Etudiant : BOUHAFRA DRISS

Filière : Master Matériaux Avancés et Applications (M2A)

Encadrant : Pr. TOUTI RODOUAN

Annèe : 2026

Résumé : Ce mémoire porte sur l'optimisation du matériau constitutif des collimateurs de gamma-caméras utilisées en scintigraphie SPECT, en proposant une approche originale couplant calculs ab initio par la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) et simulation Monte Carlo. Face aux limites physiques et environnementales du plomb, matériau conventionnel de référence, nous avons étudié une série d'alliages Pb₁₋ₓBiₓ à différentes teneurs en bismuth. Les calculs DFT, réalisés avec le code CASTEP via l'Approximation du Cristal Virtuel (VCA) et la fonctionnelle GGA-PBE, ont permis de caractériser la structure électronique de ces alliages à l'échelle atomique. Ces prédictions ont ensuite été confrontées à des simulations Monte Carlo conduites sur la plateforme GATE / Geant4, reproduisant les conditions réelles d'une gamma-caméra LEHR soumise au radiotraceur Tc-99m. L'ensemble des résultats converge vers une composition optimale offrant un meilleur compromis entre absorption des photons indésirables et qualité d'image scintigraphique, démontrant ainsi la viabilité d'une démarche d'optimisation intégrée allant de la structure électronique du matériau jusqu'aux performances cliniques du collimateur.