Stage "Détection" à l'Observatoire de Haute-Provence

31/10 au 05/11/2016

Benoit Morel Olivia Moro et Nicolas Arroyo, étudiants en Master PICS et P2N 2ème année ont participé à un stage "Détection" organisé par le LAbex FOCUS (https://labexfocus.osug.fr) à l'Observatoire de Haute-Provence (http://www.obs-hp.fr/welcome.shtml).

B. Morel nous rapporte son témoignage sur cette expérience: 

Jour 1 :

Le départ pour le stage c’est fait à 5h du matin de Besançon avec deux étudiants du Master P2N de Besançon. Après un long trajet, on aperçoit enfin la pancarte indiquant Saint-Michel l’Observatoire dans un cadre très caractéristique de la Provence. Une fois sur place, on découvre le magnifique point de vue proposé par le site (photo 1).

On aperçoit les premières coupoles disposées à de nombreux endroits sur le site (photo 2). Une fois le grand portail passer, on se rend directement `a la maison Jean-Perrin qui est le bâtiment utilisé pour la restauration et l’hébergement. On fait directement connaissance avec les nombreux encadrants de la semaine, et l’on voit débarquer la dizaine d’étudiants grenoblois ainsi que les deux étudiants toulousains participant au stage détection. À peine installé dans les chambres, il est déjà l’heure de se rendre au restaurant de la maison Jean Perrin. C’est l’occasion pour les encadrants de nous transmettre l’emploi du temps de la semaine.

Une fois le repas terminé, il est l’heure de se rendre dans le bâtiment de l’administration pour commencer le premier cours de la journée : Formation des images, photométrie et radiométrie. Le cours porte principalement sur des rappels de la diffraction, sur les fonctions de transfert de modulation, les aberrations et la turbulence atmosphérique. Dès les premières heures, il est agréable d’apprendre que les cours sont très en lien avec le parcours PICS. Une fois la journée terminée, les deux principaux encadrants organisent une visite de l’observatoire. On commence par découvrir l’intérieur du T193 (un télescope de 193cm de diamètre) avec son immense monture équatoriale. C’est le plus gros instrument de l’OHP, il est piloté par des moteurs à commande numérique. Dans le même bâtiment, on en profite pour aller voir le spectrographe « Sophie », remplaçant du spectrographe « Elodie » qui a permis la découverte la première exoplanète 51 Pegasi située à une distance de 51 années lumière.

On se dirige ensuite vers le télescope Suisse de 1m appartenant à l’observatoire de Genève. L’installation paraît nettement moins impressionnante que celle du T193. On termine ensuite la visite par la découverte du T80, un ancien télescope datant des années 30. En sortant de l’enceinte abritant le télescope, on aperçoit enfin dans la nuit l’immense faisceau laser du Lidar de l’institut de géophysique situé sur le site.

Une fois la visite terminée, il est l’heure d’aller manger et dans un même temps de faire les groupes. À la demande des encadrants, les groupes doivent être composés de membres des différentes universités. Je me retrouve donc dans un groupe avec deux étudiants du master astronomie de Grenoble. Le soir, mon groupe  est chargé d’aller faire un TP sur le télescope T80 visité en fin d’après-midi. Sur le chemin menant à la coupole, on remarque déjà l’excellente qualité du ciel (photo 3).

On commence par apprendre à utiliser l’appareil, et à pointer des astres en utilisant des coordonnées (déclinaison et ascension droite) indiqué par le logiciel Stellarium. On décide alors de pointer la nébuleuse de la Lyre en commençant par régler les déclinaisons, puis on tourne la coupole et on fixe l’ascension droite avec des systèmes mécaniques. On fonce ensuite dans la salle des commandes pour faire une série d’acquisitions de l’astre : une avec un filtre rouge, puis vert et enfin bleu. On fait ensuite l’acquisition de bias (temps de pause de 5s dans le noir) permettant d’évaluer le bruit de lecture de l’appareil. Ensuite, on réalise l’acquisition d’une série de dark (temps de pause aussi long qu’une acquisition de l’astre, mais fait dans le noir) afin d’estimer l’impact de l’agitation thermique dans le capteur CCD pendant l’acquisition. Pour terminer, on fait l’acquisition de flats pour corriger le vignettage et les défauts d’illumination dus aux poussières sur les pixels. La séance se termine par une petite explication sur le traitement d’image à l’aide du logiciel imageJ. Il est alors minuit, le TP est terminé et l’on prend un petit quart d’heure pour faire des observations aux jumelles. Grâce au conseil d’un de mes camarades j’ai pu apercevoir la splendeur de la galaxie d’Andromède.

Jour 2 :

Réveil 8h pour aller déjeuner avec le groupe. À 9h, le cours sur la détection commence : un rappel sur les semi-conducteurs et l’explication des différences entre les capteurs CMOS et CCD sont à l’ordre du jour. Le cours suivant porte sur l’estimation des paramètres d’un détecteur. L’après-midi commence ensuite le cours d’instrumentation, cette fois-ci très axé sur la photométrie. Après une heure de pause, il est l’heure pour mon groupe de se rendre à la démonstration sur l’imagerie infrarouge. Le TP comporte un bref rappel sur les corps noir avant une présentation des différentes caméras infrarouges. À la fin, on a pu faire un ensemble de test ludique afin d’observer différentes sources thermique. La journée est alors terminée pour mon groupe, il est l’heure de manger avant d’aller se reposer.

Jour 3 :

Le mercredi matin commence par une série de cours. D’abord la fin du cours d’instrumentation axé maintenant sur les appareils utilisés en astronomie et les différentes méthodes de mesure, puis ensuite un cours sur les bruits et le traitement du signal traitant notamment les notions de réponse pulsionnelle et de bruit. On apprend alors qu’il y a un lâché de ballon avant l’heure de midi à la station de géophysique (photo 4).

La sonde permet de réaliser des mesures de pression, de température et de nombreuses grandeurs caractérisant l’atmosphère. Un ballon sonde est envoyé chaque semaine avec du matériel de l’ordre du millier d’euros.

On se rend ensuite sur le lieu du TP portant sur la caractérisation d’un détecteur CCD. Une attention particulière est portée sur ce TP puisque c’est le sujet de l’exposé du samedi matin pour notre groupe. La séance traite essentiellement sur les bruits associés aux CCD notamment le bruit thermique, le bruit de lecture, le bruit numérique et le bruit de photons. Le matériel utilisé comporte une sphère intégrante permettant d’avoir un éclairage uniforme, un détecteur CCD, un diaphragme et une source. Cette étude permet une fois de plus de comprendre la différence fondamentale entre un offset et bruit. Une fois le TP et le repas terminé, nous nous dirigeons vers le télescope Tsuisse visité le lundi.

La séance porte sur une introduction à l’interférométrie des tavelures permettant d’améliorer le pouvoir de résolution d’un télescope au sol. Pendant le TP, on utilise notamment cette technique pour distinguer un système d’étoiles doubles. Le reste de la séance est consacrée à l’observation directement à l’oculaire (photo 5) de la nébuleuse d’Orion, d’Uranus et à la recherche de la nébuleuse de la Tête de Cheval (manifestement pas visible à l’oculaire sur cet appareil). La séance d’observation se termine vers 1h30 et il est l’heure de rentrer à la maison Jean Perrin.

Jour 4 :

Quatrième jour sur le site de l’observatoire, et la journée commence par la suite du cours sur le traitement du signal, mais abordant cette fois-ci la déconvolution de Wiener. L’après-midi, mon groupe est chargé de traiter quelques données du spectrographe Sophie avec ImageJ. En milieu d’après-midi, une petite visite est organisée à la station de géophysique. Elle comporte le présentation des lasers utilisés pour le lidar DIAL permettant la mesure du profil d’ozone dans la stratosphère et la visite des télescopes de réception du lidar Doppler destiné à la mesure du profil vertical de vent.

La soirée commence avec un TP dans la salle de commande du T193 traitant notamment sur la détection d’exo-planètes. La deuxième partie de soirée porte sur une présentation du nightglow qui est un faible éclairage naturel dans l’infrarouge proche qui nous vient de la couche d’ozone. C’est un sujet très actif dans le domaine militaire puisque c’est une potentielle rampe d’éclairage globale pour les nuits sans lune et sans nuage.

Jour 5:

La journée commence par un cours sur les enjeux de la détection. La séance porte sur les photo-diodes à 

avalanche, le comptage de photon en infrarouge et l’imagerie couleur. L’après midi, c’est une séance de traitement d’image qui est au programme (photo 6).

Une fois la journée terminée, c’est le dernier repas pour les étudiants de Besançon puisque l’un de nos camarades ne peut pas rester pour la journée du samedi. Il est donc l’heure de saluer le groupe et de remercier les encadrants. Départ 21h de Saint-Michel l’Observatoire et arrivé 2h du matin à Besançon qui marque la fin de cette aventure.

"Optics & Photonics Days" organisé par

l'OSA Student Chapter de Besançon

Edition 2012 : Les 12 et 13 novembre 2012 s’est tenue la seconde édition de la conférence "Optics and Photonics Days" organisée par les doctorants de l’association « OSA Student Chapter » de l’institut FEMTO-ST.

90 participants, étudiants de Master et doctorants en provenance de Lausanne, Paris, Caen, Dijon et Besançon, ont participé à cet événement qui s’est déroulé au sein du Département d'Optique de l'institut FEMTO-ST.

La première journée fut consacrée à la présentation des différents Student Chapter, aux conférences orales, à la session posters et à la conférence invitée du Professeur Miles Padgett de l'Université de Glasgow (Ecosse).

La seconde journée fut dédiée aux conférences orales le matin et se termina l’après-midi, par la visite du Département d’Optique de l’Institut FEMTO-ST.

En parallèle de "Optics and Photonics Days", s’est tenue le 13 Novembre la « Journée de la photonique ». Cet évènement, organisé par les écoles doctorales SPIM et Carnot, proposait des conférences faites par et pour les doctorants de ces deux écoles doctorales.

Diaporama de l'édition 2012. Invité Pr. Miles padgett (Université de Glasgow, Ecosse).

 

Edition 2011: Diaporama de l'édition 2011. Invité Pr. L. (Kobus) Kuipers leader of the NanoOptics group at the Fom-institute for Atomic and Molecular Physics (AMOLF), Amsterdam and member of the Optical Sciences research group.