Rôle des capteurs - [TIMC-IMAG] : Pages...
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Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
Rôle des capteurs :
Convertir l’information lumineuseen un courant électrique mesurable
Un capteur va donc absorberl’énergie portée par les photonspour créer un flux d’électrons
Rôle des capteurs :
Convertir l’information lumineuseen un courant électrique mesurable
Un capteur va donc absorberl’énergie portée par les photonspour créer un flux d’électrons
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
Types de capteurs
Les capteurs ponctuels :Ils permettent de mesurer l’intensité de la lumière que dans un seul point à la fois.Ils doivent être associés à un dispositif de balayage pour former l’image totale du champ du microscope.Ils sont très sensibles.L’acquisition d’une image entière est lente.ex. tube photomultiplicateur, photodiode
Les capteurs d’images :Ils permettent d’obtenir directement une image de tout oupartie du champ du microscope.Ils sont de sensibilité moyenne.L’acquisition d’une image entière est rapide.ex. tube vidéo, caméra de photodiodes, caméra C.C.D.
Types de capteurs
Les capteurs ponctuels :Ils permettent de mesurer l’intensité de la lumière que dans un seul point à la fois.Ils doivent être associés à un dispositif de balayage pour former l’image totale du champ du microscope.Ils sont très sensibles.L’acquisition d’une image entière est lente.ex. tube photomultiplicateur, photodiode
Les capteurs d’images :Ils permettent d’obtenir directement une image de tout oupartie du champ du microscope.Ils sont de sensibilité moyenne.L’acquisition d’une image entière est rapide.ex. tube vidéo, caméra de photodiodes, caméra C.C.D.
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
Technologie des capteurs
Les détecteurs (convertisseurs)
Les détecteurs à effet photoélectrique
tubes à vides, tubes photomultiplicateurs
Les détecteurs à semi-conducteurs
photodiodes, photodiodes à avalanches
Les systèmes à bas niveau de lumière
Les caméras CCD refroidies
Les galettes de micro-canaux
Les amplificateurs de brillance
Technologie des capteurs
Les détecteurs (convertisseurs)
Les détecteurs à effet photoélectrique
tubes à vides, tubes photomultiplicateurs
Les détecteurs à semi-conducteurs
photodiodes, photodiodes à avalanches
Les systèmes à bas niveau de lumière
Les caméras CCD refroidies
Les galettes de micro-canaux
Les amplificateurs de brillance
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
Les capteurs ponctuels - système à balayage
Capteur(PM ou diode)
Miroir oscillantBalayage vertical
Miroir oscillantBalayage horizontal
Lentille objectif
Les capteurs ponctuels - système à balayage
Capteur(PM ou diode)
Miroir oscillantBalayage vertical
Miroir oscillantBalayage horizontal
Lentille objectif
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
Capteur ponctuel -Le tube photomultiplicateur
photocathode dynode 200V dynode 400V
dynode 100V dynode 300V dynode 500V
Anode 600 VPhoton
Capteur ponctuel -Le tube photomultiplicateur
photocathode dynode 200V dynode 400V
dynode 100V dynode 300V dynode 500V
Anode 600 V
e-
e-Photon
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
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donneur d’électrons accepteur d’électrons
La photodiode à semi-conducteur
Rappel sur le principe des semi-conducteurs
Cristal de Siliciumnon-conducteur
Cristal de Siliciumdopé à l’Arsenic
semi-conducteur N
Cristal de Siliciumdopé au Bore
semi-conducteur P
Atome d’arsenicpentavalent
Atome de boretrivalent
Atome de silicium tétravalent
La photodiode à semi-conducteur
Rappel sur le principe des semi-conducteurs
Cristal de Siliciumnon-conducteur
Cristal de Siliciumdopé à l’Arsenic
semi-conducteur N
Cristal de Siliciumdopé au Bore
semi-conducteur P
Atome d’arsenicpentavalent
Atome de boretrivalent
Atome de silicium tétravalent
donneur d’électrons accepteur d’électrons
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La photodiode à semi-conducteur
Diode = jonction NP
Polarisation inverse.Les charges s’accumulent depart et d’autre de la jonction.Le courant est bloqué.
Polarisation directe.Les charges traversentla jonction. Le courantcircule.
La photodiode à semi-conducteur
N
P
Diode = jonction NP
- - - - - - - - - -- --- - -- - - - -- - - - -
+ +++ + ++ ++ ++ ++ +++ +++ +++ ++
Polarisation inverse.Les charges s’accumulent depart et d’autre de la jonction.Le courant est bloqué.
Polarisation directe.Les charges traversentla jonction. Le courantcircule.
+ +++ + ++ ++ ++ ++ +++ +++ +++ ++
- - - - - - - - - -- --- - -- - - - -- - - - -
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
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Polarisation inverse.Les charges s’accumulentde part et d’autre de lajonction. Un très faiblecourant circule appelécourant d’obscurité
L’arrivée de photonspermet aux charges detraverser la jonction : lecourant passe
Polarisation inverse.Les charges s’accumulentde part et d’autre de lajonction. Un très faiblecourant circule appelécourant d’obscurité
+-- +- -+ --- + - - + --- ++ - ++ --- ++ -
- - - - - - - - - -- --- - -- - - - -- - - - -
+ +++ + ++ ++ ++ ++ +++ +++ +++ ++
L’arrivée de photonspermet aux charges detraverser la jonction : lecourant passe
-- + --++++ - -- + +++ -+ -- ++ -- ++ -
La photodiode à semi-conducteurLa photodiode à semi-conducteur
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
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Caméra CCD
Image du champmicroscopique
Lentilleobjectif
Les capteurs d’image
Caméra CCD
Image du champmicroscopique
Lentilleobjectif
Les capteurs d’image
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
éléments photosensibles(photodiodes ou phototransistors CMOS)
zones d’accès aux éléments sensibles(plages aveugles)
Matrice à accès direct Matrice à accès parregistres à décalage
Les capteurs d’image
éléments photosensibles(photodiodes ou phototransistors CMOS)
zones d’accès aux éléments sensibles(plages aveugles)
Matrice à accès direct Matrice à accès parregistres à décalage
Les capteurs d’image
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
Université Joseph Fourier Yves Usson 2000
élém
ent r
éfrig
éran
t
Signal video
pompe à vide
éléments CCD
Element CCD(puits potentiel)
Principe d’intégration sur cible La CCD refroidie
Les capteurs C.C.D.
(charge coupled device)
Signal video
t0 t1 t2 t3
hνhν
t4 pompe à vide élém
ent r
éfrig
éran
t
éléments CCD
Element CCD(puits potentiel)
Principe d’intégration sur cible La CCD refroidie
Les capteurs C.C.D.
(charge coupled device)
hνhν
t0 t1 t2 t3 t4
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
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CCD ou tube vidéo
Les amplificateurs de lumière
Les galettes de micro-canaux
éléments amplificateursmicro-canal à colorant solide
CCD ou tube vidéo
Les amplificateurs de lumière
Les galettes de micro-canaux
éléments amplificateursmicro-canal à colorant solide
Microscopie photoniqueMicroscopie photonique
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photons
Photocathode Ecran phosphorescent
Anode creuse tronc-conique
Les amplificateurs de lumière
Caméra SIT
+-
photonse-
e-
Photocathode
CC
D ou tube video
Ecran phosphorescent
Anode creuse tronc-conique
Les amplificateurs de lumière
Caméra SIT