La heliCam\u2122 ne rend pas seulement visibles de faibles signaux optiques. Associ\u00e9e \u00e0 des principes de mesure physiques adapt\u00e9s, elle peut aussi fournir des informations sur des grandeurs qu\u2019une cam\u00e9ra ne capte pas directement \u2013 par exemple des champs magn\u00e9tiques ou des ondes millim\u00e9triques. <\/p>\n\n
Trois nouvelles publications montrent ce potentiel sous deux perspectives tr\u00e8s diff\u00e9rentes. Un travail utilise une cellule \u00e0 vapeur de rubidium et la heliCam\u2122 comme cam\u00e9ra de champ magn\u00e9tique haute r\u00e9solution. Deux autres travaux \u00e9tudient comment des ondes millim\u00e9triques peuvent \u00eatre converties, \u00e0 l\u2019aide d\u2019un plasma, en lumi\u00e8re proche infrarouge modul\u00e9e, puis d\u00e9tect\u00e9es avec la heliCam\u2122. <\/p>\n\n
Dans l\u2019article \u00ab Magnetic field camera for zero-field conditions \u00bb, Ronja Rasser et ses coll\u00e8gues pr\u00e9sentent un magn\u00e9tom\u00e8tre optiquement pomp\u00e9 bas\u00e9 sur une cam\u00e9ra, con\u00e7u pour fonctionner \u00e0 proximit\u00e9 du champ magn\u00e9tique nul.<\/p>\n\n
L\u2019\u00e9l\u00e9ment capteur proprement dit est une cellule \u00e0 vapeur de rubidium de seulement 300 \u00b5m d\u2019\u00e9paisseur. Un faisceau laser traverse l\u2019ensemble de la cellule. Le champ magn\u00e9tique local influence l\u2019\u00e9tat des atomes de rubidium et donc l\u2019intensit\u00e9 de la lumi\u00e8re transmise. La heliCam\u2122 C4 enregistre ces faibles variations d\u2019intensit\u00e9 modul\u00e9es en parall\u00e8le sur toute la surface et les d\u00e9module directement dans chaque pixel. <\/p>\n\n
Avec un binning de 5 \u00d7 5 pixels cam\u00e9ra, le syst\u00e8me r\u00e9alise plus de 7\u202f000 points de mesure exploitables dans une zone circulaire d\u2019environ 4 mm de diam\u00e8tre. La r\u00e9solution spatiale obtenue est d\u2019environ 40 \u00b5m. Dans la configuration actuelle, elle n\u2019\u00e9tait pas limit\u00e9e par le principe de mesure atomique, mais surtout par des interf\u00e9rences aux fen\u00eatres non rev\u00eatues de la cellule \u00e0 vapeur, qui ont rendu n\u00e9cessaire un binning des pixels cam\u00e9ra. <\/p>\n\n
Les chercheurs ont notamment enregistr\u00e9 la distribution spatiale d\u2019un gradient de champ magn\u00e9tique oscillant \u00e0 130 Hz. Le travail montre ainsi qu\u2019avec une seule cellule \u00e0 vapeur, il est possible non seulement de r\u00e9aliser de nombreux canaux de mesure, mais aussi de capturer par imagerie des motifs de champ magn\u00e9tique variables dans le temps. <\/p>\n\n
Vers la publication dans Optics Express<\/a><\/p>\n\n L\u2019article \u00ab First Demonstration of Lock-In Camera-Enabled Optical Up-Conversion Imaging for Millimeter-Wave Detection Using Glow Discharge Plasma \u00bb suit un principe de mesure totalement diff\u00e9rent.<\/p>\n\n Les ondes millim\u00e9triques peuvent traverser des mat\u00e9riaux opaques \u00e0 l\u2019optique et ne sont pas ionisantes. Toutefois, les d\u00e9tecteurs bidimensionnels sensibles sont souvent co\u00fbteux, lents ou techniquement complexes. Les auteurs utilisent donc une petite lampe \u00e0 d\u00e9charge luminescente \u2013 un \u00ab Glow Discharge Detector \u00bb \u2013 comme convertisseur. <\/p>\n\n Lorsque le rayonnement millim\u00e9trique modul\u00e9 atteint le plasma dans la lampe, il modifie l\u00e9g\u00e8rement son \u00e9mission dans le proche infrarouge. Cette faible modulation se superpose \u00e0 une lueur plasma continue, beaucoup plus intense. C\u2019est pr\u00e9cis\u00e9ment l\u00e0 qu\u2019intervient la d\u00e9tection Lock-in : la heliCam\u2122 C4 re\u00e7oit le m\u00eame signal de r\u00e9f\u00e9rence que celui utilis\u00e9 pour moduler la source d\u2019ondes millim\u00e9triques. Chaque pixel de la cam\u00e9ra extrait ainsi de mani\u00e8re cibl\u00e9e la composante synchrone de l\u2019\u00e9mission optique et supprime la lumi\u00e8re de fond non corr\u00e9l\u00e9e. <\/p>\n\n Dans l\u2019exp\u00e9rience, la source d\u2019ondes millim\u00e9triques fonctionnait dans la plage de 100 \u00e0 105 GHz. Un seul Glow Discharge Detector a \u00e9t\u00e9 d\u00e9plac\u00e9 m\u00e9caniquement sur une grille de 11 \u00d7 11 positions. \u00c0 partir des valeurs mesur\u00e9es, les chercheurs ont reconstruit l\u2019image d\u2019un objet m\u00e9tallique en forme de F d\u2019environ 50 \u00d7 60 mm. <\/p>\n\n Le temps d\u2019acquisition optique \u00e9tait d\u2019environ 100 ms par position de scan, contre environ 90 secondes avec une m\u00e9thode ant\u00e9rieure bas\u00e9e sur une cam\u00e9ra et la soustraction d\u2019images. Cela correspond \u00e0 une am\u00e9lioration de pr\u00e8s de trois ordres de grandeur. Dans le d\u00e9monstrateur, l\u2019acquisition compl\u00e8te a toutefois dur\u00e9 plus longtemps, car le d\u00e9tecteur unique devait \u00eatre d\u00e9plac\u00e9 m\u00e9caniquement entre les points de la grille. La prochaine \u00e9tape logique serait donc un r\u00e9seau bidimensionnel de Glow Discharge Detectors, qui se passerait de tout balayage m\u00e9canique. <\/p>\n\n Vers la publication dans Electronics<\/a><\/p>\n\n Le troisi\u00e8me article \u00ab Debye-length-resolved detection in glow discharge plasma: toward a self-contained focal plane array for millimeter-wave imaging \u00bb s\u2019appuie sur la m\u00eame combinaison d\u2019ondes millim\u00e9triques, d\u2019upconversion plasma et de heliCam\u2122 C4, mais pose une question plus avanc\u00e9e : pour un r\u00e9seau de d\u00e9tecteurs surfacique, faut-il r\u00e9ellement disposer de nombreuses lampes \u00e0 d\u00e9charge luminescente individuelles \u2013 ou le plasma \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une seule lampe pourrait-il d\u00e9j\u00e0 fournir des zones de mesure spatialement s\u00e9par\u00e9es ?<\/p>\n\n Le point de d\u00e9part est la longueur de Debye. Elle d\u00e9crit l\u2019\u00e9chelle spatiale caract\u00e9ristique sur laquelle les charges \u00e9lectriques sont \u00e9crant\u00e9es dans un plasma. Les auteurs proposent de consid\u00e9rer des zones locales du plasma de cet ordre de grandeur comme des \u00e9l\u00e9ments capteurs distinguables les uns des autres. Une cam\u00e9ra sensible \u00e0 la phase pourrait lire en parall\u00e8le l\u2019\u00e9mission proche infrarouge, spatialement distribu\u00e9e et modul\u00e9e par les ondes millim\u00e9triques, de ces zones. <\/p>\n\n Les premi\u00e8res mesures montrent des diff\u00e9rences spatiales dans l\u2019\u00e9mission du plasma, compatibles avec des r\u00e9actions localement diff\u00e9rentes \u00e0 l\u2019excitation par ondes millim\u00e9triques. L\u2019article est toutefois d\u00e9lib\u00e9r\u00e9ment \u00e0 comprendre comme un concept et une perspective : une d\u00e9tection avec une r\u00e9solution d\u00e9montr\u00e9e \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de la longueur de Debye n\u2019a pas encore \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e dans l\u2019exp\u00e9rience pr\u00e9sent\u00e9e. Le paper d\u00e9crit plut\u00f4t une voie possible vers un d\u00e9tecteur d\u2019ondes millim\u00e9triques compact et \u00e9conomique, dans lequel une seule d\u00e9charge plasma assume elle-m\u00eame la fonction d\u2019un Focal-Plane Array. <\/p>\n\nRendre visibles les ondes millim\u00e9triques : le plasma comme convertisseur optique<\/h3>\n\n
Une d\u00e9charge luminescente comme matrice de pixels naturelle ?<\/h3>\n\n