Une architecture de capteurs à pixels CMOS permettant la désertion du volume sensible par polarisation via la face avant du circuit est étudiée à travers la caractérisation en laboratoire d’un capteur prototype. Les performances de collection de charge confirment la désertion d‘une grande partie de l’épaisseur sensible. De plus, le bruit de lecture restant modeste, le capteur présente une excellente résolution en énergie pour les photons en dessous de 20 keV à des températures positives. Ces résultats soulignent l’intérêt de cette architecture pour la spectroscopie des rayons X mous et pour la trajectométrie des particules chargées en milieu très radiatif. La profondeur sur laquelle le capteur est déserté est prédite par un modèle analytique simplifié et par des calculs par éléments finis. Une méthode d’évaluation de cette profondeur par mesure indirecte est proposée. Les mesures corroborent les prédictions concernant un substrat fin, très résistif, qui est intégralement déserté et un substrat moins résistif et mesurant 40 micromètres, qui est partiellement déserté sur 18 micromètres mais détecte correctement sur la totalité de l’épaisseur. Deux développements de capteurs destinés à l’imagerie X et à la neuro-imagerie intracérébrale sur des rats éveillés et libres de leurs mouvements sont présentés. / An architecture of CMOS pixel sensor allowing the depletion of the sensitive volume through frontside biasing is studied through the characterization in laboratory of a prototype. The charge collection performances confirm the depletion of a large part of the sensitive thickness. In addition, with a modest noise level, the sensor features an excellent energy resolution for photons below 20 keV at positive temperatures. These results demonstrate that such sensors are suited for soft X-ray spectroscopy and for charged particle tracking in highly radiative environment. A simplified analytical model and finite elements calculus are used to predict the depletion depth reached. An indirect measurement method to evaluate this depth is proposed. Measurements confirm predictions for a thin highly resistive epitaxial layer, which is fully depleted, and a 40micrometers thick bulk less resistive substrate, for which depletion reached 18 micrometers but which still offers correct detection over its full depth. Two sensor designs dedicated to X-ray imaging and in-brain neuroimaging on awake and freely moving rats are presented.

L'étude de la région des noyaux lourds et superlourds représente un des défis de la physique nucléaire contemporaine, tant au niveau des dispositifs expérimentaux nécessaires que des analyses de données complexes. L'étude des noyaux transfermia (Z = 100 à 106) nous permet, au travers de la spectroscopie de décroissance α et γ/électron, d'apporter de nouvelles informations de structure nucléaire ainsi que sur ses propriétés dans cette région de masse. Dans le cadre de ma thèse, j'ai ainsi pu étudier le noyau 257Db. Cette étude a été menée sur le séparateur SHELS auprès du dispositif GABRIELA au JINR de Dubna (Russie). Elle nous a permis d'apporter de nouvelles informations spectroscopiques sur ce noyau au travers d'une étude de spectroscopie retardée en profitant de la réaction de fusion évaporation 50Ti(209Bi,2n)257Db ainsi que les très bonnes performances du dispositif GABRIELA. Ces études ont notamment permis d'établir un nouveau schéma de niveaux pour le noyau 257Db, mais aussi de confirmer le schéma de décroissance pour les noyaux 257Db et 253Lr. De plus, j'ai aussi pris part au développement et à la caractérisation de détecteurs silicium de dernière génération dans le cadre du projet S3/SIRIUS (SPIRAL2, GANIL). Ces études nous ont non seulement permis de caractériser ces détecteurs, et ainsi vérifier leurs performances vis-à-vis du cahier des charges, mais aussi de mettre en évidence des phénomènes internes à basse énergie dans ces derniers. Les caractérisations ainsi que l'analyse et l'interprétation de ces phénomènes sont présentés et discutés. / The study of the heavy and superheavy nuclei mass region represents one of the biggest challenge for the modern nuclear physic regarding both experimental setups and complex analysis. Moreover, the study around the transfermia nuclei (Z = 100 to 106), through the spectroscopy experiments, allows us to bring new information on the nuclear matter and its properties. Therefore, my thesis experiment was focused on the study of the 257Db nuclei. The experiment was performed on the SHELS separator using the GABRIELA setup at the JINR of Dubna (Russia). This study allows us to highlight new information regarding this nucleus, through the delayed spectroscopy method and by using the 50TI(209Bi,2n)257Db fusion evaporation reaction as well as the very good performances of the GABRIELA setup (α, γ and electron detection). This study allows us also to establish a new level scheme as well as to confirm the decay one for the 257Db and 253Lr nuclei. The second part of my thesis work was centered on the development and the characterization of Silicon detectors for the S3/SIRIUS projet (SPRIAL2, GANIL). The characterization allows us to confirm the good performances of these detectors according to the specifications. Moreover, it also highlights internal phenomena at low energy within the detector. Thus, the characterization as well as the interpretation of these phenomena will be presented.