Soutenance Stage ingnieur Caractrisation dun dtecteur CCD pour

Soutenance - Stage ingénieur Caractérisation d’un détecteur CCD pour l’observation terrestre Étudiant : Tuteur entreprise : Tuteur École : Laurent Gendre Teva Gilbert Philippe Lorenzini Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Sommaire Page 2 Plan : Ø Ø Ø Ø Ø Présentation de Thalès Alenia Space / du service / de l’équipe Le satellite S 3 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 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Introduction Page 3 Ø Thalès Alenia Space : leader européen dans le domaine des satellites. Ø 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. Ø 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 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Présentation de Thalès Alenia Space Page 4 Ø 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 Ø L'entreprise est détenue à 67% par Thalès et à 33% par Finmeccanica. Ø 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. Ø 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. Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Présentation de Thalès Alenia Space Page 5 Ø Thalès Alenia Space : 11 sites industriels en Europe (7200 employés) § Cannes : Ø 1900 employés, 100 satellites lancés, 400 programmes spatiaux. Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Organisation Département / Service Page 6 Ø Organigramme ingénierie : Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Présentation du Service Page 7 Ø Le service : Chef de service : M. Christophe renard Effectif de 10 personnes § Rôle : Ø Ø Ø § 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 détecteurs A Disposition : Ø Laboratoire optique de classe 100000 Ø Deux hottes de classe 100 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Présentation de l’équipe Page 8 Ø Équipe du projet S 3 : § Laurent Bonnet : Chef de projet partie Détection S 3 § Vincent Coupé : Responsable CCD § Alfonso Rodriguez : Responsable spécifications de test § Teva Gilbert : Responsable du laboratoire Détection Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Le satellite S 3 et sa charge utile optique Page 9 5 caméras CCD Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

La technologie CCD Page 10 Un CCD transforme les photons lumineux qu'il reçoit en paires électron-trou par effet photoélectrique dans le substrat semiconducteur, 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 » . Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

La technologie CCD Page 11 CCD de 576 lignes par 814 pixels : 4 zones à prendre en compte : Ø Zone photosensible Ø Zone de stockage Ø Registre CCD Ø Étage de sortie (diodes readout et reset) Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Le banc de test Page 12 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Le séquencement du capteur Page 13 Séquencement : Ø Frame transfert : Zone photosensible -> barrière de stockage Ø Move without dump : Zone de stockage -> registre CCD Ø Readout : registre CCD -> Étage de sortie Ø Move with dump : Zone de stockage -> registre CCD + Reset Ø Dump : Reset Ø Idle : Fonction d ’attente Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

L’acquisition vidéo Page 14 Ø Le numériseur haute résolution : Entrée signal vidéo Entrée trigger synchro trame Entrée Clk synchro pixel Ø Le signal vidéo : Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

La partie optique Page 15 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

La régulation thermique Page 16 La température doit être régulé à 17°C sur le capteur CCD. Ø Utilisation d’un module Peltier pour amener le capteur à la bonne température. Ø Utilisation d’un système de refroidissement à eau pour dissiper la face chaude du module Peltier. Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Les résultats de l’essai Page 17 Ø Ø Ø Ø Ø 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 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Automatisation de l’essai Page 18 Les logiciels utilisés pour automatiser l’essai sont : Ø La gestion des alimentations Ø Le contrôle du banc optique Ø La régulation thermique Ø Le séquencement Ø L’acquisition vidéo Ø La reconstruction de palier Ø La linéarité Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Présentation de LABView Page 19 Ø Logiciel de développement d’applications de la société National Instruments créé en 1986. Ø Domaine d’application traditionnel de Lab. VIEW : commande et mesure à partir d’un PC. Ø Fonctionnement assuré par des bibliothèques de fonctions et des outils de développement. Ø Langage par flux de données et approche par diagramme. Ø Mêmes éléments que les langages classiques (variables, type de données, boucles, séquence, gestion d’erreurs …). Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Résultat : Image 3 D Page 20 Ø Image pleine trame avant saturation : § 0… 600 : lignes CCD ; 0… 900 : pixels CCD ; Axe Z : Tension (m. V) Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Résultat : Reconstruction de paliers Page 21 Ø Signal vidéo sur un pixel à fort flux : Ø Signal vidéo sur un pixel à l’obscurité : Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Bilan Page 22 Ø Connaissances acquises Fonctionnement des capteurs CCD Modes de fonctionnement des capteurs Mise en oeuvre de banc de test Résolution de problèmes techniques Ø Compétences supplémentaires LABView Acquisition vidéo, Séquencement d’horloges CCD Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Questions Page 23 Ø Questions ? Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Back slides Page 24 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Différentes vues Page 25 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space

Evolution température Page 26 Service Détection 16/09/2008 THALES ALENIA SPACE All rights reserved, 2/26/2008, Thales Alenia Space