Soutenance - Stage ingénieur Caractérisation d’un détecteur CCD pour l’observation terrestre Étudiant : Laurent Gendre Tuteur entreprise : Teva Gilbert Tuteur École : Philippe Lorenzini

Sommaire Plan : Présentation de Thalès Alenia Space / du service / de l’équipe Le satellite S3 et sa charge utile optique La technologie CCD Le banc de test L’acquisition vidéo La partie optique La régulation thermique L’automatisation du banc Présentation de LABView Résultats des tests 16/09/2008

Introduction Thalès Alenia Space : leader européen dans le domaine des satellites. Axe du stage : caractérisation du détecteur d’un futur satellite nommé Sentinel 3. Ce satellite scientifique aura pour but d’observer la terre et les océans. But du stage : Mise en place et validation d’un banc de test Développement logiciel pour automatiser le banc de test Préparation et réalisation de l’essai 16/09/2008

Présentation de Thalès Alenia Space Thalès Alenia Space est née le 10 avril 2007 par l'apport à Thalès des activités spatiales d'Alcatel-Lucent détenues dans Alcatel Alenia Space L'entreprise est détenue à 67% par Thalès et à 33% par Finmeccanica. Activités : Développement de technologies spatiales dans des domaines aussi divers que les télécommunications, la navigation, la météorologie, la gestion de l'environnement, la défense et la sécurité, l'observation, les sciences. Réalisations : 8 systèmes complets, 61 satellites Spacebus, 200 charges utiles de télécoms, 13 satellites et 37 charges utiles pour l’observation de l’environnement, 11 satellites Météosat, 11 satellites et 20 charges utiles scientifiques. 16/09/2008

Présentation de Thalès Alenia Space Thalès Alenia Space : 11 sites industriels en Europe (7200 employés) Cannes : 1900 employés, 100 satellites lancés, 400 programmes spatiaux. 16/09/2008

Organisation Département / Service Organigramme ingénierie : 16/09/2008

Présentation du Service Le service : Chef de service : M. Christophe renard Effectif de 10 personnes Rôle : Réalisation de sous ensembles de détection pour des instruments optiques Réponse aux appels d’offre sur la partie détection des instruments optiques Conception et suivi des détecteurs chez les fabricants Conception de modules électroniques pour les détecteurs Travail sur des capteurs de type CCD et CMOS Réalisation de tests afin de vérifier les performances des détecteurs A Disposition : Laboratoire optique de classe 100000 Deux hottes de classe 100 16/09/2008

Présentation de l’équipe Équipe du projet S3 : Laurent Bonnet : Chef de projet partie Détection S3 Vincent Coupé : Responsable CCD Alfonso Rodriguez : Responsable spécifications de test Teva Gilbert : Responsable du laboratoire Détection 16/09/2008

Le satellite S3 et sa charge utile optique 5 caméras CCD 16/09/2008

La technologie CCD Un CCD transforme les photons lumineux qu'il reçoit en paires électron-trou par effet photoélectrique dans le substrat semi- conducteur, puis collecte les électrons dans le puits de potentiel. Le nombre d'électrons collectés est proportionnel à la quantité de lumière reçue. À la fin de l'exposition, les charges sont transférées jusqu'au registre horizontal. Elles sont transformées en tension, proportionnelle au nombre d'électrons, dans la capacité d'une diode « flottante ». 16/09/2008

La technologie CCD CCD de 576 lignes par 814 pixels : 4 zones à prendre en compte : Zone photosensible Zone de stockage Registre CCD Étage de sortie (diodes readout et reset) 16/09/2008

Le banc de test 16/09/2008

Le séquencement du capteur Frame transfert : Zone photosensible -> barrière de stockage Move without dump : Zone de stockage -> registre CCD Readout : registre CCD -> Étage de sortie Move with dump : Zone de stockage -> registre CCD + Reset Dump : Reset Idle : Fonction d ’attente 16/09/2008

L’acquisition vidéo Le numériseur haute résolution : Le signal vidéo : Entrée signal vidéo Entrée trigger synchro trame Entrée Clk synchro pixel 16/09/2008

La partie optique 16/09/2008

La régulation thermique La température doit être régulé à 17°C sur le capteur CCD. Utilisation d’un module Peltier pour amener le capteur à la bonne température. Utilisation d’un système de refroidissement à eau pour dissiper la face chaude du module Peltier. 16/09/2008

Les résultats de l’essai Les niveaux/formes des horloges Les reconstructions de paliers de différents pixels à différents flux  Le bruit de la chaîne La non linéarité différentielle  La non uniformité de réponse du pixel Le signal d’obscurité La non uniformité de dispersion du signal Le bruit d’obscurité L’efficacité de transfert verticale 16/09/2008

Automatisation de l’essai Les logiciels utilisés pour automatiser l’essai sont : La gestion des alimentations Le contrôle du banc optique La régulation thermique Le séquencement L’acquisition vidéo La reconstruction de palier La linéarité 16/09/2008

Présentation de LABView Logiciel de développement d’applications de la société National Instruments créé en 1986. Domaine d’application traditionnel de LabVIEW : commande et mesure à partir d’un PC. Fonctionnement assuré par des bibliothèques de fonctions et des outils de développement. Langage par flux de données et approche par diagramme. Mêmes éléments que les langages classiques (variables, type de données, boucles, séquence, gestion d’erreurs …). 16/09/2008

Résultat : Image 3D Image pleine trame avant saturation : 0…600 : lignes CCD ; 0…900 : pixels CCD ; Axe Z : Tension (mV) 16/09/2008

Résultat : Reconstruction de paliers Signal vidéo sur un pixel à fort flux : Signal vidéo sur un pixel à l’obscurité : 16/09/2008

Bilan Connaissances acquises Fonctionnement des capteurs CCD Modes de fonctionnement des capteurs Mise en oeuvre de banc de test Résolution de problèmes techniques Compétences supplémentaires LABView Acquisition vidéo, Séquencement d’horloges CCD 16/09/2008

Questions Questions ? 16/09/2008

Back slides 16/09/2008

Différentes vues 16/09/2008

Evolution température 16/09/2008