Qu'est-ce que FaNTOmM ?

C'est un acronyme (encore!) qui siginifie : Fabry-Perot de Nouvelle Technologie pour l'Observatoire du mont Mégantic. Il s'agit d'une nouvelle camera à comptage de photons utilisant les nouveaux tubes à intensification d'image. FaNTOmM a été crée en 2 exemplaires, un exemplaire pour le groupe d'interférométrie du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille LAM, et un autre pour Laboratoire d'Astrophysique de Montréal.

Pourquoi construire  FANTOMM ?

           Les systèmes à comptage de photons possèdent le double avantage d’offrir une résolution temporelle de quelques millisecondes et de n’avoir aucun bruit de lecture.

          Ces caractéristiques sont appréciables pour les applications :

•  observant de très faibles flux : même avec un DQE > 80%, le bruit de lecture pénalise les CCD dès que le signal à observer est < 10^-15 erg/cm²/s/pixel.

•  utilisant des instruments de type CIGALE (p.e. Fabry-Perot + PANORAMIX) puisqu’on obtient de meilleurs résultats photométriques lorsque le temps total d’un balayage est inférieur au temps de stabilité photométrique du ciel (typiquement 5 minutes). Ceci impose des poses élémentaires (par canal) de l’ordre de 5 à 10 secondes. Dans le cas des CCD actuels, on utilise, en général, un seul balayage de plusieurs heures avec des temps de pose par canal de 3-5 minutes. Le premier et le dernier canal se trouvent donc dans des conditions de transparence, de fond de ciel et de turbulence totalement différentes, ce qui pollue considérablement le profil photométrique des raies observées. La rapidité de balayage du comptage s’affranchit totalement de ces effets et compense très largement la différence de rendement quantique.

Les recherches récentes sur les photocathodes à semi-conducteurs de type AsGa ou GaInp ont permis d’entrevoir un renouveau des caméras à comptage de photons. La technologie AsGa est maintenant proposée commercialement par des compagnies telles Hamamatsu, ITT ou TEP et est éprouvée. Les photocathodes AsGa ont un rendement quantique quasi constant en longueurs d’onde et égal à 23% environ (Hamamatsu) de 450 nm à 850 nm.

           Ce chiffre est à comparer au rendement des photocathodes multi-alcalines S20ER utilisées jusqu’alors et qui offrent un rendement de 10% à 500 nm, décroissant à 1% à 850 nm (5% autour de 656,3 nm). Ce rendement quantique est, par ailleurs, tout à fait comparable à celui d’un CCD épais (p.e. Thompson) qui offre 35% entre 650 nm et 850 nm. 

     Le bruit thermique de ce type de photocathode est de 150 coups/cm²/sec à –15°C, chiffre comparable aux cathodes S20, mais à 0°C. La conséquence est que le tube doit fonctionner à une température inférieure de 15 degrés par rapport aux anciens systèmes. Le système actuel fonctionnant à –10°C, il faut prévoir fonctionner à -25°C (peut-être même à –40°C) pour obtenir des niveaux de performance comparables, c’est-à-dire environ 2 coups/cm²/sec, valeur identique aux CCD à –90°C. 

        Les nouveaux tubes proposés ont un système de focalisation par proximité ne provoquant aucune distorsion d’image, défaut assez important dans les tubes de génération plus ancienne. Enfin, l’utilisation d’un CCD en sortie permet de s’affranchir des tubes vidicon et d’avoir un pixel physique et non plus électronique, offrant une stabilité accrue.

       La technologie choisie est celle des Tubes AsGa de chez Hamamatsu (pour plus de détails sur cette technologies voir la rubrique Optique>Tube AsGa)

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