Rendement de la chaîne de détection

Observer

Diverses contributions au rendement

Lorsque l'on décompte toutes les pertes de transmission des différents éléments d'une chaîne instrumentale, on s'aperçoit que le rendement final n'est pas nécessairement bon. Pour 100 photons collectables au sommet de l'atmosphère, la plupart des instruments ne travailleront finalement qu'avec une poignée de photoélectrons.

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Transmissions des différentes contributions d'une chaîne instrumentale : l'atmosphère (au niveau de la mer, pour une observation au zénith), du télescope, de l'instrument, du détecteur CCD, et finalement transmission totale.
Crédit : ASM

Choix d'un site

On peut considérer comme partie intégrante du rendement celui de la couverture temporelle durant laquelle la météo est favorable. L'image satellite illustre le fait que le Chili offre de bien meilleurs sites d'observations que l'Argentine, avec un ciel parfaitement dégagé.

meteochili.jpg
Image satellite de l'Amérique du Sud, dans la fenêtre à 10 micromètres, sensible à la couverture nuageuse. Les courants froids du Pacifique Sud sont responsables du faible taux moyen d'humidité au Chili. Les bons sites comme dans la Cordillère des Andes au Chili offrent plus de 300 nuits claires par an.
Crédit : GEOS

Apprendre

Rendement de la chaîne de détection

Lorsque les photons sont rares, pour des sources faiblement lumineuses, il faut viser l'efficacité lors de chacune des étapes participant à la chaîne de mesure, et ce bien avant le détecteur.

Transmissions

Valeurs typiques de transmission de différentes composantes d'une chaîne de mesure
atmosphère 60 à 80%, dépend de la masse d'air (mesure la quantité d'atmosphère traversée, càd 1/\sin h, avec h la hauteur sur l'horizon de l'objet visé)
miroirjusqu'à 99%, en fonction du traitement réfléchissant de surface
fibre de l'ordre de 80%
dioptreune réflexion verre-air a un coefficient de transmission typiquement de 96%. Un traitement antireflet permet d'accroître ce coefficient jusque vers 99%

S'exercer

qcmQCM

1)  Que vaut la transmission d'un train optique avec 4 lentilles, chaque dioptre ayant une transmission de 96%.



2)  Même question, avec un traitement antireflet donnant une transmission de 99% pour chaque dioptre.



S'évaluer

exerciceDe l'intérêt d'un traitement de surface

Difficulté : ☆   Temps : 5 min

Question 1)

Un instrument comprend en tout 10 lentilles. Sans traitement antireflet, chaque dioptre a une transmission de 96%. Déterminer la transmission globale.

[2 points]

Question 2)

Un traitement antireflet permet de porter le coefficient de transmission à 99%. Que devient la transmission globale ?

[1 points]

Question 3)

Conclure.

[1 points]

exerciceTransmission atmosphérique

Difficulté : ☆   Temps : 15 min

Les données de l'appliquette ci-jointe montrent l'évolution de la transmission atmosphérique avec la longueur dans le domaine visible, pour 2 altitudes d'observation : au niveau de la mer et au sommet du Mauna Kea (Hawaï, 4200 m d'altitude).

application.png

Question 1)

Tracer, pour les 2 altitudes d'observation, les transmissions en fonction de la longueur d'onde, et commenter l'allure des courbes.

[2 points]

Question 2)

La relation de l'extinction avec la masse d'air de l'objet visé 1/\cos\theta, l'angle \theta mesurant la distance angulaire entre le zénith et la direction de visée, est de la forme :

{\cal A} (\theta) = {{\cal A} (0) \over \cos \theta}

Commenter et justifier cette relation.

[1 points]

Question 3)

Montrer, en calculant l'extinction au CFH, que la courbe d'extinction est compatible avec la diffusion Rayleigh, qui varie comme l'inverse de la puissance quatrième de la longueur d'onde

[1 points]

Réponses aux QCM

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QCM

Réponses aux exercices

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Exercice 'Transmission atmosphérique'