Mesure de la réponse intra-pixel de détecteur infrarouge à base de HgCdTe avec des rayons X pour l’astrophysique // Mesure de la réponse intra-pixel de détecteur infrarouge à base de HgCdTe avec des rayons X pour l’astrophysique

Dans le domaine de l'astrophysique infrarouge, les capteurs de photons les plus utilisés sont des matrices de détecteur basées sur le matériau absorbant HgCdTe. La fabrication de tels détecteurs est une expertise mondialement reconnue du CEA/Leti à Grenoble. Quant au département d'astrophysique (DAp) du CEA/IRFU, il possède une expertise reconnue dans la caractérisation de ce type de détecteurs. Une caractéristique majeure est la réponse spatiale du pixel (RSP), elle caractérise la réponse d'un pixel élémentaire de la matrice à la génération ponctuelle de porteurs au sein du matériau absorbant à divers endroits dans le pixel. Aujourd’hui cette caractéristique des détecteurs devient un paramètre clef des performances instruments, elle est critique lorsqu’il s’agit par exemple de mesurer la déformation de galaxie, ou de faire de l’astrométrie de précision. Il existe différentes méthodes existent pour mesurer cette grandeur (projection de sources lumineuses ponctuelles, méthodes interférentielles). Ces méthodes sont complexes à mettre en œuvre, notamment aux températures cryogéniques de fonctionnement des détecteurs.
Au DAp, nous proposons une nouvelle méthode, basée sur l’utilisation de photons X pour mesurer la RSP de détecteur infrarouge : en interagissant avec le matériau HgCdTe, le photon X va générer des porteurs localement. Ces porteurs vont diffuser avant d’être collectés. L’objectif est ensuite de remonter à la RSP en analysant les images obtenues. Nous suggérons une approche à deux volets, intégrant à la fois des méthodes expérimentales et des simulations. Des méthodes d’analyse de données seront aussi développées. Ainsi, l’objectif final de cette thèse est de développer une nouvelle méthode, robuste, élégante et rapide de mesure de la réponse intra-pixel de détecteur infrarouge pour l’instrumentation spatiale. L’étudiant.e sera basé au DAp. Ce travail implique également le CEA/Leti, combinant l'expertise instrumentale du DAp avec les connaissances technologiques du CEA/Leti.
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In the field of infrared astrophysics, the most commonly used photon sensors are detector arrays based on the HgCdTe absorbing material. The manufacturing of such detectors is a globally recognized expertise of CEA/Leti in Grenoble. As for the Astrophysics Department (DAp) of CEA/IRFU, it holds renowned expertise in the characterization of this type of detector. A key characteristic is the pixel spatial response (PSR), which describes the response of an individual pixel in the array to the point-like generation of carriers within the absorbing material at various locations inside the pixel. Today, this detector characteristic has become a critical parameter for instrument performance. It is particularly crucial in applications such as measuring galaxy distortion or conducting high-precision astrometry. Various methods exist to measure this quantity, including the projection of point light sources and interferometric techniques. These methods, however, are complex to implement, especially at the cryogenic operating temperatures of the detectors.
At the DAp, we propose a new method based on the use of X-ray photons to measure the PSR of infrared detectors. By interacting with the HgCdTe material, the X-ray photon generates carriers locally. These carriers then diffuse before being collected. The goal is to derive the PSR by analyzing the resulting images. We suggest a two-pronged approach that integrates both experimental methods and simulations. Data analysis methods will also be developed. Thus, the ultimate objective of this thesis is to develop a new, robust, elegant, and fast method for measuring the intra-pixel response of infrared detectors for space instrumentation. The student will be based at the DAp. This work also involves collaboration with CEA/Leti, combining the instrumental expertise of the DAp with the technological knowledge of CEA/Leti.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Direction d’Astrophysique
Laboratoire : Laboratoire des spectro-Imageurs spatiaux
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Astronomie et Astrophysique d’Île de France (ED A&A)
Directeur de thèse : GRAVRAND Olivier
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DOPT//LIR

Financement public/privé

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Direction d’Astrophysique

Master en opto-électronique, physique du semi-conducteur, école d'ingénieur