Conception d'un preamplificateur de charge faible bruit pour un scanner TEP/TDM en technologie CMOS 0,18 mum

Developpe par le Centre d'imagerie moleculaire de Sherbrooke (CIMS) et le Groupe de recherche en appareillage medical de Sherbrooke (GRAMS), le LabPET(TM) est un scanner TEP numerique dedie a des applications precliniques sur les petits animaux. C'est le premier scanner TEP commercial a utiliser des photodiodes a avalanche dans son module de detection. Aujourd'hui plusieurs travaux de recherche sont menes afm de realiser la prochaine generation de ce scanner qui permettra de fusionner efficacement les deux modalites TEP et TDM dans une meme chaine materielle electronique et aussi d'offrir une resolution spatiale submillimetrique en mode TEP. Pour ce faire, un nouveau module de detection, le module LabPETTM II, a ete developpe en partenariat avec PerkinElmer inc. afin d'atteindre ces performances. Il est constitue d'une matrice de 64 pixels de photodiodes a avalanche de 1,2 x 1,2 mm2 ayant une surface active de 1,1 x 1,1 mm 2.;Le circuit concu a ete fabrique avec la technologie CMOSP18 de la compagnie Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) puis teste pour valider les performances simulees. Le preamplificateur de charge bien que fonctionnel presente quelques deviations par rapport aux resultats simules, notamment au niveau des figures de bruit et du minimum de bruit ENC qui s'eleve a 494 e-rms + 32 e-rms/pF.;Malgre tout, ces resultats preliminaires laissent entrevoir de belles perspectives pour la prochaine chaine electronique frontale de ce 'qui sera demain, le premier scanner a bimodalite TEP/TDM totalement integree dans une meme chaine electronique.;Mots-cles : Preamplificateur de charge, Charge equivalente de bruit (ENC), CMOS 0,18 mum, Tomographie d'emission par positrons (TEP), Tomodensitometrie (TDM).;Les travaux de ce memoire s'inserent dans cet objectif ambitieux et s'attardent plus specifiquement au nouveau preamplificateur de charge concu pour optimiser le rapport signal sur bruit de la chaine electronique, en accord avec les caracteristiques du nouveau module de detection LabPET(TM) II. L'optimisation du premier etage de la chaine electronique de detection est directement liee aux caracteristiques du detecteur et egalement a la capacite equivalente rapportee a l'entree. Le dimensionnement et les simulations du preamplificateur a l'aide des outils Cadence et Mathcad envisagent un gain de 1,73 mV/fC, un temps de montee intrinseque de 6,5 ns et une charge equivalente de bruit en entree de 370 e-rms + 25 e-rms/pF pour un filtre semi-Gaussien d'ordre 3 avec un temps de mise en forme optimal de 50 ns. Le temps de mise en forme se definit ici comme le temps que met le signal pour atteindre sa valeur maximale.