INTRAPIX

Le projet INTRAPIX : étude et réalisation d'un banc de caractérisation de la réponse intra-pixel de détecteurs visible et infrarouge pour l'astrophysique spatiale

 

CONTEXTE :

La variation de réponse d'un détecteur à l'échelle sub-pixel est en général considérée comme un effet de second ordre dans le bilan des erreurs de mesures, et pour cette raison n'est en général pas spécifiée dans les projets, et donc non mesurée par les fabricants et/ou les utilisateurs de détecteurs. Une variation de réponse peut malgré tout contribuer au bilan global d'erreur, par exemple dans le cas d'un instrument sous-échantillonné. Ce peut être le cas dans des instruments destinés à des mesures précises de morphologie ou de photométrie (par exemple les deux instruments visible et infrarouge de la mission spatiale EUCLID de l'ESA). Un autre cas de figure se rencontre lors d'observations successives d'un même objet, comme pour le transit d'une exoplanète autour de son étoile, où il faut repointer un télescope sur le même champ avec suffisamment de précision.

La prise en compte de la variation de réponse intra-pixel du détecteur de la caméra SPITZER-IRAC a permis d'une part d'obtenir une courbe de lumière propre, et d'autre part de corriger les données scientifiques des fluctuations du signal induites par la variation de température du banc optique de l'instrument, et donc le déplacement de la source par rapport au détecteur. Enfin, dans le cas d'un instrument grand champ destiné à de grands relevés dans le ciel, le paramètre important est l'homogénéité des données tout au long du relevé. Il est en particulier important de connaître la variation de la qualité d'image dans tout le champ de vue, non seulement le profil moyen de la réponse intra-pixel, mais également la variation de cette réponse sur la surface du plan focal, et donc sur la surface du détecteur. Ces différentes raisons conduisent par exemple l'ESA à demander des mesures de réponse intra-pixel dès les premières phases de R&D de nouveaux détecteurs.

Une telle plateforme de mesure de réponse spatiale à l'échelle sub-pixel peut être utilisée pour un grand nombre d'applications : la caractérisation des détecteurs de l'instrument VIS de la mission EUCLID, la caractérisation des détecteurs de l'instrument METIS du futur télescope E-ELT, le support au sol de l'instrument MIRI du télescope spatial JWST, la caractérisation des détecteurs de la mission EChO, ...

 

LE PROJET :

Le projet porte sur la réalisation d'un banc de caractérisation de la variation de la réponse intrapixel de détecteurs spatiaux et terrestres grands plans focaux pour le visible et l'infrarouge (proche et moyen). Ce banc fera partie de la plateforme de caractérisation des détecteurs pour l'astrophysique de l'Irfu et sera donc disponible aux autres laboratoires membres du GIS MOTESPACE. Ce banc permettra de caractériser finement toute la surface d'un détecteur et en ce sens, sera unique en France et dans le monde.

Le banc proposé vise la caractérisation de détecteurs sur une grande gamme de longueur d'onde, du visible à l'infrarouge thermique. Les projets concernés sont Euclid-VIS, JWST-MIRI, ECHO, E-ELT-METIS, R&D NIR et LWIR du CEA-LETI... Ce banc sera conçu (cryogénie, vide, optique...) pour être utilisable également dans l'infrarouge thermique, le passage à d'autres longueurs d'onde et d'autres détecteurs s'obtenant par le changement de la source et de la mire. Les spécifications scientifiques considérées pour la phase de conception du banc sont de mesurer la réponse spatiale des détecteurs à :

  • des longueurs d'onde monochromatiques :
    • VIS : 550, 750, 900 nm
    • NIR : 1030, 1260, 1500 nm
  • des bandes polychromatiques :
    • VIS : R, I, Z (550-900 nm)
    • NIR : Y, J, H (1.0-1.6µm)
    • LWIR : 7-11µm
  • avec une résoltuion de mesure 1/12 pix pour le VIS et le NIR, et 1/10 à 1/8 pour le LWIR

À ce niveau de résolution, des mires spécifiques ont été dimensionnées et simulées. En plus, il a été démontré qu'il est nécessaire de mettre en place une nouvelle méthodologie de mesure qui consiste à déplacer finement la mire en face du détecteur de manière à reconstituer une image super-résolue et d'ensuite traiter cette "super-image" pour remonter aux profils intrapixel.

 

LE BANC DE CARACTÉRISATION :

Le banc est constitué d'une source ponctuelle placée au point focal d'un collimateur (Figure 1). Ce dispositif permet d'obtenir une onde plane polychromatique arrivant sous incidence normale sur la mire périodique (CSIG). La mire est placée en face du détecteur à caractériser logé dans un cryostat dédié. Elle est fixée à une platine de déplacement de résolution de l'ordre du micron pour assurer son déplacement en X-Y dans le champ du détecteur.

Fig2.png

 

 

#57 - Mise à jour : 06/08/2020

 

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