Microscopie photonique. Rôle des capteurs : Convertir l information lumineuse en un courant électrique mesurable

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1 Rôle des capteurs : Convertir l information lumineuse en un courant électrique mesurable Un capteur va donc absorber l énergie portée par les photons pour créer un flux d électrons

2 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 ou partie 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.

3 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

4 Les capteurs ponctuels - système à balayage Miroir oscillant Balayage horizontal Miroir oscillant Balayage vertical Lentille objectif Capteur (PM ou diode)

5 Capteur ponctuel -Le tube photomultiplicateur photocathode dynode 200V dynode 400V Photon e- e- Anode 600 V dynode 100V dynode 300V dynode 500V

6 La photodiode à semi-conducteur Rappel sur le principe des semi-conducteurs donneur d électrons accepteur d électrons Cristal de Silicium non-conducteur Atome de silicium tétravalent Cristal de Silicium dopé à l Arsenic semi-conducteur N Atome d arsenic pentavalent Cristal de Silicium dopé au Bore semi-conducteur P Atome de bore trivalent

7 La photodiode à semi-conducteur N P Diode = jonction NP Polarisation directe. Les charges traversent la jonction. Le courant circule. Polarisation inverse. Les charges s accumulent de part et d autre de la jonction. Le courant est bloqué.

8 La photodiode à semi-conducteur Polarisation inverse. Les charges s accumulent de part et d autre de la jonction. Un très faible courant circule appelé courant d obscurité L arrivée de photons permet aux charges de traverser la jonction : le courant passe

9 Les capteurs d image Caméra CCD Lentille objectif Image du champ microscopique

10 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 par registres à décalage

11 hν Microscopie photonique Les capteurs C.C.D. (charge coupled device) éléments CCD Signal video t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 hν pompe à vide élément réfrigérant Element CCD (puits potentiel) Principe d intégration sur cible La CCD refroidie

12 Les amplificateurs de lumière Les galettes de micro-canaux micro-canal à colorant solide éléments amplificateurs CCD ou tube vidéo

13 Les amplificateurs de lumière Caméra SIT Photocathode Ecran phosphorescent photons e- e- CCD ou tube video - + Anode creuse tronc-conique