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En anglaisRÉSUMÉ
Cet article est consacré aux détecteurs quantiques couvrant les domaines spectraux : ultraviolet, visible, très proche infrarouge. Il décrit les détecteurs les plus répandus, ou photodiodes, basés sur l'effet photovoltaïque dans des jonctions, de même que les détecteurs à effet photoélectrique externe, destinés à des applications plus spécifiques telles que la vision de nuit. Ces détecteurs, très utilisés dans les domaines civil, industriel, militaire et spatial, peuvent se présenter sous diverses formes : détecteurs unitaires, barrettes de détecteurs, multibarrettes, matrices et tubes de prise de vue bas niveau de lumière.
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This article is dedicated to quantum detectors encompassing the following spectral domains: ultraviolet, visible, very close infrared. It describes the most widely used detectors, or photodiodes, based on the photovoltaic effect in junctions, as well as the external photoelectric effect detectors, destined to more specific applications such as night vision. Widely used in the civil, industrial, military and space sectors, these detectors appear in various forms: unit detectors, array detectors, multiarray, photomultiplier tubes for low light.
Auteur(s)
-
Michel AYRAUD : Ingénieur de l'Institut des sciences de l'ingénieur de Montpellier (ISIM) - Expert dans le groupe de développement technologique à e2V Semiconductors - Actualisation de l'article de M. Gilles BOUCHARLAT paru en 1998.
INTRODUCTION
Cet article est consacré aux détecteurs quantiques couvrant les domaines spectraux : ultraviolet, visible, très proche infrarouge. Il décrit les détecteurs les plus répandus, ou photodiodes, qui sont basés sur l'effet photovoltaïque dans des jonctions, de même que les détecteurs à effet photoélectrique externe, destinés à des applications plus spécifiques, telles que la vision de nuit.
Ces détecteurs, très utilisés dans les domaines civil, industriel, militaire, spatial... peuvent se présenter sous diverses formes :
-
détecteurs unitaires ;
-
barrettes de détecteurs ;
-
multibarrettes ;
-
matrices ;
-
tubes de prise de vue bas niveau de lumière.
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 1998 par Gilles BOUCHARLAT, Jean-Pierre TRAHAND
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Capteurs bas niveau de lumière
Pour faire de l'imagerie de nuit, le très faible niveau d'éclairement rencontré oblige à rechercher des capteurs beaucoup plus sensibles et moins bruyants que ceux qui sont conçus pour l'utilisation diurne et historiquement basés sur la photoconduction : on a naturellement fait appel à la photoémission par une photocathode qui semblait la seule solution possible. L'introduction puis les améliorations continues des circuits à l'état solide permettent désormais d'exploiter le très bon rendement quantique des photodiodes et ouvrent la voie vers de nouveaux dispositifs bas niveau de lumière.
Mais commençons tout d'abord par les dispositifs sous vide comprenant une photocathode :
Une photocathode est une couche d'un matériau qui, placée dans le vide, émet des électrons quand elle reçoit de la lumière. En absence de champ électrique, ces électrons retombent sur la couche. En présence d'un champ électrique, ils peuvent être accélérés, éventuellement multipliés, pour reformer une image plus lumineuse comme décrit au paragraphe suivant.
Les photocathodes se caractérisent d'une part par leur sensibilité globale, (en µA/lm), et d'autre part par leur sensibilité spectrale (en mA/W) (26).
Le principal intérêt d'une photocathode est son niveau de courant d'obscurité extrêmement bas (ce qui est très souhaitable quand le signal est lui-même très bas), et le fait que les photoélectrons émis sont directement extractibles par un champ électrique.
Nous allons voir dans ce qui suit deux sortes de dispositifs :
-
Tubes intensificateurs d'images lumineuses : ils sont utilisés dans les lunettes ou jumelles d'observation de nuit. Qui présentent directement une image à l'œil sans passer par un signal vidéo. À ce titre nous verrons :
-
les tubes intensificateurs de première génération ;
-
les tubes intensificateurs de deuxième et troisième générations.
-
-
Dispositifs de prise de vue de nuit : ils génèrent un signal vidéo. Nous verrons alors :
-
les tubes de prise de vue de nuit ;
-
les CCD intensifiés.
-
Ces deux types de dispositifs s'appuient sur des techniques très voisines ; ils ont été, de plus, en concurrence dans le passé.
3.1 Intensificateurs...
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Capteurs bas niveau de lumière
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SAVELLI (M.), GASQUET (D.), ORSAL (B.) - Physique des dispositifs électroniques - [E 1 100] Traité Électronique (1996).
-
(2) - SAVELLI (M.), COMALLONGA (J.), BOGGIANO (L.) - Bruit de fond et mesures - [R310] [ R311], Traité Mesures électriques (1992)
-
(3) - PERMUY (A.), REZGUI, DONZIER - Capteurs à semi-conducteurs - [E 3 092] Traité Électronique (2004).
-
(4) - DANSAC (J.), COLLIN (P.), LE DORTZ (A.) - Systèmes optroniquessemi-actifs - [E 4 400], Traité Électronique (1996).
-
(5) - GAUSSORGUES (G.), MICHERON (F.), POCHOLLE (J.-P.), MEYZONNETTE (J.-L.) - Détecteurs infrarouges - [E 4 060], Traité Électronique (1996).
-
(6) - BOUCHARLAT (G.) - Dispositifs à transfert...
ANNEXES
Constructeurs - Fournisseurs
Cette liste n'est pas exhaustive.
Tubes vidicon
Narragansett imaging http://www.nimaging.com/products/
Barrettes et Matrices CCD
Dalsa Inc. http://www.dalsa.com
Fairchild Imaging http://www.fairchildimaging.com/
Kodak http://www.kodak.com
NEC Electronics http://www.necel.com
Perkin Elmer Optoelectronics (PEO) http://optoelectronics.perkinelmer.com/
Sony http://www.sony.net/Products/SC-HP/
Toshiba: http://www.toshiba.com/taec
Détecteurs unitaires
Hamamatsu Photonics K.K. http://www.hamamatsu.com/
Perkin Elmer Optoelectronics http://optoelectronics.perkinelmer.com/
Sensors Unlimited, Inc http://www.sensorsinc.com
Capteurs bas niveau de lumière
BURLE Electro-Optrics, Inc., fait partie de Photonis http://www.burle.com
Delft Electronic Products B.V., fait partie de Photonis http://www.dep.nl
Hamamatsu http://www.hamamatsu.com
ITT Industries http://www.ittnv.com
Perkin Elmer Optoelectronics (PEO) http://optoelectronics.perkinelmer.com/
Photek...
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