Développement d’un dosimètre à MOS- FET pour applications de radiothérapie à partir du circuit intégré commercial CD4007

La radiothérapie externe est une technique utilisée dans le traitement de tumeurs. Elle consiste à irradier la tumeur à l’aide d’un faisceau de rayonnement ionisant externe au patient, ce qui tue les cellules cancéreuses et réduit leur développement [1].
Lors de traitements par radiothérapie externe, il est critique de connaître avec précision la dose de radiation réellement reçue par le patient afin de détecter de potentielles erreurs dans la planification du traitement, l’étalonnage des machines et la détermination des facteurs de correction, ainsi que de diminuer l’incertitude sur la dose administrée [2]. L’utilisation d’un appareil de dosimétrie in-vivo, c’est-à-dire placé directement sur la peau du patient ou à l’intérieur d’une cavité naturelle, permet de mesurer directement cette dose. Une précision sur la dose administrée d’environ ± 5% est couramment
considérée satisfaisante [3].
Plusieurs types de dosimètres peuvent être employés, notamment des dosimètres à MOSFET (Un type de transistor à effet de champ, acronyme de Metal Oxyde Semiconductor Field Effet Transistor) qui se basent sur la propriété qu’ont les transistors MOS de voir leur tension de seuil changer lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements ionisants [4].
Notre travail consiste en le développement d’un dosimètre in-vivo à MOSFET pour applications de radiothérapie à partir du circuit intégré CD4007UB de Texas Instruments[5]. Nous nous basons sur l’article A very-low-cost dosimeter based on the off-the-shelf CD4007 MOSFET array for in vivo radiotherapy applications par Siebel et al. Le CD4007 est un circuit intégré peu coûteux (0.5$), présentant une bonne sensibilité et facilement disponible commercialement [6].
Le principe de mesure se base sur la lecture de la différence de tension de seuil avant-après irradiation d’un CD4007. Ce dosimètre sera un dosimètre passif : il n’est pas alimenté durant la durée de l’irradiation, et la lecture de la dose n’est possible qu’une fois la session de traitement finie.
Nos objectifs initiaux étaient les suivants : familiarisation avec le CD4007, conception et di-
mensionnement du circuit, simulation du circuit avec LTSpice, câblage, mesures expérimentales,
calibration. Nous les avons réalisés, et nous avons également ajouté un système de lecture et affichage numérique, une détection de batterie faible, et monté le tout sur un PCB que nous avons conçu. Des améliorations encore possibles seraient la gestion des imprécisions liées à la température, des bruits, et la réalisation d’un boîtier.
Ce rapport comportera d’abord un état de l’art résumant les bases théoriques utilisées dans ce projet, suivi d’une explication de la procédure d’utilisation du dosimètre. Ensuite, nous détaillerons la conception de notre circuit et sa construction. Enfin, nous présenterons les mesures expérimentales réalisées et nous conclurons.