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Voici les propositions accessibles actuellement :

Proposition de stage Master 2 ou école d’ingénieurs
Validation expérimentale d’un dispositif de mesure de débit d’émission de sources neutrons par activation de détecteurs constitués de feuilles de matériaux

Domaine
Physique, instrumentation

Contexte général
Le LNHB est le laboratoire national désigné par le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) pour la métrologie des rayonnements ionisants. Son rôle est d’établir les références métrologiques liées à la radioactivité (becquerel) et la dosimétrie (gray, sievert), et de les transférer aux utilisateurs ou à d’autres laboratoires par le biais d’étalons de transfert ou d’étalonnage.
Dans le cadre de ses activités, le laboratoire dispose d’un ensemble de dispositifs dédiés à l’étalonnage de sources neutrons à base de radionucléides comme le ²⁴¹AmBe ou le ²⁵²Cf. La grandeur principale d’intérêt est le débit d’émission neutronique (n/s), qui est dérivée de l’activité de la source en becquerel.
Le stage s’inscrit dans le cadre d’une fiche-projet financée par le LNE, portant sur le développement d’un nouvel ensemble de mesure de flux d’émission de sources neutrons.

Sujet du stage
Le stage comprend deux axes de travail. Le premier a pour objectif de valider expérimentalement un nouveau dispositif de mesure de débit d’émission de sources isotopiques de neutrons au LNHB, via l’activation de détecteurs constitués de feuilles de matériaux comme par exemple des feuilles d’or (¹⁹⁷Au (n, γ) → ¹⁹⁸Au).
Ce travail nécessite d’une part une simulation Monte Carlo avec le code MCNP6 afin de modéliser l’activation et d’autre part des mesures expérimentales par spectrométrie de photons (X, γ), après activation par capture neutronique des détecteurs dans le dispositif expérimental. Les activations seront faites avec des sources de références AmBe ou ²⁵²Cf.
La validation des résultats sera obtenue par comparaison avec ceux de la méthode de référence « Méthode du Bain de Manganèse » disponible au LNHB. Cette phase constitue l’objectif principal du stage.
Le second axe a pour objectif d’utiliser les mesures d’activation à des fins de spectrométrie neutronique (étude exploratoire).
La nature des matériaux détecteurs sera choisie de manière à couvrir l’ensemble du spectre des neutrons depuis la région thermique centré sur 0,025 eV à ~ 10 MeV (feuilles Au, Fe, Mn, Nb, Rh, Al). Cette approche est complémentaire d’autres déjà étudiées au laboratoire, fondées sur des mesures neutroniques au moyen de détecteurs scintillateurs plastiques.
Le stagiaire pourra s’appuyer sur des travaux de simulation déjà menés dans le cadre du projet et sur l’expertise du pôle de spectrométrie de photons du laboratoire pour les mesures ad hoc d’activités induites aux détecteurs.

Durée du contrat
6 mois

Site
CEA Saclay

Prérequis
– Formation souhaitée : Master 2 ou école d’ingénieurs dans les domaines de physique nucléaire, physique des particules, détection/mesure des rayonnements ionisants.
– Le candidat devra faire preuve de capacité à travailler en équipe, de rigueur technique, ainsi que d’un goût prononcé pour la simulation Monte-Carlo et pour les travaux expérimentaux.
– Une formation au code de calcul MCNP pourra être réalisée en début du stage.
– Les règles relatives à la radioprotection des travailleurs impliquent le classement du stagiaire en catégorie B.

Collaborations
Laboratoire de Métrologie de la Dose (LMD)
Laboratoire Capteurs et Architectures Électroniques (LCAE)

Contact
Cheick THIAM
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 52 47
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : cheick.thiam@cea.fr

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Proposition de stage Master 2
Construction de spectres en énergie hautement résolus issus de MMC pixélisés

Domaine
Mesures physiques, instrumentation, métrologie

Description de l’offre
Le Laboratoire National Henri Becquerel développe des détecteurs ultra-haute résolution en énergie pour la mesure des spectres de particules émises lors de la désintégration des radionucléides. Appliqués à la métrologie des rayonnements ionisants, ces détecteurs offrent des moyens uniques et performants pour la détermination de paramètres fondamentaux atomiques et nucléaires, pour l’analyse isotopique d’actinides ou pour la mesure d’activité en Bq. Le fonctionnement des détecteurs est basé sur la technologie des calorimètres métalliques magnétiques (MMC) qui, à très basse température (< 20 mK), atteignent des résolutions en énergie de plus d'un ordre de grandeur meilleures que celles des détecteurs classiques à semiconducteur.

Pour répondre aux nouveaux enjeux, c’est-à-dire pour détecter des évènements toujours plus rares et moins probables, et pour diminuer les incertitudes statistiques, il est indispensable d’accroître la statistique de comptage tout en conservant l’excellente résolution. C’est pourquoi, la tendance actuelle vise à pixéliser les MMC ou à développer des MMC multivoies. La mise en œuvre de ces détecteurs pixélisés et multivoies nécessite de développer de nouveaux algorithmes pour mettre en forme le spectre en énergie final.

Le but du stage est donc de développer les outils de traitement du signal et des données issues de chacun des MMC pixélisés et de fournir le spectre final. Les algorithmes en Matlab mettront en œuvre, d’une part, des étapes d’identification spectrale et d’auto-calibration et d’autre part, des étapes de corrections de temps mort et d’empilements. Enfin, le stage devra vérifier la qualité métrologique du traitement, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de distorsion spectrale induite par le traitement, ceci au moyen de données simulées et expérimentales.

Laboratoire d’accueil
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), implanté à Saclay, est en charge de la métrologie française pour les rayonnements ionisants. Au sein du LNHB, le Laboratoire de Métrologie de l’Activité (LMA) dispose de diverses techniques de mesure de l’activité, dont les détecteurs cryogéniques, destinées à la mesure précise de paramètres fondamentaux atomiques et nucléaires relatives aux données de décroissance.

Durée du contrat
6 mois – Possibilité de poursuite en thèse

Site
CEA Saclay

Profil du candidat/Compétences
Traitement numérique du signal et des données
Spectrométrie en énergie
Matlab
Python

Contact
Matias RODRIGUES
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 93 16
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : matias.rodrigues@cea.fr

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Proposition de stage Master 2
Développement d’un système automatique de mesure de périodes radioactives basé sur l’utilisation d’une chambre d’ionisation

Domaine
Physique, instrumentation

Description de l’offre
Le LNHB est le laboratoire national désigné par le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) pour la métrologie des rayonnements ionisants. À ce titre, son rôle est d’établir et de maintenir les références nationales liées à la radioactivité (becquerel) d’une part, et à la dosimétrie (gray, sievert) d’autre part. Il s’agit également d’assurer le transfert des étalons de références aux utilisateurs tels que les hôpitaux. Le laboratoire est aussi fortement impliqué dans la mesure et l’évaluation des données nucléaires au travers du groupe DDEP (Decay Data Evaluation Project).

Afin de répondre à la demande de nouvelles mesures de périodes radioactives dans la littérature scientifique en particulier pour les nouveaux radiopharmaceutiques, le LNHB s’est engagé dans la réalisation d’un dispositif automatisé de mesures de périodes radioactives basé sur l’utilisation d’une chambre d’ionisation. Ce développement répond au besoin de réduire les incertitudes des nouvelles mesures pour atteindre des valeurs fiables inférieures à 0,1 %. La mise en place de ce nouvel instrument est importante pour redynamiser la publication de nouvelles mesures de périodes radioactives au niveau international.

Le stagiaire sera impliqué dans la réalisation du dispositif de mesures avec en particulier la mise en place d’un passeur automatique de sources radioactives. Ce travail comprendra le dimensionnement et la réalisation des plans pour la construction de l’ensemble instrumental comprenant la chambre d’ionisation et un stockeur de sources. Il sera également nécessaire de modéliser la nouvelle chambre d’ionisation « Centronic IG11 » pour des simulations rayonnements-matière afin notamment de maîtriser l’influence d’impuretés dans la mesure d’une période radioactive.

Site
CEA Saclay

Profil du candidat
Master 2 Physique / Instrumentation.
Rayonnements ionisants, mesures physiques, instrumentation, simulations rayonnements/matière, logiciel Solidworks

Contact
Vanessa CHISTÉ ou Christophe BOBIN
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 63 07 ou +33 1 69 08 29 64
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : vanessa.chiste@cea.fr ou christophe.bobin@cea.fr

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Proposition de stage Master 2
Programmation d’une carte d’acquisition pour l’analyse en ligne de spectres ultra haute résolution en énergie

Domaine
Électronique et instrumentation

Description de l’offre
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB) développe et utilise des calorimètres métalliques magnétiques (MMC) haute résolution en énergie pour caractériser précisément les rayonnements émis par divers radionucléides d’intérêt stratégique en médecine nucléaire, dans le cycle du combustible ou pour la surveillance de l’environnement. À partir des spectres en énergie issus d’un traitement du signal spécifique, les données et les paramètres fondamentaux sont déterminés afin d’alimenter les bases de données de décroissance ; celles-ci sont alors utilisées dans de nombreux domaines et applications. En outre les paramètres fondamentaux expérimentaux offrent un moyen de valider des calculs théoriques atomiques et nucléaires complexes.

Le Laboratoire Adéquation Algorithme Architecture (L3A) est chargé de concevoir, de développer et de mettre en œuvre des solutions optimisées (surface, consommation, puissance de calcul) pour les systèmes embarqués. Une de ses missions est d’étudier des solutions de traitement de données spécifiques, et d’implémenter des systèmes matériels et logiciels intégrés.

Autour de ce sujet de stage, les deux laboratoires vont mettre en commun leurs compétences pour développer une chaîne d’acquisition et de traitement du signal spécifique aux MMC.

Sujet du stage
Les MMC sont des détecteurs de R&D fonctionnant à très basse température (~ 20 mK). Ils sont optimisés et adaptés en fonction des radionucléides mesurés. Par ailleurs, il y a un intérêt croissant pour la mesure de spectres en énergie avec une statistique de comptage supérieure à 10⁷ événements. Pour éviter des temps de mesures excessifs, il est nécessaire de pixelliser les détecteurs et/ou de multiplier le nombre de voies d’acquisition. Cela implique d’être capable de faire une analyse à la volée des signaux issus des détecteurs. À ce jour, les données brutes issues des campagnes de mesure des détecteurs sont mémorisées et traitées a posteriori.

Le but du stage est de programmer une carte d’acquisition avec un traitement en ligne qui pourra être adapté et optimisé à l’expérience en cours, capable d’acquérir sur plusieurs voies en parallèle avec une fréquence d’échantillonnage la plus élevée possible. Les différentes étapes du stage sont :
  – Définir les paramètres d’acquisition et de traitement ajustables par l’utilisateur,
  – détecter et enregistrer les impulsions à l’aide d’un seuil,
  – déterminer le temps mort produit par les empilements d’impulsions,
  – estimer l’amplitude des impulsions par filtrage adapté pour produire le spectre en énergie,
  – optimiser le traitement pour l’appliquer sur 4 voies en parallèle échantillonnées à 1 MHz.
Le LNHB dispose d’une carte d’acquisition analogique/numérique intégrant un FPGA. À ce jour, il existe une interface graphique simple et des scripts d’analyse a posteriori des données. Il s’agira dans un premier temps d’intégrer les premiers étages de traitement des données sur le FPGA afin d’optimiser les campagnes de mesures. Si possible, le candidat pourra dans un second temps intégrer dans la chaîne d’acquisition plusieurs paramètres ajustables.

Laboratoires d’accueil
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), implanté à Saclay, est en charge de la métrologie française pour les rayonnements ionisants. Au sein du LNHB, le Laboratoire de Métrologie de l’Activité (LMA) dispose de diverses techniques de mesure de l’activité, dont les détecteurs cryogéniques, destinées à la mesure précise de paramètres fondamentaux atomiques et nucléaires relatives aux données de décroissance.

Situé en Île de France sud (Saclay), le Laboratoire d’Intégration des Systèmes et des Technologies (LIST) a notamment pour mission de contribuer au transfert de technologies et de favoriser l’innovation dans le domaine des systèmes embarqués. Au sein du LIST, le Laboratoire Adéquation Algorithme Architecture (L3A) est chargé de concevoir, de développer et de mettre en œuvre des solutions optimisées (surface, consommation, puissance de calcul) pour les systèmes embarqués.

Durée du contrat
4 à 6 mois

Site
CEA Saclay

Profil du candidat
Master 2
Traitement du signal, programmation FPGA, électronique analogique

Contact
Matias RODRIGUES
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 93 16
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : matias.rodrigues@cea.fr

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Proposition de stage Master 2 – Offre pourvue
Optimisation de la préparation des échantillons dédiés à la mesure des actinides par spectrométrie d’absorption totale

Domaine
Radiochimie et instrumentation

Description de l’offre
Le LNHB (Laboratoire National Henri Becquerel) est le laboratoire national de métrologie dans le domaine des rayonnements ionisants. L’une des missions du laboratoire est la mesure de l’activité des radionucléides et les rapports isotopiques dans le cas des mélanges de radionucléides. L’une des techniques de mesure du laboratoire permettant de donner simultanément ces deux informations en limitant les interférences est la spectrométrie d’absorption totale, ou spectrométrie Q. Elle utilise un type de détecteurs cryogéniques : des calorimètres métalliques magnétiques dont la résolution peut être un ordre de grandeur meilleure que celle des détecteurs à semi-conducteurs. Les détecteurs cryogéniques sont adaptés à la mesure de sources de radionucléides en géométrie 4π stéradian, où l’activité à mesurer est intégrée dans l’absorbeur du détecteur. La mesure 4π permet par exemple de mesurer la forme des spectres bêta ou dans le cas qui nous intéresse l’énergie totale de désintégration Q des émetteurs alpha. La forme physico-chimique du dépôt radioactif peut avoir une incidence sur la résolution des spectres mesurés. En particulier, dans le cas de dépôts cristallins de taille supérieure au micromètre, des déformations des spectres ont été observées ainsi qu’une dégradation de la résolution en énergie du fait de l’auto-absorption d’une partie de l’énergie des particules dans le dépôt radioactif.

Sujet du stage
Pour mesurer les actinides par une méthode innovante, la spectrométrie d’absorption totale ou spectrométrie Q, nous cherchons à fixer ces radionucléides dans un faible volume d’or : une surface de 4 mm² maximum pour une épaisseur de l’ordre de la dizaine de µm. La forme physico-chimique du dépôt radioactif peut avoir une incidence sur la résolution des spectres mesurés. En particulier, dans le cas de dépôts cristallins de taille supérieure au micromètre, des déformations des spectres ont été observées ainsi qu’une dégradation de la résolution en énergie du fait de l’auto-absorption d’une partie de l’énergie des particules dans le dépôt radioactif. L’objectif du travail sera d’améliorer le mode de fabrication de ces échantillons afin d’obtenir un échantillon homogène à l’échelle nanométrique dans l’absorbeur et ainsi atteindre une résolution des spectres en énergie (largeur à mi-hauteur des pics) la plus faible possible.

Le sujet se décline selon 2 aspects : d’une part, la création du réseau d’or nanoporeux, d’autre part la fonctionnalisation des pores en vue de la fixation des actinides. Les contraintes relatives à la création du réseau nanoporeux ont été identifiées et une ou plusieurs stratégies seront choisies pour sa réalisation. L’aspect fonctionnalisation de ce sujet est contraint par l’accroche sur de l’or et une fonction terminale adaptée à la complexation des actinides. Dans un premier temps, les mesures par spectrométrie Q seront faites sur un mélange d’isotopes du Pu, c’est donc l’actinide prioritaire (sous sa forme tétravalente). Le/la candidat/e participera aussi à l’intégration du dépôt réalisé dans l’absorbeur, puis au sein du détecteur cryogénique, à la mesure du spectre en énergie à très basse température (10 mK) et à l’analyse des données pour l’évaluation des performances du détecteur.

La résolution des spectres obtenus par spectrométrie Q permettra de comparer entre elles les différentes méthodes de préparation des échantillons et sélectionner celle conduisant à la meilleure résolution possible.

Ce stage est pensé comme une introduction à une possible thèse sur le développement de sources surfaciques homogènes par fonctionnalisation.

Laboratoire d’accueil
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), implanté à Saclay, est en charge de la métrologie française pour les rayonnements ionisants. Au sein du LNHB, le Laboratoire de Métrologie de l’Activité (LMA) dispose de diverses techniques de mesure de l’activité, dont les détecteurs cryogéniques, destinées à la mesure précise de paramètres fondamentaux atomiques et nucléaires relatives aux données de décroissance.

Durée du contrat
4 à 6 mois

Site
CEA Saclay

Profil du candidat
Master 2
Formation recommandée : Chimie analytique, chimie des matériaux

Contact
Valérie LOURENÇO
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 39 51
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : valerie.lourenco@cea.fr

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Proposition de stage Master 2
Développement d’un nouvel outil de gestion de base de données de radionucléides accessible en ligne

Domaine
Informatique, métrologie

Description de l’offre
Le LNHB (Laboratoire National Henri Becquerel est le laboratoire national en charge de la métrologie des rayonnements ionisants. Il définit notamment les unités du Système International dans les domaines de la radioactivité (unité : becquerel) et de la dosimétrie (unité : gray).
Il coordonne aussi les activités du groupe de travail international DDEP (Decay Data Evaluation Project, http://www.lnhb.fr/ddep_gt) dont la mission est de mettre à la disposition des utilisateurs des données recommandées relatives à la décroissance des radionucléides (période radioactive, modes de désintégration, énergies et intensités d’émission, …). Ces données sont obtenues par les membres du DDEP après évaluation des mesures publiées et sont ensuite intégrées à une base de données de radionucléides développée par le LNHB. Celle-ci permet ensuite de diffuser les données sous différentes formes : publications papier, fichiers, application web (par ex. : l’outil Nucléide-Lara : http://www.lnhb.fr/donnees-nucleaires/module-lara).
Afin de gérer cette base de données, le LNHB a aussi réalisé un outil de saisie permettant aux évaluateurs de l’alimenter (ajout, modification, suppression, outils de vérification et d’édition, …).
Le but du stage est le développement d’un nouvel outil de saisie, accessible au travers d’une interface web (par ex. : PHP + SQL), pour remplacer une base locale créée avec Microsoft Access. Ceci permettra aussi de le rendre indépendant de toute application propriétaire et de tout système d’exploitation.

Durée du contrat
6 mois

Site
CEA Saclay

Profil du candidat
Master 2
Informatique, gestion de bases de données en SQL, programmation avec le langage PHP

Contact
Mark KELLETT ou Christophe DULIEU
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 27 76
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : mark.kellett@cea.fr ou christophe.dulieu@cea.fr

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Proposition de stage Master 1/Master 2 – Offre pourvue
Intégration de contraintes dans l’algorithme d’optimisation du logiciel COLEGRAM pour le traitement de spectres X et γ

Domaine
Informatique, mathématiques

Description de l’offre
La spectrométrie γ ou X consiste à étudier le rayonnement émis par une source radioactive ou un échantillon excité en couche interne et mesuré à l’aide d’un détecteur à dispersion d’énergie. Celui-ci produit comme résultat un spectre de raies spécifiques de l’échantillon étudié. La spectrométrie s’attache à mesurer l’intensité de ces raies pour en déduire des grandeurs pertinentes (activité, rendement de fluorescence, quantité de matière déposée…) et nécessite un traitement précis des spectres de raies obtenus pour des besoins métrologiques.

Sujet du stage
Le logiciel COLEGRAM développé au Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB) a été conçu pour répondre aux besoins d’analyse précise des spectres enregistrés avec des détecteurs à dispersion d’énergie, en spectrométrie gamma ou X. Il permet l’ajustement de fonctions mathématiques à un ensemble de points expérimentaux. Différentes fonctions sont disponibles pour représenter la forme des pics (Gaussienne, Voigt, avec ou sans traîne, etc.). L’ajustement est réalisé selon le critère des moindres carrés, suivant l’algorithme de Levenberg-Marquardt. Les paramètres ajustés permettent de déduire les caractéristiques des différents pics (amplitude et largeur à mi-hauteur) qui contiennent l’information pertinente pour l’analyse quantitative.
Le programme est écrit en C++. Le stagiaire commencera par se familiariser avec le logiciel et ses fonctions. Dans un deuxième temps, il faudra ajouter dans la fonction de recherche de minimum des contraintes permettant de faire converger l’algorithme plus facilement et vers des valeurs physiques. L’optimisation sous contraintes requiert d’ajouter des paramètres (multiplicateurs de Lagrange) dans le calcul.
Le programme fera l’objet de nombreux tests portant sur des données réelles, enregistrées au Laboratoire National Henri Becquerel ou acquises au synchrotron SOLEIL et dans ce cadre, toute proposition du stagiaire pour améliorer le programme sera la bienvenue.

Durée du contrat
4 à 6 mois

Site
CEA Saclay

Profil du candidat
Master 1, Master 2
Le candidat devra avoir le goût du développement logiciel, du travail en équipe et un bon esprit d’initiative.
Des connaissances en C++ et en mathématiques sont nécessaires.

Laboratoire d’accueil
Le Laboratoire National Henri Becquerel (LNHB), implanté à Saclay, est en charge de la métrologie française pour les rayonnements ionisants. Il est désigné par le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d’Essais), l’institut de métrologie française et est aussi un laboratoire du CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives) avec un personnel permanent d’environ 50 personnes. Au sein du LNHB, le Laboratoire de Métrologie de l’Activité (LMA) dispose de diverses techniques de mesure de l’activité et développe des études en spectrométrie gamma et X. Il dispose d’une source monochromatique accordable de rayons X et travaille sur la ligne de métrologie du synchrotron SOLEIL.

Contact
Yves MÉNESGUEN ou Marie-Christine LÉPY
DRT/LIST/DM2I/LNHB/LMA
Bât. 602
CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette FRANCE
Tél. : +33 1 69 08 50 88 ou +33 1 69 08 24 48
Fax. : +33 1 69 08 26 19
E-mail : yves.menesguen@cea.fr ou marie-christine.lepy@cea.fr

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