Qu’est-ce qu’un appareil photo à balayage ?

Une caméra à raies est un outil unique qui permet de mesurer l’évolution d’une image linéaire avec une très haute résolution temporelle. Une caméra à balayage ultrarapide est le pendant optique de l’oscilloscope, avec une largeur de bande temporelle pouvant atteindre 2 THz. Son principal composant est un tube électronique à vide qui intègre :

  • Une photocathode pour transformer les photons incidents en électrons
  • L’optique électronique pour accélérer ces électrons à environ 260 millions de km/h, soit 1/4 de la vitesse de la lumière, et les concentrer sur un écran.
  • Un écran phosphorescent transforme chaque électron en de nombreux photons visibles qui peuvent ensuite être enregistrés par une caméra CCD.
  • Ensemble de plaques de déflexion permettant d’appliquer une tension croissante linéaire pendant que les électrons circulent entre elles. L’information temporelle contenue dans l’impulsion électronique (donc dans le signal optique incident) est transformée en information spatiale sur l’écran.
schéma de la caméra à tube cathodique
Caméra à bandes d'images TRS

Une image tridimensionnelle est obtenue pour chaque impulsion optique incidente sur la photocathode. L’intensité du signal recueilli sur l’écran correspond à l’intensité du signal incident, l’axe horizontal et l’axe vertical correspondent respectivement au temps et à la position le long de la cathode. Dans certaines applications, il est possible de remplacer la dimension spatiale par une dimension spectrale en plaçant un spectromètre devant la caméra à balayage.

Unités de temps

NANOSECONDE

1 nanoseconde (ps) = 10-9 seconde, ou 1 milliardième de seconde. En 1 picoseconde, la lumière voyageant à 300 000 km/s, ne parcourt que 30 cm.

PICOSECOND

1 picoseconde (ps) = 10-12 seconde, ou 1 millionième de 1 millionième de seconde. En 1 picoseconde, la lumière voyageant à 300 000 km/s, ne parcourt que 0,3 mm.

FEMTOSECOND

1 femtoseconde (fs) = 10-15 seconde, soit 1 millionième de 1 milliardième de seconde.