Les bancs d’étalonnage détecteurs

 L’installation de tests OBAMA

L’installation de tests OBAMA a pour but de :

• simuler et de contrôler les conditions d’environnement d’un détecteur IR, notamment au niveau du vide, des conditions thermiques et de l’optique.
• permettre son étalonnage. OBAMA se trouve dans une salle propre (Classe 100 ou ISO 5 sous flux). Surface de la salle : 31 m², avec revêtement de sol dissipatif.

  

  Banc OBAMA

  Vue d’ensemble en salle propre

OBAMA (Optical Bench for Analysis of MAtrix) a été développé pour étalonner le détecteur infrarouge de l’instrument VIHI (Mission BEPI COLOMBO). L’installation a été conçue dans l’idée d’être réutilisée pour d’autres expériences, donc avec un certain degré de flexibilité. L’installation comporte :

• une enceinte à vide cylindrique verticale DN250, hauteur 416 mm.
• un groupe de pompage (Primaire + secondaire) composé de :
  • une pompe primaire à membrane (sèche, sans huile)
  • une pompe turbomoléculaire DN63 ISO-K
• un cryogénérateur RICOR K535 d’une puissance froide de 14W à 120K
• un hublot Ø3 pouces en CaF2
• des passages mécaniques hermétiques (rotation + translation)
• des passages électriques hermétiques (SubD-44HD, SubD-37, SubD-9)
• une table d’optique (1200x2400 mm2) sur laquelle reposent les stimuli optiques (Sphère intégrante, monochromateur, source halogène…).

Vue d’assemblage 3D

Le banc OBAMA est entièrement automatisé avec le logiciel LabVIEW. Le PC de commande permet de piloter :

• Le pompage + lecture de pressions
• Le cryogénérateur
• La lecture des sondes de température
• Le mouvement d’un obturateur (moteur pas à pas)
• Le mouvement d’une lame au pas de 2 µm (moteur courant continu)
• L’acquisition des détecteurs de référence (sur la sphère intégrante)
• Le monochromateur
• Les alimentations électriques (LED d’éclairage + chaufferettes)
• L’acquisition du détecteur (temps d’intégration & polarisations)
• L’acquisition de la température + humidité de la salle propre
• L’enregistrement de toutes les données en fichiers fits
• La gestion des utilisateurs (login, droits d’accès, historique …)

L’étalonnage consiste à déterminer les grandeurs caractéristiques du détecteur en dépouillant les résultats des mesures suivantes :

• réponse en fonction de la charge ;
• courant d’obscurité ;
• bruit de lecture ;
• réponse en fonction du flux de photons ;
• champs plats en fonction de la longueur d’onde.
• Rémanence & saturation

Enceinte ouverte

Vue de l’entrée optique

Enceinte ouverte

Vue du haut

 L’installation de tests YACADIRE

L’installation de tests YACADIRE a pour but de :

• simuler et de contrôler les conditions d’environnement d’un détecteur IR, notamment au niveau du vide, des conditions thermiques et de l’optique.
• permettre son étalonnage.

YACADIRE se trouve dans une salle propre (Classe 10000 ou ISO 7).

YACADIRE (YAmina CAlibration Detector Infra Red Euros) a été développé pour étalonner le détecteur infrarouge de l’instrument VIRTIS-H (Missions ROSETTA & VENUS-EXPRESS). L’installation a été conçue dans l’idée d’être réutilisée pour d’autres expériences, donc avec un certain degré de flexibilité. Elle a depuis servi aux essais de qualification de sous-systèmes de l’instrument MIRI et à la coronographie de SPHERE.

L’installation comporte :

• une enceinte à vide cylindrique horizontale.
• un système de pompage (Primaire + secondaire) composé de :
  • une pompe à palettes hors de la salle ;
  • une pompe turbomoléculaire montée sur l’enceinte ;
• un cryogénérateur d’une puissance froide de 40W ;
• une roue à filtres 12 positions, à l’intérieur de l’enceinte, refroidie ;
• une table en granit (1600x800 mm²) sur laquelle reposent les stimuli optiques (Sphère intégrante notamment).

Banc de tests YACADIRE

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Installation de tests YACADIRE

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Mécanique interne de YACADIRE

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Coupe assemblage YACADIRE

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Vue d’assemblage interne YACADIRE

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L’étalonnage consiste à déterminer les grandeurs caractéristiques du détecteur en dépouillant les résultats des mesures suivantes :

• réponse en fonction de la charge ;
• courant d’obscurité ;
• bruit de lecture ;
• réponse en fonction du flux de photons ;
• champs plats en fonction de la longueur d’onde.

 Banc de test CoRoT

Le banc d’étalonnage des détecteurs CCD a été développé en 1998 dans le cadre de la mission spatiale CoRoT (lancée en le 27 décembre 2006). L’objectif était de placer les détecteurs dans les conditions les plus proches possibles du vol, et d’optimiser leur mise en œuvre électrique (gestion des signaux de commandes, de la chaîne vidéo, température de fonctionnement, etc...). Une campagne d’essais a ensuite été menée pour choisir les quatre meilleurs détecteurs (parmi dix) pour la caméra de vol, et pour les étalonner.

Banc de tests CCD CoRoT

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Le détecteur CCD est placé dans une enceinte équipée d’un hublot afin de réaliser des tests optiques. Un cache métallique peut être monté pour placer le détecteur dans l’obscurité. Le groupe de pompage permet d’atteindre une pression inférieure à 10-4 mbar. Le refroidissement est assuré passivement par une machine cryogénique. La gamme de température est comprise entre -55°C et +40°C, et la stabilité est meilleure que 0.05°C sur une heure.

L’électronique permet de générer l’ensemble des signaux de contrôle du CCD (phases et polarisations), ainsi que les timings de lecture. Tous ces paramètres sont modifiables afin d’optimiser la gestion électrique du détecteur. Les signaux de sortie du détecteur sont numérisés sur 16 bits et envoyés via une fibre optique sur le PC de stockage.

Deux types de sources optiques sont disponibles :

• Des LEDs de couleur blanche, bleue, rouge et infrarouge peuvent être flashées. Le flash est réglable en durée et synchronisé sur la lecture du détecteur.
• Une lampe halogène est montée en entrée d’un monochromateur, afin de pouvoir éclairer le CCD avec du flux quasi-monochromatique (δλ=10nm), dans la gamme spectrale 350 – 1200 nm.

Ces sources optiques éclairent :

• soit une sphère intégrante (diamètre de sortie 100mm) pour réaliser des champs plats ;
• soit une plaque percée de trous imagée sur le détecteur pour simuler un champ d’étoiles. Les trous ont différents diamètres pour obtenir des étoiles artificielles de magnitudes variables.

Ce système optique est placé sur un banc qui dispose de trois translations, pilotables par le PC de contrôle/commande.

Validation du banc de tests CCD CoRoT

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Vue interne cryostat de tests CCD CoRoT

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L’ensemble du banc est contrôlé par le logiciel COUSHTAR, développé en LabView (contrôle/ commande du CCD, acquisition et stockage des images, sources optiques et monochromateurs, translation du banc optique, acquisition des sondes de température et de pression de l’enceinte…). Un mode basé sur l’écriture de scripts permet d’automatiser les essais.