Alors que la microscopie à fluorescence s’est traditionnellement concentrée sur le spectre visible, l’avènement des appareils photo numériques sensibles aux longueurs d’onde au-delà du spectre visible a ouvert un éventail de possibilités dans les gammes ultraviolette et infrarouge. Microscopie proche infrarouge (NIR) pour l’imagerie de cellules vivantes Protégez vos cellules vivantes, simplifiez vos protocoles expérimentaux et obtenez des données plus précises grâce à la microscopie proche infrarouge (NIR) et à ondes courtes (SWIR). Les photons infrarouges, de plus faible énergie et de plus grande longueur d’onde, sont moins cytotoxiques que les photons de plus courte longueur d’onde et de plus haute énergie présents dans les bandes visible et ultraviolette du spectre. En évitant la phototoxicité indésirable, les cellules peuvent être étudiées plus longtemps. La microscopie NIR permet de gagner du temps, de réduire les coûts et de simplifier les procédures en éliminant le recours à des marqueurs bioluminescents complexes codés génétiquement, tels que la luciférase, dans de nombreuses études sur cellules vivantes. Choisir le bon système optique pour la microscopie NIR Pour des performances optimales, il est recommandé d’utiliser des objectifs optimisés pour l’infrarouge. Consultez le diagramme de transmission (fig. 2) de l’objectif dans sa fiche technique afin de vérifier que les longueurs d’onde que vous souhaitez utiliser transmettent une quantité de lumière suffisante. La faible intensité des signaux de fluorescence implique que même une légère diminution de l’efficacité de transmission de l’objectif aura un impact direct sur la durée d’exposition nécessaire à une détection fiable. Des temps d’exposition plus longs se traduisent par un débit réduit. Figure 2. Courbes de transmission infrarouge de l’objectif Nikon Plan Acromat recommandé pour l’imagerie infrarouge et de l’objectif Plan Acromat standard. Ces courbes ne donnent pas à elles seules une image complète. Consultez les recommandations du fabricant concernant les plages de longueurs d’onde nominales. Les fabricants peuvent également formuler des recommandations spécifiques concernant la plage de longueurs d’onde nominale des objectifs. Bien qu’un objectif puisse présenter une transmission acceptable pour une longueur d’onde donnée, il peut ne pas offrir une mise au point optimale ou produire des aberrations chromatiques indésirables s’il est utilisé en dehors de sa plage nominale. Outre les objectifs, les performances NIR d’un microscope dépendent également de sa lentille tubulaire. Sur de nombreux systèmes de microscopie, le remplacement des composants optiques peut s’avérer coûteux et complexe, voire impossible. La plateforme modulaire Nucleus® de Zaber simplifie la prise en main de l’imagerie NIR. L’installation d’une lentille tubulaire NIR prend moins d’une minute ! De même, l’ajout d’un éclairage NIR au système ne prend que deux minutes. Des modules d’éclairage avec les longueurs d’onde LED de votre choix sont disponibles sur demande. Figure 3. Courbe de transmission d’une lentille tubulaire optimisée pour l’infrarouge comparée à celle d’une lentille tubulaire standard. L’efficacité de transmission de la lentille tubulaire standard chute brutalement au-delà de 800 nm. À mesure que l’épaisseur du tissu entre la surface de l’échantillon et le plan focal augmente, le nombre de fluorophores hors foyer excités augmente également. La lumière émise par ces fluorophores hors foyer peut créer un voile qui rend difficile l’identification des signaux faibles. Les outils de traitement par IA, tels que ceux disponibles dans Viziview, permettent d’éliminer ce voile et d’améliorer le rapport signal/bruit. Sélection de la caméra pour la microscopie NIR Les performances des caméras CMOS et CCD dépendent de la longueur d’onde. Le pourcentage de photons incidents qui parviennent à arracher des électrons aux atomes de silicium de la photodiode du capteur d’image est appelé rendement quantique (QE). Aux longueurs d’onde supérieures à 850 nm, le rendement de la plupart des capteurs d’image CMOS est inférieur à 50 % (fig. 3). Figure 4. Courbe d’efficacité quantique d’une caméra sCMOS moderne et performante par rapport à des objectifs optimisés pour l’IR et l’UV. L’efficacité quantique maximale des capteurs d’image en silicium se situe généralement aux alentours de 525 nm. Cela nécessitera des temps d’exposition plus longs et/ou un gain de capteur plus élevé pour capturer des images d’une luminosité équivalente à celle des fluorophores émettant une lumière à des longueurs d’onde plus proches du rendement quantique maximal de votre caméra. Cet article de Zaber propose une analyse plus approfondie du choix de la caméra pour la microscopie. Considérations particulières relatives à la microscopie NIR La résolution spatiale maximale de vos images dans le plan XY diminue à mesure que les longueurs d’onde utilisées augmentent. Cette relation est décrite par la formule de résolution limite de diffraction d’Abbe : d = λ/(2NA). La résolution spatiale limitée par la diffraction dans le plan latéral est égale à la longueur d’onde divisée par deux fois l’ouverture numérique. Une discussion approfondie des avantages et des inconvénients des objectifs à différentes ouvertures numériques dépasse le cadre de cet article. Toutefois, en général, les objectifs à ouverture numérique plus élevée offrent une meilleure résolution spatiale et captent davantage de lumière, ce qui se traduit par des images plus lumineuses. En revanche, leur profondeur de champ est plus faible, ce qui peut constituer un avantage ou un inconvénient selon l’application. La longueur d’onde d’excitation élevée et les longueurs d’onde d’émission encore plus élevées des fluorophores NIR comme le Cy7 permettent une pénétration plus profonde dans les tissus, rendant possible la microscopie de fluorescence des cellules dans un microenvironnement plus naturel. Cependant, cette pénétration plus profonde peut entraîner une diminution du rapport signal/bruit. Figure 5. L’illumination NIR pénètre plus profondément dans les tissus. Cette meilleure pénétration peut entraîner l’excitation d’un plus grand nombre de fluorophores en avant et en arrière du plan focal. Bien que flous, ces fluorophores émettent une lumière qui crée un voile sur l’image, diminuant ainsi le rapport signal/bruit. Microscopie NIR et SWIR pour l’inspection des semi-conducteurs Les longueurs d’onde NIR et SWIR pénètrent plus profondément dans les substrats de silicium, faisant de la microscopie NIR un outil précieux pour le développement et le contrôle des semi-conducteurs. Les progrès réalisés en matière d’intégration et d’empilement des puces favorisent le développement de conceptions avancées à base de chiplets, susceptibles d’introduire des
Qu’est-ce que l’imagerie hyperspectrale ?
Chaque décision dépend de notre capacité à observer, mesurer et vérifier le monde qui nous entoure. La plupart des systèmes d’imagerie s’arrêtent à la surface : ils capturent la couleur, la forme et la luminosité, mais passent à côté de la chimie sous-jacente. L’imagerie hyperspectrale (parfois appelée imagerie spectrale) révèle ce qui est invisible aux appareils photo conventionnels, en traduisant la lumière en données fiables sur la composition, l’état et la qualité d’un matériau. L’imagerie hyperspectrale mesure la façon dont les matériaux réfléchissent et absorbent la lumière sur des centaines de longueurs d’onde étroites, capturant une signature spectrale continue pour chaque pixel. Elle établit un lien entre l’apparence d’un objet et sa composition, révélant des différences qui influent sur ses performances, sa sécurité et sa durabilité. En termes simples : l’imagerie hyperspectrale transforme la lumière en données, et les données en compréhension. Une seule analyse permet d’obtenir une image spectrale complète, détectant des variations subtiles invisibles à l’œil nu ou aux caméras couleur. Contrairement à l’imagerie multispectrale, qui ne capture qu’une poignée de bandes de longueurs d’onde, les systèmes hyperspectraux en enregistrent des centaines, offrant ainsi une connaissance beaucoup plus approfondie de la composition chimique et des matériaux. Comment fonctionne l’imagerie hyperspectrale ? L’imagerie hyperspectrale combine fondamentalement l’imagerie et la spectroscopie. Lorsqu’un rayon lumineux interagit avec une surface, une caméra (ou un capteur) hyperspectral sépare cette lumière en des centaines de bandes spectrales, chacune représentant une longueur d’onde unique. Ces données sont assemblées dans un cube de données spectrales, un ensemble de données 3D contenant des informations spatiales et spectrales. Le cube de données spectrales : Les caméras hyperspectrales collectent des données spectrales continues et précises dans les gammes VNIR et SWIR (400–2500 nm). Ces données peuvent être analysées par intelligence artificielle ou apprentissage automatique pour classifier les matériaux, quantifier les concentrations ou détecter les anomalies avec une précision de laboratoire, instantanément et dans n’importe quel environnement. Les applications de l’imagerie hyperspectrale L’imagerie hyperspectrale est utilisée partout où la composition et la qualité sont essentielles. Elle fait le lien entre la précision du laboratoire et la réalité opérationnelle, en capturant des données spectrales calibrées dans l’air, sur le terrain, en laboratoire et sur la chaîne de production. Systèmes d’inspection industrielle hyperspectrale pour la fabrication intelligente Sur la ligne de production, les caméras hyperspectrales de tête de ligne et les capteurs inductifs permettent une classification automatisée et un contrôle précis des processus. Associés à la détection de métaux, ils offrent un flux de travail de détection complet qui améliore la pureté, le rendement et l’efficacité. Le matériel et les logiciels prêts à l’intégration simplifient le déploiement chez les équipementiers et accélèrent le retour sur investissement. Découvrez les caméras hyperspectrales pour l’inspection en ligne. Systèmes d’inspection hyperspectrale pour le recyclage et la valorisation des ressources Les technologies de détection hyperspectrale et inductive en tête de colonne permettent de classer les plastiques, les métaux et les matériaux mixtes selon leurs propriétés chimiques et conductrices. Combinées, elles améliorent la pureté, le débit et les taux de récupération, contribuant ainsi aux objectifs de l’économie circulaire et au réemploi durable des matériaux. Découvrez l’imagerie hyperspectrale pour le recyclage et la gestion des déchets. Systèmes de paillasse hyperspectraux pour la recherche et l’assurance qualité Dans les environnements de recherche et d’assurance qualité, les systèmes hyperspectraux de paillasse Headwall offrent une imagerie haute résolution et thermiquement stable pour la validation spectrale des matériaux, des produits pharmaceutiques et des échantillons biologiques. Chaque système conserve son étalonnage d’usine afin de garantir une comparabilité absolue dans le temps. Explorez l’imagerie hyperspectrale en laboratoire. Systèmes de terrain hyperspectraux pour la télédétection au sol et à distance Portables et robustes, les plateformes de terrain Headwall collectent en temps réel des données spectrales de référence, assurant ainsi une liaison directe entre la télédétection et l’analyse en laboratoire. Chercheurs, agronomes et équipes environnementales s’appuient sur elles pour obtenir des résultats immédiats et reproductibles, quelles que soient les conditions de terrain et d’éclairage. Découvrez nos capteurs hyperspectraux déployables sur le terrain. Systèmes aéroportés hyperspectraux : des missions à basse altitude aux missions spatiales Des drones aux aéronefs habités en passant par les satellites orbitaux, les systèmes d’acquisition aéroportés Headwall transforment la lumière réfléchie en données quantitatives géoréférencées pour la surveillance environnementale, l’exploration minière et la reconnaissance de défense. Calibrés en usine et prêts au vol, ils offrent une précision optimale dès le premier vol. Découvrez nos systèmes d’imagerie hyperspectrale aéroportés.
Caméras hyperspectrales : Voir au-delà du visible
L’infrarouge à ondes courtes (SWIR) nous permet de voir plus loin que jamais. De la surveillance des cultures à l’inspection des infrastructures, nombre des connaissances les plus précieuses d’aujourd’hui proviennent de l’observation au-delà de la lumière visible. Jusqu’à récemment, ce niveau de détection nécessitait un équipement spécialisé et coûteux ; mais désormais, les charges utiles de drones à base de points quantiques, comme Q.Fly® Explore, rendent cette technologie légère, abordable et immédiatement opérationnelle sur le terrain. Qu’est-ce que SWIR ? Contrairement aux caméras thermiques, qui détectent la chaleur émise, les caméras infrarouges à ondes courtes (SWIR) détectent la lumière infrarouge réfléchie, capturant la façon dont les surfaces absorbent et diffusent la lumière plutôt que leur température. Fonctionnant entre 900 et 1700 nm environ, ce capteur couvre une gamme spectrale où la lumière interagit différemment avec les matériaux. Cette capacité a permis aux chercheurs de surveiller des environnements, de voir à travers des conditions difficiles et d’inspecter des systèmes complexes. Cependant, le coût élevé et la complexité des capteurs InGaAs traditionnels ont limité le SWIR aux laboratoires de recherche et à des applications spécialisées. Aujourd’hui, les progrès réalisés dans le domaine des points quantiques permettent son application concrète. Imagerie par points quantiques Les capteurs InGaAs traditionnels sont coûteux et complexes à fabriquer. Les points quantiques changent la donne. Ces semi-conducteurs nanométriques peuvent être ajustés pour absorber des longueurs d’onde spécifiques, permettant ainsi la conception de modules de capteurs compacts et légers. Offrant une large réponse spectrale de 900 à 1700 nm, ils peuvent être associés à des filtres interchangeables pour une détection plus ciblée. Cette évolution fait sortir le SWIR du laboratoire pour l’amener sur le terrain, grâce à des charges utiles SWIR à points quantiques comme Q.Fly® Explore, offrant aux chercheurs une plateforme prête à l’emploi pour les tests et la collecte de données sans intégration complexe. Applications illimitées La détection de la lumière infrarouge réfléchie par l’air offre des applications illimitées, allant de la recherche et du sauvetage à la télédétection et à l’inspection des infrastructures. En agriculture, l’infrarouge à ondes courtes (SWIR) permet de détecter le stress hydrique des cultures, de cartographier l’humidité du sol et de repérer les premiers signes de maladies, contribuant ainsi à une agriculture de précision et à l’optimisation des rendements. Pour la surveillance environnementale, il permet la télédétection de la distribution de l’eau, de la santé de la végétation et de l’impact de la sécheresse, révélant des changements subtils dans les paysages et contribuant à la cartographie d’indices spectraux tels que l’indice NDVI et l’indice NDMI. Pour l’inspection des infrastructures et des actifs, la technologie SWIR permet de détecter l’humidité emprisonnée, de différencier les matériaux et de révéler les défauts sous les surfaces, sans contact ni perturbation. C’est également un outil précieux lors des interventions d’urgence, car elle permet de voir à travers la fumée, le brouillard ou une faible visibilité, offrant ainsi une meilleure perception de la situation dans des conditions difficiles, comme lors de la lutte contre les incendies ou des opérations de recherche et de sauvetage. En révélant les propriétés physiques des matériaux plutôt que leur simple apparence, l’imagerie SWIR ajoute une nouvelle dimension à la compréhension de l’imagerie aérienne. Q.Fly® Explore Q.Fly® Explore 2CH et Q.Fly® Explore 3CH sont conçus pour vous permettre d’explorer immédiatement les possibilités de l’imagerie SWIR. Premier module SWIR à points quantiques intégrée par DJI au monde, Q.Fly® Explore offre aux drones l’imagerie spectrale en temps réel grâce à une solution véritablement prête à l’emploi. Léger et performant, le Q.Fly Explore offre aux chercheurs et aux opérateurs un système sensible aux longueurs d’onde clés utilisées en cartographie d’indices et en télédétection. Grâce à son GNSS intégré pour un géoréférencement précis et à ses filtres interchangeables, il permet aux utilisateurs de capturer et d’analyser des données spectrales directement sur le terrain.
La résolution thermique
La résolution thermique décrit la plus petite différence de température entre des objets ou des zones qu’une caméra infrarouge peut détecter de manière fiable. Cette valeur, également appelée résolution de température ou NETD (Noise Equivalent Temperature Difference), est une mesure de la sensibilité du détecteur et un paramètre clé pour les performances d’une caméra infrarouge. Une résolution thermique plus élevée signifie que la caméra peut mesurer des différences de température plus fines. En d’autres termes, elle fournit des images thermiques plus détaillées et plus fiables. Les caméras infrarouges détectent la chaleur ou le rayonnement infrarouge émis par un objet mesuré et le convertissent en un signal électrique. Ce signal se compose du signal utile et du bruit. Rapport signal/bruit : un facteur clé pour la précision des mesures Outre un étalonnage correct (voir ci-dessous), le rapport signal/bruit (SNR) joue un rôle crucial dans la précision des mesures. Ce critère de qualité, couramment utilisé dans le domaine des techniques de mesure, décrit la netteté avec laquelle le signal utile (l’information de mesure souhaitée) se distingue du signal parasite. Il s’agit de composantes du signal qui apparaissent, par exemple, en raison d’influences environnementales, de la structure interne de la caméra (par exemple, le rayonnement thermique de l’ouverture), des propriétés du système de mesure (dérive) ou des propriétés du détecteur (bruit). Plus le rapport entre le signal utile et le signal parasite est élevé, plus les petites différences de température peuvent être détectées de manière fiable et plus la mesure est informative. Les températures plus élevées génèrent toujours une intensité de signal plus élevée et donc un meilleur rapport signal/bruit. Étant donné que tous les corps dont la température est supérieure au zéro absolu (-273,15 °C) émettent un rayonnement thermique, y compris la caméra infrarouge elle-même, une influence sur le résultat de la mesure est inévitable dans les mesures thermographiques, ce qui signifie qu’une comparaison objective de différents appareils n’est possible qu’à une température de référence. Les fabricants spécifient généralement la sensibilité thermique de leurs caméras infrarouges pour une température de 30 °C. Exemple : Une résolution thermique de 30 mK signifie qu’à une température d’objet de 30 °C, une différence de température de 0,03 K (par exemple, la différence entre 29,99 °C et 30,02 °C) peut être détectée ou résolue par la caméra et n’est pas masquée par le bruit inhérent au système de la caméra. Fig. 1 : Photographie en niveaux de gris avec différents rapports signal/bruit (SNR). Les valeurs SNR sont indiquées pour la zone rectangulaire située sur le front. Les graphiques en bas montrent l’intensité du signal dans la ligne indiquée de l’image (rouge : signal d’origine, bleu : avec bruit). Plages de mesure appropriées Pour obtenir les meilleurs résultats avec une résolution thermique élevée, il est recommandé d’utiliser une caméra thermique qui mesure dans la gamme spectrale où le signal maximal du rayonnement de l’objet est attendu. La température et la longueur d’onde auxquelles l’émission maximale se produit sont inversement proportionnelles l’une à l’autre selon la loi de Wien. Cela signifie que plus la température de l’objet mesuré est basse, plus la longueur d’onde d’émission maximale est élevée. À des températures modérées (par exemple, la température ambiante), il est conseillé d’utiliser une caméra infrarouge fonctionnant dans la gamme spectrale infrarouge à ondes longues (LWIR). Pour les objets à haute température, cependant, les caméras thermiques qui mesurent dans la gamme spectrale infrarouge à ondes courtes (SWIR) sont plus adaptées. InfraTec propose des solutions pour toutes les tâches de mesure thermographique. L’étalonnage permet une mesure précise de la température absolue Les caméras infrarouges sont très efficaces pour détecter les différences de température, grâce à des méthodes spéciales telles que la thermographie à verrouillage, jusqu’à la plage µK. Cependant, une résolution thermique élevée ne suffit pas à elle seule pour obtenir une mesure précise de la température. La caméra et les objectifs utilisés doivent être soigneusement étalonnés pour la plage de température correspondante. Chez InfraTec, l’étalonnage radiométrique est standard, ce qui signifie que toutes les caméras infrarouges permettent de mesurer la température absolue. Haute résolution thermique Une haute résolution thermique est particulièrement importante lorsque les différences de température les plus infimes peuvent indiquer des défauts, des dysfonctionnements ou des anomalies. Voici quelques applications typiques : Fig. 2 : Images comparatives utilisant une technologie microbolométrique haute qualité (640 × 480) pixels IR avec et sans détecteur à faible bruit (© InfraTec GmbH) Facteurs déterminants de la résolution thermique La qualité des mesures thermographiques dépend de divers facteurs. Parmi ceux-ci, on peut citer : Avantages des caméras infrarouges InfraTec Les systèmes de caméras refroidies et non refroidies d’InfraTec offrent une résolution thermique maximale, un avantage décisif pour obtenir des résultats de mesure précis et des analyses fiables. Même à des températures d’objet basses avec une faible intensité de signal, elles permettent d’obtenir des thermogrammes détaillés et sans bruit avec une excellente homogénéité d’image.
Le guide pour sélectionner vos équipements piézoélectriques
Nous savons qu’il peut être difficile de trouver le produit piézoélectrique adapté à vos besoins. Il existe de nombreuses options proposées par différents fabricants. Et comme si cela ne suffisait pas, les fabricants d’actionneurs et de platines ont tendance à utiliser une terminologie différente dans leurs spécifications, ce qui rend difficile la comparaison entre deux modèles de marques différentes. Comme nous pensons que vous devriez pouvoir choisir le produit qui vous convient le mieux, nous avons créé ce guide pour vous aider à sélectionner l’actionneur ou la platine piézoélectrique adapté à votre projet. Résolution du capteur Le terme « résolution du capteur » désigne le plus petit mouvement détectable par le capteur de position. Cette valeur correspond à la limite inférieure de la résolution de l’actionneur/de la platine. La résolution du capteur est également appelée « sensibilité du capteur ». Elle ne donne aucune indication sur les spécifications du mouvement, mais uniquement sur la détection du mouvement. Il s’agit d’une différence importante. ➜ Ne vous y trompez pas, il s’agit d’une spécification du capteur, mais pas de l’actionneur/de la platine. C’est un moyen facile d’impressionner les clients, mais cela ne dit pas grand-chose sur les performances de l’actionneur ou de la platine. Précision du capteur La précision d’un capteur de position représente l’écart absolu par rapport à une norme calibrée et traçable métrologiquement. La précision du capteur n’est pas nécessairement liée à la résolution du capteur. L’imprécision du capteur est principalement due à l’imperfection de l’échelle du capteur et à l’erreur d’alignement de l’échelle du capteur lors de l’assemblage. L’erreur de précision du capteur est, dans une large mesure, répétitive et peut être compensée à l’aide d’une table de consultation. ➜ C’est un point délicat et souvent mal compris. Vous constaterez généralement que ces spécifications sont bien moins bonnes que les spécifications de précision d’un actionneur ou d’une platine. Mais cela ne devrait pas trop vous inquiéter, car l’erreur est très répétitive une fois l’encodeur installé. Le calibrage de votre système permet généralement de résoudre ce problème. Dans 99 % des cas, cette spécification n’est pas très importante. Résolution de l’actionneur/de la platine (= taille minimale du pas) La résolution est définie comme le plus petit déplacement mécanique contrôlé d’un actionneur/d’une platine de positionnement piézoélectrique. La résolution est influencée par la résolution du capteur, les influences mécaniques (friction, compliance, non-linéarités des points de contact…) et les performances de contrôle de position. Cette valeur correspond à la limite inférieure de la répétabilité de l’actionneur/de la platine. La résolution d’un étage / actionneur est également appelée taille de pas minimale ou mouvement incrémental minimal (MIM). ➜ Les choses deviennent maintenant intéressantes. Lorsque les gens parlent de précision, c’est ce qu’ils veulent dire : la plus petite taille de pas qu’un actionneur ou un étage peut prendre. Dans certains cas, il peut y avoir des différences importantes entre la résolution de l’actionneur / étage et la résolution du codeur. Avec la répétabilité de l’actionneur / étage, c’est le paramètre le plus important. Répétabilité de l’actionneur/de la platine La répétabilité est définie comme la plage de positions atteintes lorsque l’actionneur/la platine est commandé(e) à plusieurs reprises vers un emplacement spécifique dans des conditions identiques. Il existe deux types de répétabilité. ➜ Comme indiqué ci-dessus, une petite taille de pas minimale est appréciable. Mais vous voulez également être sûr que lorsque vous vous déplacez vers une certaine position à un moment donné ou à partir d’une position de départ quelconque, vous vous retrouvez toujours exactement à la même position. Les systèmes en boucle ouverte ont du mal à y parvenir, car l’erreur de pas est cumulative. Cependant, il peut également y avoir d’énormes différences entre les systèmes en boucle fermée, principalement en raison du contrôle du système. La situation empire encore lorsque l’on se déplace dans deux directions, car la qualité des roulements commence alors à interférer également. Plus la distance est longue, plus l’effet est important. C’est donc la deuxième spécification la plus importante à prendre en compte : la répétabilité bidirectionnelle. Précision de l’actionneur / de la platine La précision d’un actionneur ou d’une platine est directement liée à la précision du capteur. Cela résulte du principe d’entraînement direct d’un actionneur / d’une platine et de la faible distance entre le capteur de position et la surface de montage. ➜ Ne vous attardez pas trop sur ce point. Si vous comprenez la précision du codeur, vous comprenez également la précision de l’actionneur / de la platine. Certains fabricants confondent la précision de l’actionneur / de la platine avec l’erreur de mouvement. Il s’agit d’une spécification distincte, et très importante. Erreur de mouvement d’une platine rotative Selon la norme ANSI/ASME B89.3.4, l’erreur de mouvement de l’axe de rotation d’une platine rotative est définie comme un changement de position par rapport aux axes de coordonnées de référence, de la surface d’une pièce parfaite, en fonction de l’angle de rotation, avec l’axe central de la pièce coïncidant avec l’axe de rotation. En d’autres termes, un plateau rotatif a idéalement un degré de liberté, à savoir la rotation autour de l’axe z. Cependant, comme il n’existe pas de plateaux tournants parfaits, tout mouvement dans les cinq degrés de liberté restants est appelé mouvement d’erreur d’axe de rotation ou simplement mouvement d’erreur. En fonction de la direction de l’erreur, on peut distinguer deux contributions radiales, une contribution axiale et deux contributions d’inclinaison ou d’oscillation. De plus, le mouvement d’erreur d’un plateau tournant peut être séparé en une composante synchrone et une composante asynchrone. Le mouvement d’erreur d’une platine est souvent appelé à tort « faux-rond de la platine ». Vous trouverez ici une explication plus détaillée de ces termes. ➜ Si vous recherchez une platine rotative, veillez à tenir compte du mouvement d’erreur. Un comportement oscillatoire du disque rotatif aura évidemment un impact considérable sur vos résultats. Précision vs répétabilité La précision correspond à la proximité avec laquelle une platine peut se positionner par rapport à la valeur réelle (véritable). La répétabilité est une mesure de la
La mesure d’épaisseur des matériaux
La mesure d’épaisseur des matériaux consiste à déterminer, de façon précise et souvent non destructive, la distance qui sépare les deux faces d’un composant. Elle permet de vérifier la conformité géométrique, de contrôler l’usure, la corrosion ou les défauts internes, et d’assurer la qualité et la sécurité des pièces. Selon le contexte, elle peut être réalisée par contact (pied à coulisse, micromètre) ou par des méthodes sans contact comme l’ultrason, les rayons X, l’optique ou les techniques électromagnétiques. Principe interférométrique appliqué à la mesure d’épaisseur de films minces transparents A l’aide d’une source lumière blanche identique à celle utilisée avec le principe confocal chromatique mais avec une sonde différente, il devient possible avec la même configuration standard du spectromètre de mesurer des films minces. Quand la lumière est focalisée sur un film mince (entre 2μm et 250μm), il se crée une figure d’interférences spectrales. En prenant le traitement mathématique (FFT) du signal réfléchi, il est possible de déterminer des épaisseurs multiples jusqu’à la vitesse de 66 kHz. Cette technique de mesure peut être appliquée à des matériaux humides ou secs pour la mesure d’épaisseur de film ou de fluide ou encore de gaps d’air. Ce qu’il faut retenir La Mesure d’Epaisseur Matériaux Transparents A l’intérieur d’un contrôleur, une source de lumière blanche est injectée dans une fibre optique. La lumière est conduite via cette fibre optique jusqu’à une sonde optique, qui focalise les différentes longueurs d’ondes à des distances variables le long de l’axe optique, créant ainsi un spectre lumineux continu. Lorsqu’un objet transparent monocouche est placé dans ce spectre continu, deux longueurs d’onde sont parfaitement focalisées sur la surface supérieure et inférieure de l’objet comme le montre le schéma ci-contre. Ces deux longueurs d’onde sont réfléchies en retour puis analysées par un spectrographe. L’écart de position des pics mesurés (différence d’altitude) détermine l’épaisseur de l’objet. En connaissance de ses propriétés optiques (indice de réfraction), la valeur obtenue est une mesure d’épaisseur absolue. Grâce à l’analyse simultanée des deux surfaces la mesure est insensible aux vibrations mécaniques. Dans le cas d’un objet transparent multicouche, il est possible de cibler la couche à mesurer parmi plusieurs. En raison de l’utilisation d’une source de lumière blanche, l’échantillon doit être transparent dans le domaine du visible comme le verre ou certain plastiques. En combinant les deux mesures de distances avec la valeur d’épaisseur, il est possible de suivre plusieurs paramètres simultanément comme la topographie de surface, excentricité, faux-rond, rugosité ou forme. Ce qu’il faut retenir Principe interférométrique appliqué à la mesure d’épaisseur de matériaux transparents à l’infrarouge Des matériaux opaques visuellement comme certains plastiques ou le silicium peuvent être mesurés en utilisant une source et un photo-détecteur infrarouge. La figure d’interférences spectrale du faisceau lumineux réfléchi par deux (ou plusieurs) surfaces est utilisée pour déterminer une épaisseur. Dans le cas de dépôts multicouches, les épaisseurs de chaque couche ainsi que l’épaisseur totale peuvent être déterminées. La sonde optique ne contient ni électronique ni pièces en mouvement, ce qui lui confère une grande robustesse pour les applications en ligne de production ou encore dans les environnements sévères. Ce qu’il faut retenir Mesure d’épaisseur en vis-à-vis de matériaux non transparents Le principe confocal chromatique très polyvalent peut être utilisé pour mesurer la distance sur presque tous les types de surfaces. En disposant deux sondes en vis-à-vis autour de l’échantillon et en synchronisant ces deux mesures, il est possible de mesurer l’épaisseur des matériaux qui sont totalement opaques, comme les métaux ou les wafers opaques.
Les différents types de roulements des systèmes à mouvement linéaire
Les roulements linéaires sont utilisés dans de nombreuses applications qui nécessitent un mouvement constant et précis le long d’un trajet défini. Il existe de nombreux modèles de roulements linéaires, adaptés à une utilisation dans diverses applications et environnements. Le but d’un roulement linéaire est d’assurer un mouvement à faible frottement dans une direction, tout en résistant aux charges et aux moments appliqués dans toutes les autres directions. Découvrez les types de roulements linéaires les plus courants et comment la conception et la mise en œuvre de ces roulements influent sur les performances des tables de mouvement linéaire. Types de roulements linéaires Notre partenaire Zaber propose de nombreux modèles et tailles de platines de translation linéaire, conçus pour exceller dans des applications particulières. Ces platines linéaires utilisent de nombreux types de roulements linéaires. Chaque type de roulement ou de guidage offre des avantages uniques en termes de coût, de durée de vie, de précision, de capacité de charge, de frottement, d’entretien et de rigidité, entre autres. Voici quelques exemples de ces technologies de roulements : Zaber ne commercialise pas de produits équipés des types de roulements suivants, mais ceux-ci sont disponibles sur le marché pour d’autres applications : Track rollers Les track rollers, également appelés Cam followers, se composent généralement d’un goujon fileté et d’un élément de roulement circulaire. Plusieurs suiveurs de came doivent être utilisés dans le chariot des systèmes à mouvement linéaire afin de limiter le plateau à un seul degré de liberté. Le système illustré ci-dessous utilise huit suiveurs de came sur un rail à profil carré. Dans ce cas, la piste est une piste de roulement en acier trempé intégrée à la base en aluminium. Cela permet d’améliorer la durée de vie du roulement tout en restant rentable, car la piste de roulement en acier est plus résistante à l’usure et peut supporter des charges plus élevées qu’une simple base en aluminium. Figure 2 : Vue en coupe d’une platine linéaire avec Cam followers. Avantages : Inconvénients : Recirculating Ball Bearings Les roulements à recirculation, ou Recirculating Ball Bearings, utilisent de nombreuses billes dans un circuit fermé qui recirculent en continu lorsque le roulement se déplace. Un roulement linéaire comporte généralement deux ou quatre circuits de billes afin de limiter entièrement le mouvement et de supporter les charges provenant de toutes les directions. De nombreuses platines linéaires Zaber intègrent des roulements à billes à recirculation en raison de leur excellent rapport qualité-prix. Les systèmes linéaires équipés de roulements à billes à recirculation offrent une excellente durée de vie, une capacité de charge et une rigidité exceptionnelles. Les éléments roulants offrent également un frottement beaucoup plus faible que les systèmes à paliers lisses, ce qui permet d’atteindre des vitesses élevées et d’utiliser des moteurs et des mécanismes d’entraînement plus petits. Les Recirculating Ball Bearings de Zaber utilisent généralement une conception en deux parties composée d’une base en aluminium avec des chemins de roulement en acier trempé afin de réduire le poids total, l’aluminium offrant un excellent rapport rigidité/poids. Les chemins de roulement en acier trempé offrent un mouvement fluide et une longue durée de vie, même lorsqu’ils supportent des charges centrées importantes et des charges de moment déséquilibrées. La gamme LRM de Zaber utilise une conception entièrement en acier avec des roulements à billes à recirculation pour une rigidité et une stabilité thermique optimales. Ces systèmes peuvent facilement supporter des charges ou des moments provenant de n’importe quelle direction, sans modifier de manière significative la précision du mouvement ou le frottement. Figure 3 : Vue en coupe d’un platine linéaire LC40 avec roulements à billes à recirculation intégrés. Avantages : Inconvénients : Le schéma ci-dessous montre les forces de réaction sur chaque bille résultant d’une charge momentanée appliquée dans un système de roulement à recirculation de billes. Figure 4 : Chargement de billes dans un système de roulement à recirculation Nous pouvons constater qu’il y a plus d’éléments porteurs en contact que dans un système à suiveur de came, ce qui signifie que des charges plus importantes avec moins de déviation peuvent être supportées dans un étage linéaire de taille similaire. Ce type de roulement linéaire est également excellent pour supporter des charges combinées, qui sont une combinaison de charges latérales (côté), verticales (tension/compression) et de moments. Crossed Roller Bearing Guides Les Crossed Roller Bearing Guides, ou guides à rouleaux croisés offrent les meilleures performances pour les roulements à éléments roulants. Ces systèmes ne reposent pas sur la recirculation des rouleaux, ce qui signifie que tous les rouleaux cylindriques restent en contact avec les glissières linéaires à tout moment. Il en résulte un mouvement très fluide, presque sans frottement, avec un minimum de vibrations induites par les roulements, une erreur de mouvement extrêmement faible et une rigidité élevée. Un rouleau sur deux est tourné de 90° pour permettre au système de roulements de supporter des charges provenant de toutes les directions. Ces systèmes peuvent être intégrés dans un volume très réduit tout en conservant une rigidité et une capacité de charge élevées. Les platines à moteur linéaire de haute précision de Zaber, telles que les gammes LDM, LDA et ADR Microscope Stage, utilisent des roulements à rouleaux croisés. Les platines à moteur pas à pas peuvent également bénéficier des roulements à rouleaux croisés, comme les platines ASR Microscope Stage et la gamme verticale VSR. Figure 5 : Vue en coupe d’une platine linéaire LDM avec roulements à rouleaux croisés intégrés. Un petit inconvénient des roulements à rouleaux croisés est que ces systèmes ont une plage de déplacement limitée par rapport aux guides à recirculation, car la longueur de la partie supérieure de la platine mobile détermine la plage de déplacement linéaire maximale du dispositif. Avantages : Inconvénients : Découvrez notre sélection de platines linéaires motorisées, de différentes tailles, la plupart utilisant des roulements à billes à recirculation en raison de leurs performances exceptionnelles. Si vous avez des questions sur la platine la mieux adaptée à votre application, contactez-nous pour parler à un de nos spécialistes. Pour découvrir
Cas pratiques : Analyse des vibrations en imagerie rapide
L’analyse de vibration en imagerie rapide permet d’accéder à une information plein champ, là où les méthodes classiques (accéléromètres, capteurs ponctuels…) reposent sur des mesures ponctuelles. En observant simultanément l’ensemble d’une structure, elle rend possible l’identification directe des formes modales, la localisation des zones de forte déformation et la mise en évidence de défauts locaux tels que des fissures, des jeux ou des contacts. Cette vision globale est particulièrement précieuse pour les structures complexes ou de faible épaisseur. Grâce à des cadences d’acquisition très élevées, l’imagerie rapide permet également de capturer des phénomènes vibratoires à haute fréquence et des événements transitoires courts, comme des chocs, des impacts ou des instabilités. Elle est ainsi adaptée à l’étude de systèmes dont la dynamique évolue rapidement et qui échappent aux techniques de mesure conventionnelles. Un autre avantage majeur réside dans le caractère sans contact de la mesure. L’absence de capteurs physiques élimine toute perturbation de la dynamique du système et autorise l’analyse d’objets légers, chauds ou difficilement accessibles. Enfin, les champs de déplacement mesurés par imagerie rapide constituent une base solide pour la validation et l’amélioration des modèles numériques, tout en offrant une représentation visuelle intuitive des phénomènes vibratoires, utile aussi bien en recherche, en diagnostic industriel qu’en communication technique. Analyse des vibrations sur une machine de séchage Deux procédures ont été adoptées pour introduire des vibrations sur une machine de séchage : via un shaker et dans des conditions opérationnelles. Les deux événements sont filmés par 2 caméras haute vitesse iX. Des accéléromètres ont été fixés simultanément et le système Simcenter SCADAS a été invoqué pour imposer une synchronisation parfaite entre les accéléromètres et les images enregistrées. Une solution DIC optimisée a été obtenue en utilisant la corrélation stéréo MatchID. Les fonctions de réponse en fréquence (FRF) ont ensuite pu être extraites sans discontinuité grâce à une intégration directe entre Simcenter Testlab et MatchID. Enfin, les formes de déflexion opérationnelles correspondantes ont été déterminées, en combinant les résultats des capteurs classiques et de la DIC. Analyse des vibrations sur une pale d’hélicoptère Une pale d’hélicoptère a été mise en vibration par un vibreur avec un signal de balayage sinusoïdal et imagée par 2 caméras haute vitesse iX. À des fins de comparaison, des accéléromètres ont été fixés simultanément et le système SCADAS de Simcenter a été invoqué pour imposer une synchronisation parfaite entre les accéléromètres et les images enregistrées. Une analyse DIC optimisée a été obtenue en utilisant la corrélation stéréo MatchID. Les fonctions de réponse en fréquence (FRF) ont ensuite pu être extraites de manière transparente via une intégration directe entre Simcenter Testlab et MatchID. Enfin, les formes de déflexion opérationnelles correspondantes ont été déterminées. Un excellent accord entre les données des capteurs traditionnels et les résultats DIC a pu être retrouvé. Analyse des vibrations sur un claquement de porte de voiture Deux procédures ont été adoptées pour introduire des vibrations sur une porte de voiture : via un shaker et via un claquement humain manuel. Les deux événements ont été filmés avec deux caméras à haute vitesse iX. Des accéléromètres ont été fixés simultanément et le système Simcenter SCADAS a été invoqué pour imposer une synchronisation parfaite entre les accéléromètres et les images enregistrées. Une analyse DIC optimisée a été obtenue en utilisant la corrélation stéréo MatchID. Les fonctions de réponse en fréquence (FRF) ont ensuite pu être extraites de manière transparente grâce à une intégration directe entre Simcenter Testlab et MatchID. Enfin, les formes de déflexion opérationnelles correspondantes ont été déterminées, en combinant les résultats des capteurs classiques et de la DIC. La corrélation d’images numériques (DIC – Digital Image Correlation) est une technique optique de mesure plein champ qui permet d’estimer les déplacements et déformations d’une surface à partir de l’analyse d’images successives. Elle repose sur le suivi d’un motif aléatoire (naturel ou appliqué, par exemple un mouchetis) visible à la surface de l’objet. En comparant des sous-zones de l’image de référence avec celles acquises au cours du temps, la DIC calcule les champs de déplacement avec une résolution spatiale fine. Couplée à l’imagerie rapide, cette méthode devient particulièrement adaptée à l’analyse vibratoire, car elle permet de mesurer des mouvements dynamiques à haute fréquence, sans contact et sur des géométries complexes, tout en fournissant un accès direct aux champs de déformation, essentiels pour l’identification des modes, l’étude de comportements non linéaires et la validation de modèles mécaniques.
Thermographie Infrarouge : Principes physiques
Le principe de la thermographie infrarouge repose sur le phénomène physique selon lequel tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu (-273,15 °C) émet un rayonnement électromagnétique. Il existe une corrélation claire entre la surface d’un corps et l’intensité et la composition spectrale du rayonnement qu’il émet. En déterminant l’intensité de ce rayonnement, il est possible de déterminer la température d’un objet sans entrer en contact avec celui-ci. Plage dans le spectre électromagnétique Le rayonnement infrarouge est la partie du spectre électromagnétique qui est immédiatement adjacente à la lumière rouge d’environ 760 nm du côté des ondes longues du spectre visible et s’étend jusqu’à une longueur d’onde d’environ 1 mm. À cet égard, la plage de longueurs d’onde allant jusqu’à environ 20 µm est importante pour la mesure technique de la température. Dans la seconde moitié du XIXe siècle, on a découvert que le rayonnement thermique et d’autres ondes électromagnétiques, telles que la lumière visible ou les ondes radio, étaient de nature similaire. Cette découverte a été suivie par la découverte des lois du rayonnement par KIRCHHOFF, STEFAN, BOLTZMANN, WIEN et PLANCK. Au milieu du XXe siècle, des travaux intensifs et fructueux sur l’utilisation militaire de la technologie infrarouge ont facilité la construction des premiers visionneurs infrarouges. Avec un certain recul dans le temps et la technologie, les premiers appareils thermographiques à usage non militaire sont également apparus dans les années 60. Parallèlement à cela, cependant, avec une diversification considérablement plus grande des appareils disponibles, la pyrométrie s’est développée pour devenir une approche largement répandue dans la mesure industrielle de la température. Lois de rayonnement du corps noir Les corps présents dans la réalité présentent des propriétés de rayonnement très diverses. Il s’est donc avéré utile de commencer par examiner les lois simplifiées d’un corps modèle aux propriétés de rayonnement idéales, afin de les appliquer ensuite à des objets réels. Ce corps modèle est connu en physique du rayonnement sous le nom de « corps noir ». Il se distingue par le fait que, parmi tous les corps de température égale, il présente le rayonnement émis le plus important possible. La répartition spectrale du rayonnement émis par un corps noir est décrite par la loi de rayonnement de PLANCK : Cette représentation montre que la composition spectrale varie en fonction de la température de l’objet. Les corps dont la température dépasse 500 °C, par exemple, émettent également un rayonnement dans le domaine visible. En outre, il convient de noter qu’à chaque longueur d’onde, l’intensité du rayonnement augmente avec la température. La loi de Planck sur le rayonnement représente la principale corrélation concernant la mesure de température sans contact. Cependant, en raison de sa nature abstraite, elle n’est pas directement applicable sous cette forme à de nombreux calculs pratiques. Mais elle permet de dériver toute une série d’autres corrélations, dont deux seront brièvement mentionnées ci-après. Ainsi, en intégrant par exemple l’intensité du rayonnement spectral sur toutes les longueurs d’onde, on obtient la valeur du rayonnement total émis par le corps. Cette corrélation est appelée loi de STEFAN BOLTZMANN. En raison de sa corrélation mathématique simple, elle est bien adaptée aux estimations approximatives, en particulier pour calculer le bilan thermique des objets ainsi que les interrelations des pyromètres à rayonnement total. Cependant, la plage de mesure spectrale de la plupart des appareils de mesure est généralement très limitée et, par conséquent, cette équation n’est pas applicable à cette fin. La représentation graphique de la loi du rayonnement de PLANCK montre que la longueur d’onde à laquelle le rayonnement émis par un corps noir atteint son maximum varie en fonction de la température. La loi de déplacement de WIEN peut être dérivée de l’équation de PLANCK par différenciation. Plus la température de l’objet à mesurer est basse, plus son rayonnement maximal se déplace vers des longueurs d’onde plus grandes. Il est d’environ 10 µm lorsqu’il est proche de la température ambiante. Transmittance spectrale de l’air (10 m, 25 °C, 1013 mbar, 85 % d’humidité relative) Le niveau de transmittance de l’air dépend fortement de la longueur d’onde. Les plages à forte atténuation alternent avec les plages à forte transmittance (ombrées), appelées « fenêtres atmosphériques ». Alors que la transmittance dans la plage (8 … 14) µm, c’est-à-dire la fenêtre atmosphérique à ondes longues, reste également élevée sur de longues distances, une atténuation mesurable causée par l’atmosphère se produit déjà dans la plage (3 … 5) µm, c’est-à-dire la fenêtre atmosphérique à ondes courtes, à des distances de mesure d’une dizaine de mètres. Influence de l’objet mesuré Le corps noir en tant que modèle radiométrique est indispensable pour étudier les corrélations principales. Étant donné que les objets réels à mesurer s’écartent plus ou moins fortement de ce modèle, il peut être nécessaire de tenir compte de cette influence dans les mesures. Le paramètre d’émissivité, qui mesure la capacité d’un corps à émettre un rayonnement infrarouge, est particulièrement adapté à cet effet. Avec une valeur de 1, le corps noir a l’émissivité la plus élevée possible, qui dépend en outre de la longueur d’onde. Contrairement à cela, l’émissivité des objets réels à mesurer peut présenter une dépendance plus ou moins forte à la longueur d’onde. Les paramètres suivants peuvent également avoir une certaine influence : Une multitude de matériaux non métalliques – du moins dans la gamme spectrale des ondes longues – présentent une émittance élevée et relativement constante, quelle que soit la structure de leur surface. C’est le cas notamment de la peau humaine, ainsi que de la plupart des matériaux de construction minéraux et des peintures de revêtement. L’émissivité spectrale de quelques non-métaux (émail, gypse, béton, chamotte) En revanche, les métaux ont généralement une faible émissivité qui dépend fortement des propriétés de la surface et diminue à mesure que la longueur d’onde augmente. Émissivité spectrale des métaux (argent, or, platine, rhodium, chrome, tantale, molybdène) et d’autres matériaux purs (graphite, sélénium, antimoine)
sCMOS ou EMCCD : choisir la caméra scientifique adaptée à vos besoins
Lorsque vous vous lancez dans l’imagerie scientifique, qu’il s’agisse de capturer des étoiles faibles en astrophotographie ou de zoomer sur des cellules au microscope, le choix d’un appareil photo adapté peut faire toute la différence. Les caméras sCMOS et EMCCD sont les meilleurs appareils photo haute sensibilité au monde, mais ils ont des usages différents. Ce guide présente leurs différences, leurs points forts et leurs cas d’utilisation idéaux pour vous aider à choisir celui qui vous convient le mieux. Nous aborderons également les questions courantes, comparerons les caméras sCMOS aux caméras EMCCD et examinerons en détail les performances de ces caméras dans des conditions de faible luminosité, en microscopie et en astrophotographie. Qu’est-ce qu’une caméra sCMOS ? Une caméra CMOS scientifique (sCMOS) est un outil d’imagerie haute performance conçu pour des applications scientifiques. Contrairement aux capteurs CMOS standard, les caméras sCMOS sont optimisées pour un faible bruit, des fréquences d’images élevées et une large gamme dynamique, ce qui les rend parfaites pour des tâches telles que la microscopie à fluorescence ou l’astrophotographie à grande vitesse. Leur architecture de lecture parallèle, où chaque pixel dispose de son propre amplificateur, permet un traitement rapide des données et une imagerie haute résolution. Les caméras sCMOS excellent dans les scénarios nécessitant à la fois de la vitesse et un large champ de vision, tels que l’imagerie de cellules vivantes, où la capture de processus dynamiques en temps réel est essentielle. Qu’est-ce qu’une caméra EMCCD ? Une caméra à CCD à multiplication d’électrons (EMCCD) est un CCD spécialisé doté d’un registre de multiplication d’électrons qui amplifie le signal avant la lecture, permettant ainsi d’atteindre une sensibilité à un seul photon. Cela rend les EMCCD idéales pour les conditions de très faible luminosité, comme la détection de molécules individuelles ou l’astrophotographie de l’espace lointain. Cependant, le processus d’amplification introduit un bruit multiplicatif qui peut affecter la qualité de l’image à des niveaux de luminosité plus élevés. Les caméras EMCCD sont idéales pour les applications où chaque photon compte, mais leur résolution inférieure et leur vitesse plus lente peuvent limiter leur utilisation dans l’imagerie à haut débit. Différences clés entre les caméras sCMOS et EMCCD Examinons les principales différences entre les caméras sCMOS et EMCCD à travers des indicateurs de performance clés afin de vous aider à faire votre choix. Sensibilité et bruit Pour les applications en très faible luminosité (<10 photons/pixel), les EMCCD ont l’avantage. Dans des conditions légèrement plus lumineuses, les caméras sCMOS offrent une sensibilité comparable avec de meilleurs rapports signal/bruit. Fréquence d’images et vitesse Pour l’imagerie à grande vitesse, comme le suivi de processus cellulaires rapides, les caméras sCMOS sont le meilleur choix en raison de leurs fréquences d’images supérieures. Résolution et champ de vision Les caméras sCMOS sont parfaites pour les applications nécessitant des images détaillées et à grand champ, comme la microscopie sur lame entière ou les relevés astronomiques à grande échelle. Plage dynamique Pour les expériences impliquant une large gamme d’intensités lumineuses, comme l’imagerie calcique, les caméras sCMOS offrent une plage dynamique supérieure sans compromettre la vitesse. Considérations relatives au coût Les laboratoires soucieux de leur budget peuvent obtenir des performances élevées avec les caméras sCMOS, en particulier pour les applications qui ne nécessitent pas une sensibilité au photon unique. Fonctionnalité sCMOS EMCCD Sensibilité Élevé (QE jusqu’à 95 %) Sensibilité à un seul photon Bruit 1-2 e- <1 e- (avec gain EM) Fréquence d’images >100 fps 50-60 images/seconde (max.) Résolution Multi-mégapixels (ex. : 4,2 MP) ~1 MP ou moins Plage dynamique 16 bits, jusqu’à 53 000:1 Élevé mais limité par le bruit Coût 5 000 $ – 20 000 $ 20 000 $ – 30 000 $ sCMOS vs CCD Bien que les EMCCD soient un type de CCD, les caméras CCD standard sont toujours utilisées dans certaines applications scientifiques. Voici comment le sCMOS se compare aux CCD traditionnels : Le sCMOS a largement dépassé les CCD dans des applications telles que la microscopie à fluorescence en raison de sa vitesse, de sa résolution et de son faible bruit, mais les CCD restent utiles pour les tâches nécessitant une longue exposition, comme la spectroscopie. Applications : quand choisir un capteur sCMOS ou EMCCD Astrographie Pour les caméras d’astrophotographie, le sCMOS est le choix idéal pour l’imagerie dynamique à haute résolution, tandis que les EMCCD excellent dans les scénarios où les photons sont rares. Microscopie Pour les caméras destinées à la microscopie, le sCMOS est souvent le meilleur choix en termes de polyvalence, en particulier dans les laboratoires multi-utilisateurs qui mènent des expériences diverses. Autres applications scientifiques Choisir la caméra sCMOS la mieux adaptée à vos besoins Toutes les caméras sCMOS ne sont pas identiques. Pour choisir la meilleure caméra sCMOS, tenez compte des critères suivants : Adaptez les spécifications de la caméra aux niveaux de luminosité et aux exigences de vitesse de votre application afin d’éviter de dépenser inutilement pour des fonctionnalités superflues. FAQ sur les caméras sCMOS et EMCCD Quelle est la différence entre les capteurs CCD et sCMOS ? Les caméras sCMOS utilisent une lecture parallèle pour des fréquences d’images plus rapides et un bruit plus faible (1-2 e-) par rapport aux capteurs CCD (5-10 e-). Elles offrent également une résolution plus élevée et des champs de vision plus larges, ce qui les rend plus adaptées à l’imagerie dynamique comme la microscopie de cellules vivantes. Quelle est la différence entre un CCD et un EMCCD ? Les EMCCD sont des CCD équipés d’un registre de multiplication électronique, qui réduit le bruit de lecture à près de zéro et permet une sensibilité à un seul photon. Les CCD standard ne disposent pas de cette fonctionnalité, ce qui les rend moins adaptés aux conditions de faible luminosité. Quelle est la meilleure caméra sCMOS pour l’imagerie en basse lumière ? Les caméras sCMOS rétroéclairées, telles que la Sona-6 Extreme de Revealer Highspeed, avec un rendement quantique de 95 % et un faible bruit de lecture, sont les meilleures options pour les applications à faible luminosité telles que la microscopie à
