Radiothérapie VHEE avec des faisceaux d'électrons issus d'un accélérateur laser-plasma

CEA; Saclay; Sur place; EUR 40 000 - 60 000; Plein temps

Résumé du poste

Un institut de recherche en physique à Saclay recherche un doctorant pour optimiser des faisceaux d'électrons utilisés en radiothérapie VHEE. Le candidat utilisera des outils de simulation avancés pour étudier les interactions laser-matière et leurs applications en soins médicaux. Les candidats doivent être motivés par la recherche appliquée et prêts à travailler en collaboration avec des partenaires internationaux.

Qualifications

• Maîtrise de la simulation WarpX pour optimiser les faisceaux d'électrons.
• Capacité à travailler avec Geant4 pour l'étude des dépôts d'énergie.
• Connaissance des processus d'ionisation de l'eau à hautes énergies.

Responsabilités

• Optimiser les propriétés des faisceaux d'électrons pour des études VHEE.
• Étudier le dépôt d'énergie dans des échantillons d'eau.
• Produire et analyser des espèces réactives de l'oxygène.

Description du poste

Description du sujet de thèse

Domaine
Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences

Sujets de thèse
Radiothérapie VHEE avec des faisceaux d'électrons issus d'un accélérateur laser-plasma

Contrat
Thèse

Description de l'offre

Les programmes de recherche menés au sein du Laboratoire Interactions et Dynamique des Lasers (Lidyl) du Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA) visent à comprendre les processus fondamentaux impliqués dans les interactions lumière-matière et leurs applications. Au sein du CEA-LIDYL, le groupe Physique à Haute Intensité (PHI) étudie les interactions laser-matière à des intensités extrêmes, pour lesquelles la matière se transforme en plasma ultra-relativiste. À l'aide de la théorie, de simulations et d'expériences, les chercheurs développent et testent de nouveaux concepts pour contrôler l'interaction laser-plasma dans le but de produire de nouvelles sources d'électrons relativistes et de lumière attoseconde X-UV, pouvant avoir des applications en recherche fondamentale, médecine ou pour l'industrie.

En collaboration avec le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), le groupe contribue fortement au développement du code WarpX utilisé pour la modélisation haute fidélité des interactions laser-matière. Il est également à l'origine de l'étude et du contrôle de composants optiques remarquables appelés 'miroirs - plasma', qui peuvent être obtenus en focalisant un laser de forte puissance avec un contraste élevé sur une cible initialement solide. Au cours des cinq dernières années, le groupe PHI a développé des concepts fondamentaux exploitant les miroirs plasma pour manipuler la lumière extrême afin de repousser les frontières de la science à haut champ. L'un de ces concepts utilise les miroirs plasma comme injecteurs de haute charge pour augmenter la charge produite dans les accélérateurs laser-plasma (LPA) afin de permettre leur utilisation pour des études médicales, telles que la radiothérapie par électrons de très haute énergie (VHEE). Ce concept est mis en œuvre au CEA sur l'installation laser UHI100 100 TW en 2025 pour délivrer des faisceaux d'électrons de 100 MeV - 200 MeV avec 100 pC de charge/impulsion pour l'étude du dépôt à haut débit de dose d'électrons VHEE sur des échantillons biologiques.

Dans ce contexte, le doctorant utilisera notre outil de simulation WarpX pour optimiser les propriétés du faisceau d'électrons produit par les LPA pour les études VHEE (qualité du faisceau d'électrons et énergie finale). Il étudiera ensuite la manière dont le faisceau d'électrons des LPA dépose son énergie dans des échantillons d'eau (en tant que milieu biologique) à l'aide de Geant4. Cela permettra d'évaluer le dépôt de dose à un débit de dose très élevé et de développer de nouvelles techniques de dosimétrie pour les faisceaux d'électrons LPA VHEE. Enfin, la production et le devenir des espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans l'eau seront étudiés à l'aide de la boîte à outils Geant4-DNA. Ce module dispose principalement de données tabulées à des énergies d'électrons inférieures à 10 MeV et nécessitera donc des mesures de la section transversale des processus d'ionisation de l'eau à partir d'expériences à 100 MeV. Ces mesures seront effectuées sur le laser UHI100 100 TW par le groupe DICO du CEA-LIDYL, en collaboration avec le groupe PHI.

Université / école doctorale

Ondes et Matière (EDOM)
Paris-Saclay

Localisation du sujet de thèse

Site
Saclay

Demandeur

Personne à contacter par le candidat
VINCENTI Henri [e-mail]
CEA
DRF
CEA Saclay
91191 Gif-Sur-Yvette

Tuteur / Responsable de thèse

VINCENTI Henri [e-mail]
CEA
DRF
CEA Saclay
91191 Gif-Sur-Yvette

En savoir plus

https://iramis.cea.fr/en/pisp/henri-vincenti/
https://iramis.cea.fr/lidyl/phi/