Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les techniques de cinématographie électronique permettent de nos jours de manipuler les images bien au-delà des limites imposées par les systèmes d’analyse purement optiques. Une caméra optique est constituée d’un convertisseur d’images basé sur la double conversion photons-électron puis électron-photons. Leur résolution temporelle atteint sans difficulté la picoseconde et leur gamme spectrale couvre le spectre électromagnétique depuis l’infrarouge jusqu’au domaine du rayonnement des rayons X.
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Auteur(s)
-
Noël FLEUROT : Docteur de 3 cycle de sciences physiques (génie électronique) Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA-DAM) Bruyères le Châtel
INTRODUCTION
Afin de décomposer les mouvements d’objets trop rapides pour être saisis par l’œil, la cinématographie optique a depuis ses origines [1] mis à profit trois dimensions contenues dans chaque image (deux dimensions d’espace et une d’intensité). La « base de temps » qui fournit la succession régulière des images permet de localiser l’évolution d’un objet à différents instants et d’accéder à la mesure de sa vitesse, voire de son accélération ; dans le cas où il se déforme, la vitesse de déformation pourra être mesurée. Transposée en milieu industriel ou au laboratoire, cette technique permet également les mesures de chronométrie et de synchronisation d’événements. La dimension d’intensité lumineuse, lorsqu’elle est rattachée à des informations spectrales, peut également donner accès à l’évolution de la température des objets observés.
Les années 1950 ont rendu accessibles les temps d’analyse allant de la milliseconde jusqu’au domaine de la microseconde pour les équipements spécifiques les plus élaborés de l’époque. De nombreuses applications de type industriel correspondent à cette gamme de temps.
Les années 1960 ont vu ces caméras optiques atteindre progressivement leurs limites ultimes de résolution. Elles ont alors cédé la place aux caméras électroniques, temporellement plus résolvantes, qui mettent en œuvre la double conversion photons-électron puis électron-photons dans un tube électronique dit « convertisseur d’images ». L’accroissement de rapidité apporté grâce à la manipulation électronique de l’image intermédiaire donne accès au domaine des temps compris entre la microseconde (10−6 s) et la picoseconde (10−12 s) pour les caméras standards, dégageant ainsi un champ d’application particulièrement vaste au niveau des laboratoires.
Les caméras les plus performantes atteignent actuellement une résolution temporelle voisine de quelques centaines de femtosecondes (1 femtoseconde = 10−15 s) en mode dit « balayage de fente », ce qui reste encore deux à trois ordres de grandeur au-dessus des impulsions lumineuses les plus brèves actuellement produites.
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Conclusion
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6. Applications
Parmi les très nombreuses applications envisageables, incluant entre autres la balistique, la détonique, la mesure de chocs, l’interférométrie résolue en temps, la cinéradiographie, l’étude des arcs et des plasmas, etc., nous avons retenu trois cas illustrant, dans différents domaines, les capacités d’analyse que permettent ces chaînes de mesure instrumentales.
6.1 Étude de l’onde de choc pénétrant dans une cible
Dans ce cas (figure 13), une caméra à image intégrale est utilisée pour observer l’onde de choc induite par un projectile supersonique de 7,62 mm de diamètre pénétrant une cible. L’onde de choc accompagnant le projectile produit un changement de l’indice de réfraction de l’air qui est observé par la méthode de strioscopie Schlieren. La ligne en tireté représente un rayon lumineux réfracté au voisinage du projectile ; ce rayon, qui est intercepté par la lame située dans un plan focal, produit ainsi l’image de l’onde de choc sous forme d’une ombre sur l’image enregistrée par la caméra. Une lampe flash au xénon constitue le dispositif d’éclairage. La fréquence d’enregistrement est de 105 images par seconde.
HAUT DE PAGE6.2 Mise en vitesse de plaque : mesure par interférométrie Doppler-laser
La mesure expérimentale de la mise en vitesse de surfaces libres constitue la base des études dans le domaine de la détonique. La chaîne de mesure la plus employée est l’interférométrie Doppler-laser (IDL). Cette technique met en œuvre une source d’éclairage laser monomode (argon) combinée avec un interféromètre de Pérot-Fabry qui établit au niveau de la plaque à mettre en vitesse un réseau d’anneaux d’interférences stable dont un diamètre sera projeté sur la fente d’entrée d’une caméra à balayage de fente [5]...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MIQUEL (J.C.) - L’observation en vidéo rapide - . TEC et DOC.
-
(2) - Solid State Camera Product - . 1989 EG and G RETICON.
-
(3) - FLEUROT (N.), GEX (F.), CAVAILLER (C.), al - S1 photocathode designed for streak camera image converter tubes - . Review of Scientific Instruments. Vol. 54, p. 161-164, fév. 1983.
-
(4) - FLEUROT (N.), CAVAILLER (C.), SAUNEUF (R.), al - Cinématographie ultra-rapide dans le domaine spectral X destinée aux expériences d’interaction laser-matière - . Premier Congrès Européen de cinéradiographie par photons ou particules. SPIE, vol. 312, p. 93-100, Paris, 19-21 mai 1981.
-
(5) - CAVAILLER (C.) - The evolution of high speed photography and photonics techniques in detonics experiments - . XIXth International Congress on high speed photography and photonics, SPIE, vol. 1358, part 1, p. 220-222, Cambridge (UK), sept. 1990.
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...
ANNEXES
(liste non exhaustive)
HAUT DE PAGE1.1 Caméras électroniques ultra-rapides et tubes convertisseurs d’images
Cordin http://www.cordin.com
Hamamatsu Photonics France http://www.hamamatsu.com
Kentech https://www.kentech.com/
Lhesa Électronique http://www.lheritier-sa.com
Optronis http://www.optronis.com
ORS
Photonis http://www.photonis.com
Sydor http://www.sydor.com
Thales http://www.thalesgroup.com
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