entrée. Ledit détecteur est caractérisé en ce que le cristal et la fenêtre d'entrée du photomultiplicateur sont collés par adhérence moléculaire. Le principe du collage par adhérence moléculaire est basé sur la mise en contact direct de deux surfaces, c'est-à-dire sans l'utilisation d'un maté- riau spécifique tel qu'une colle, une cire, un métal à basse température de fusion, etc. Une telle opération nécessite que les surfaces à coller soient suffisamment polies, exemptes de particules ou de contamination (en particulier par des hydrocarbures), et qu'elles soient suffisamment rapprochées pour permettre d'initier un contact, typiquement à une distance inférieure à quelques nanomètres. Dans ce cas, les forces attractives entre les deux sur- faces sont assez élevées pour provoquer l'adhérence moléculaire. Le collage moléculaire est induit initialement par l'ensemble des forces attractives (en particulier des forces de Van der Waals) d'interaction électronique entre atomes ou molécules des deux surfaces à coller. Ces forces attractives sont d'autant plus importantes que la distance entre les deux surfaces est faible. En outre, elles dépendent de la nature des surfaces et du milieu qui les sépare. 3013 12 4 6 Dans bon nombre d'applications, les collages sont réalisés à température et à pression ordinaires, après un nettoyage chimique des surfaces. De façon générale, le renforcement des énergies de collage est obtenu par la mise en oeuvre d'un traitement thermique. Plus la température sera haute, 5 plus les énergies de collage seront fortes. Au-delà d'une certaine tempéra- ture dépendant en particulier du nettoyage avant collage des surfaces, la majorité des liaisons entre les deux surfaces sont des liaisons covalentes. Grâce à l'invention, le cristal et le photomultiplicateur sont couplés sans graisse optique, ce qui élimine les problèmes précédemment évoqués 10 d'absorption de longueurs d'onde correspondant à la lumière ultraviolet voire bleue, et de risque de réflexion totale à l'interface cristal / graisse optique. La collection de photons sur la fenêtre du photomultiplicateur est ainsi améliorée, ce qui permet d'augmenter l'efficacité du détecteur. Coupler la fenêtre du photomultiplicateur et le cristal par collage par 15 adhérence moléculaire n'est pas une simple alternative au couplage par graisse optique. En effet, le collage par adhérence moléculaire requiert des états de surface parfaits (présentant une rugosité typiquement de moins de 0.5 nanomètres) et une planéité quasi-parfaite. De tels polis d'une surface du cristal et de la fenêtre du photomultiplicateur sont à ce jour maîtrisés, 20 mais lorsque la fenêtre polie est mise en place sur le tube du photomultipli- cateur, et qu'une mise sous vide du photomultiplicateur est effectuée, la fenêtre se déforme et perd sa planéité : elle prend alors une forme concave. Il est donc nécessaire de rectifier le polissage de la fenêtre lorsqu'elle est montée sur le tube du photomultiplicateur sous vide, ce qui demande un sa- 25 voir-faire technique maîtrisé. Le détecteur selon l'invention peut également présenter une ou plu- sieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Dans un mode de réalisation non limitatif, le cristal comporte des mo- 30 lécules de PbF2. En effet, dans une publication de S. Korpar et al. « Study of TOP PET using Cherenkov light », NIM A 654 (2011) 532-538, il est expliqué que des cristaux de PbF2 permettent des résolutions temporelles remarquables. La résolution temporelle d'un détecteur est définie comme étant l'incertitude sur la date de détection d'une interaction par le détecteur. C'est un paramètre important car elle détermine la durée de la fenêtre temporelle qui permet à un détecteur d'associer deux détections de photons provenant de la désintégration d'un positron par le phénomène dit de coïncidence. La résolution temporelle d'un détecteur dépend de la capacité à amener rapi- dement sur la fenêtre d'entrée du photo-détecteur un nombre de photons suffisant pour déclencher la détection. Classiquement, les milieux de détection utilisés pour des mesures à haute résolution temporelle sur des photons énergétiques sont réalisés à base de scintillateurs, tels des scintillateurs plastiques ou des cristaux BaF2 ou LaBr3. Dans un scintillateur, l'électron qui est émis lors d'une interaction photoélectrique est susceptible de réagir avec les molécules présentes en son sein pour : - les ioniser et entraîner la formation « d'électrons d'ionisation », - les exciter et produire des « photons de scintillation ». Dans les appareils de TEP traditionnels, c'est la détection des photons de scintillation par un photo-détecteur qui permet de calculer l'énergie déposée dans les cristaux inorganiques scintillants et de dater la détection. Le phénomène de scintillation produit des photons avec une distribution temporelle décrite par une exponentielle décroissante de constante de temps -Cs, appelée constante de temps de décroissance de la scintillation. La constante de temps de décroissance du scintillateur, le rendement de scintillation, et les dimensions des cristaux (conditionnant la dispersion des temps de parcours des photons avant détection) sont déterminants pour la résolution temporelle. Le « rendement de scintillation » est défini comme le nombre de photons de scintillation produits par MeV d'énergie déposée. Les scintillateurs plastiques, bien que peu chers, sont peu utilisés lorsque de bonnes résolutions temporelles sont recherchées, du fait de leur grande longueur d'atténuation : pour être efficace, un grand volume de scin- tillateur plastique est nécessaire, ce qui augmente la dispersion des temps de parcours des photons de scintillation avant détection. Parmi les cristaux scintillants, les meilleures performances en termes de résolution temporelle sont obtenues avec le LaBr3, par exemple 150 picosecondes FWHM (largeur 3013 124 8 à mi-hauteur), mais en réduisant les dimensions du cristal au prix d'un notable sacrifice en efficacité. Au contraire, le PbF2 n'est pas un scintillateur, mais un radiateur Ce- renkov, c'est-à-dire qu'il est capable de produire des photons par effet Ce- 5 renkov. L'effet Cerenkov est l'émission de lumière visible et/ou ultraviolette lorsqu'une particule chargée se déplace dans un milieu donné à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu. On note que les électrons diffusés par effet Compton sont peu relativistes, c'est-à-dire qu'ils sont animés d'une vitesse proche de celle de la lumière dans le milieu, mais que les 10 électrons émis par interaction photoélectrique sont tous relativistes. Le coefficient d'atténuation élevé du PbF2 permet d'utiliser des cristaux de petite taille. La production de photons dans le PbF2 est de plus quasiment instantanée. La résolution temporelle du détecteur n'est donc plus conditionnée que par la dispersion du temps de parcours des photons Ce- 15 renkov avant détection par le photomultiplicateur. Enfin, aucune propriété de scintillation n'est observée dans des cristaux de PbF2. Ainsi, l'absence du temps de décroissance de scintillation d'un processus de scintillation fait que le temps d'occupation du détecteur est déterminé par la durée de l'impulsion du photomultiplicateur, proche de la nanoseconde. Un détecteur utilisant des 20 cristaux de PbF2 en tant que milieu de détection permet donc une résolution temporelle et un taux de comptage sans précédent. On note cependant que les auteurs de la publication reconnaissent que malgré leur importante résolution temporelle, les détecteurs proposés sont très inefficaces : la probabilité de détection d'une désintégration d'un 25 positron est de 1 à 6% maximum. En effet, dans les conditions opération- nelles décrites dans la publication de Korpar et al., un calcul rapide montre que 50% (calcul approximatif) des photons Cerenkov incidents à l'interface cristal / graisse optique subissent une réflexion totale. De plus, dans un modèle simple où le rendement quantique d'une photocathode Bialkali est plat 30 entre 250 et 550 nanomètres, et où tous les photons Cerenkov de longueur d'onde inférieure à 400 nanomètres sont absorbés dans la graisse optique, on calcule que 70% (calcul approximatif) des photons Cerenkov traversant l'interface cristal / graisse optique sont absorbés dans la graisse optique. Un détecteur utilisant un cristal de PbF2 et s'affranchissant de graisse optique présente donc à la fois une résolution temporelle et une efficacité élevées. Avantageusement, dans un mode de réalisation non limitatif, la fe- nêtre d'entrée du photomultiplicateur comporte des molécules de A1203 (mo- lécules constituant le saphir). Les fenêtres d'entrée de photomultiplicateurs sont généralement en verre. Or l'indice de réfraction du verre est très inférieur à celui du cristal de PbF2, ce qui induit une grande probabilité de réflexion totale à l'interface entre le cristal de PbF2 et la fenêtre d'entrée du photomultiplicateur. Toutefois il a été observé que l'indice optique des cris- taux de PbF2 est remarquablement proche de celui du saphir. Interfacer le cristal de PbF2 et une fenêtre d'entrée en saphir permet donc de réduire considérablement l'amplitude de réflexion totale à l'interface entre le cristal de PbF2 et la fenêtre d'entrée. Avantageusement, l'adhérence moléculaire est de type hydrophile.

Pour la plupart des collages moléculaires, on est amené à considérer deux familles de surface : les hydrophiles et les hydrophobes. La différence principale existant entre ces surfaces est la présence de films d'eau, correspondant à quelques monocouches moléculaires, adsorbée sur les surfaces hydrophiles. Pour les collages de surfaces hydrophiles, des interactions par liaison hydrogène, plus fortes que l'attraction de Van der Waals, peuvent être mises en jeu, dès lors que les surfaces sont constituées d'électrons (électronégatifs) liés à des atomes d'hydrogène (comme O-H). Un collage hydrophile nécessite une température de traitement ther- mique globalement inférieure à celle nécessitée par un traitement hydro- phobe. Or il a été constaté que les surfaces constituées de molécules de PbF2 et de A1203 sont toutes deux des surfaces hydrophiles. Un collage hydrophile est donc possible et avantageux. La présente invention a également pour objet un dispositif de tomo- graphie par émission de position comportant au moins un détecteur selon l'invention. La présente invention a également pour objet un procédé d'assemblage d'un cristal de détecteur de photon à haute énergie et d'une fenêtre d'entrée d'un photomultiplicateur dudit détecteur, comportant les étapes suivantes : - tailler et polir une première surface du cristal, et une deuxième surface de la fenêtre d'entrée - installer la fenêtre d'entrée sur un tube du photomultiplicateur - mettre sous vide le tube - polir à nouveau la deuxième surface de la fenêtre d'entrée - réaliser un collage par adhérence moléculaire de la première surface du cristal et de la deuxième surface de la fenêtre d'entrée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description ci-dessous, effectuée à titre illustrative et non limitatif, en référence aux figures ci-jointes sur lesquelles : - à la figure 1, déjà décrite, est représentée de façon schématique la mise en oeuvre d'une tomographie à émission de positron, - à la figure 1 bis, déjà décrite, est représentée de façon schématique la mise en oeuvre d'une spectrométrie d'annihilation de positron, - à la figure 2, déjà décrite, est représenté de façon schématique un détecteur selon l'art antérieur, - à la figure 3 est représenté de façon schématique un détecteur con- forme à l'invention, - à la figure 4 sont représentées de façon schématique des étapes d'un procédé d'assemblage des pièces du détecteur de la figure 3. En référence à la figure 3 est illustré partiellement un détecteur 300 de photon à haute énergie, tel un photon-gamma, conforme à l'invention. Un tel détecteur peut être mis en oeuvre pour différentes applications, notam- ment vis-à-vis d'organisme de taille importante (TEP du corps humain), de taille moyenne (TEP d'une partie du corps humain) ou de faible taille (TEP « petit animal »). Le détecteur 300 comprend : - un milieu de détection 301 constitué d'un cristal absorbeur compor- tant des molécules de PbF2, - un photomultiplicateur 302 comportant un tube sous vide 303 et une fenêtre d'entrée 304. 3013 124 11 Le cristal de PbF2 est de densité sensiblement égale à 7.66 g/cm3. Par ailleurs, l'indice de réfraction du cristal de PbF2 est sensiblement égal à 1.82 à 400 nanomètres. Le cristal 301 selon l'invention est par exemple d'épaisseur sensiblement égale à 18 millimètres ou à 9 millimètres. En effet, 5 la longueur d'atténuation à 511 keV dans un cristal de PbF2 est de 9 milli- mètres. Lorsqu'un photon-gamma de 511 keV interagit dans le cristal de PbF2, il a 46% de probabilités de se convertir par effet photo-électrique. L'interaction produit alors un électron de 423 keV, relativiste dans le cristal de PbF2, qui rayonne quelques dizaines de photons optiques et ultra-violets 10 (longueur d'onde supérieure à 250 nanomètres). Le fonctionnement du photomultiplicateur 302 est conforme à celui présenté précédemment sous la référence 202. Un élément caractéristique du photomultiplicateur 302 selon la présente invention, est que la fenêtre d'entrée 304 du photomultiplicateur 302 comporte des molécules de A1203, 15 molécules constituant le saphir. Le diamètre de la fenêtre d'entrée 304 est par exemple sensiblement égal à 18 millimètres ou à 9 millimètres. Le diamètre de la fenêtre d'entrée 304 est avantageusement sensiblement identique à l'épaisseur du cristal 301. On note que le photomultiplicateur 302 est avantageusement à galettes micro-canaux, ce type de photo-détecteurs 20 étant particulièrement performant. La fenêtre d'entrée 304 du photomultiplicateur 302 et le cristal 301 sont collés par adhérence moléculaire. Des étapes d'un procédé 400 d'assemblage de la fenêtre d'entrée 304 et du cristal 301 sont schématiquement représentées à la figure 4. 25 Selon une première étape 401, une première surface du cristal 301, et une deuxième surface de la fenêtre d'entrée 304 sont polies. En effet, le collage par adhérence moléculaire requiert des états de surface parfaits (avantageusement, les surfaces à assembler présentent une rugosité inférieure à 0.5 nanomètres) et une planéité parfaite. 30 Selon une deuxième étape 402, la fenêtre d'entrée 304 du photomul- tiplicateur 302 est installée sur le tube 303 du photomultiplicateur 302.

Selon une troisième étape 403, le tube 303 est mis sous vide. En ef- fet, pour fonctionner, le vide doit régner à l'intérieur du photomultiplicateur 302 Selon une quatrième étape 404, la deuxième surface de la fenêtre d'entrée est rectifiée et à nouveau polie. En effet, la mise sous vide du pho- tomultiplicateur 302 provoque une déformation de la fenêtre d'entrée 304, celle-ci prenant une forme concave. Il est donc nécessaire de lui redonner une forme plane afin d'effectuer le collage par adhérence moléculaire. Selon une cinquième étape 405, un collage par adhérence molécu- laire de la première surface du cristal 301 et de la deuxième surface de la fenêtre d'entrée 304 est réalisé. L'étape de collage par adhérence molécu- laire 405 comporte notamment un nettoyage des première et deuxième surfaces, afin de les débarrasser de particules de contamination, en particulier des hydrocarbures ; un rapprochement des première et deuxième surfaces afin d'initier un contact (les surfaces doivent typiquement être rapprochées d'une distance inférieure à quelques nanomètres) ; et enfin de façon avantageuse un traitement thermique de sorte à améliorer l'énergie de liaison entre les deux surfaces. La fenêtre d'entrée 304 du photomultiplicateur 302 et le cristal 301 sont alors couplés sans qu'il y ait besoin d'utiliser une graisse optique, comme c'était le cas des détecteurs de l'art antérieur. De plus, l'indice de réfraction du cristal de PbF2 est remarquablement proche de celui de la fenêtre d'entrée constituée de molécules de A1203. Ainsi, la déviation des photons à l'interface entre le cristal 301 et la fenêtre d'entrée 304 est faible.

Les pertes optiques au passage de cette interface sont donc considérable- ment réduites, ce qui permet d'obtenir un détecteur d'efficacité particulièrement élevée. On estime à 39 % la probabilité maximale de détection d'un photon issu d'une désintégration d'un positron avec un tel détecteur. On note également que le choix d'un cristal de PbF2 permet d'obtenir un détecteur présentant une résolution temporelle remarquable, comme ex- pliqué précédemment. Ainsi, le détecteur selon l'invention présente une résolution temporelle et une efficacité élevée par rapport aux détecteurs de l'art antérieur.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Détecteur (300) de photon à haute énergie comprenant : - un cristal (301) destiné à absorber un photon à haute énergie en gé- nérant des photons selon un phénomène luminescent, - un photomultiplicateur (302) comportant une fenêtre d'entrée (304), destiné à détecter les photons en incidence sur ladite fenêtre d'entrée (304), ledit détecteur (300) étant caractérisé en ce que le cristal (301) et la fe- nêtre d'entrée (304) du photomultiplicateur (302) sont collés par adhé- rence moléculaire.
2. 2. Détecteur (300) de photon selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cristal (301) comporte des molécules de PbF2.
3. 3. Détecteur (300) de photon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fenêtre d'entrée (304) du photomultiplicateur (302) comporte des molécules de A1203.
4. 4. Détecteur (300) de photon selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le collage par adhérence moléculaire est de type hydrophile.
5. 5. Dispositif de tomographie par émission de positrons comportant au moins un détecteur (300) de photon selon l'une des revendications précédentes.
6. 6. Dispositif de spectrométrie d'annihilation de positrons comportant au moins un détecteur (300) de photon selon l'une des revendications 1 à 4.
7. 7. Procédé (400) d'assemblage d'un cristal (301) de détecteur (300) de photon à haute énergie et d'une fenêtre d'entrée (304) d'un photomul-tiplicateur (302) dudit détecteur (300), comportant les étapes suivantes : - selon une première étape (401), tailler et polir une première surface du cristal (301), et une deuxième surface de la fenêtre d'entrée (304) - selon une deuxième étape (402), installer la fenêtre d'entrée (304) sur un tube (303) du photomultiplicateur (302) - selon une troisième étape (403), mettre sous vide le tube (303) du photomultiplicateur (302) - selon une quatrième étape (404), polir à nouveau la deuxième surface de la fenêtre d'entrée (304) - selon une cinquième étape (405), réaliser un collage par adhérence moléculaire de la première surface du cristal (301) et de la deuxième surface de la fenêtre d'entrée (302).