Anecdotes sur le thème “On est beaucoup plus intelligent à plusieurs que tout seul !“
Contexte des travaux sur le Vidicon Mosaïque Silicium
Découverte de l’épaisseur de cible silicium aminci grâce a un monochromateur et utilisation de ces interférences pour mesurer l’épaisseur de la cible
La prise de vue électronique pour la télévision utilisait depuis longtemps des vidicons avec des couches déposées sous vide de Sb2S3 ou de PbO.
Le développement des technologies silicium et de la technologie de l’amincissement, a permis de réaliser des Vidicons à Mosaïque de diodes en Silicium amincis, VMS, éclairées par la face arrière.
L’amincissement de ces disques de silicium de un pouce de diamètre s’effectuait chimiquement après le processus de création de diodes en ne laissant qu’une dizaine de microns de la partie centrale et en conservant une périphérie à l’épaisseur initiale (environ 300 µm) pour assurer la robustesse mécanique. l’amincissement déterminait en grande partie la sensibilité dans les différentes longueurs d’onde du spectre : l’épaisseur déterminait notamment la sensibilité dans l’infrarouge proche (700 à 1060 nm)et le traitement de surface, côté aminci déterminait la sensibilité dans le bleu(400 nm)
L’optimum pour la sensibilité dans le visible implique une épaisseur de 10 à 15 microns et un traitement de surface sur quelques 0,1 microns améliorant la réflectivité et le champ électrique destiné à repousser les électrons vers les diodes.
La qualité de ces vidicons à mosaïque de silicium est alors essentiellement déterminée par l’uniformité sur la surface de la cible de ses paramètres de sensibilité.
L’anecdote : de mystérieuses raies concentriques
Lors des mesures sur les premiers VMS nous utilisions une source de lumière éclairant uniformément le vidicon et contrôlions l’image obtenue sur un moniteur.
Pour détailler cette information nous interposions des filtres passe bande de 20 à 30 nm de largeur.
Un jour pour obtenir une réponse spectrale continue sur tout le spectre des longueurs d’onde, nous avons utilisé un spectromètre avec une largeur de bande de 5 nm.
Là, surprise : en approchant de 800 nm nous avons eu à l’écran des formes concentriques très contrastées !!???
Ces formes évoluaient avec la longueur d’onde et disparaissaient au delà de 900 nm.
3 ingénieurs qui se grattent la tête Ploix, Woehrn et Brissot.
Bien sûr nous avons pensé à des interférences lumineuses, puis en réfléchissant au mécanisme, le plus opticien de nous trois a évoqué l’interféromètre de Fabri Perrot constitué par les deux faces de la zone amincie.
Le technologue Daniel Woehrn, a immédiatement vu l’intérêt pour comparer les « bidouillages » des bacs tournants dans la sauce d’attaque et sélectionner les plus performants.
Le troisième a mis en équation le phénomène de franges pour une zone lumineuse : 2ne = 2kλ et pour une zone sombre 2ne = (2k+1)λ où n est l’indice du silicium, e l’épaisseur dans la zone de la frange, 2ne est la différence de trajet optique entre un rayon absorbé près des diodes et un rayon effectuant un aller retour avant d’être absorbé.
Très vite nous avons ensemble vu que cela pouvait constituer un moyen de mesurer avec précision l’épaisseur à un endroit donné de la cible :
en faisant varier la longueur d’onde de sorte qu’on ait un défilement de une frange l’équation devient
2ne = 2kλ1 = 2(k+1)λ2
Il suffit de relever précisément les longueurs d’onde λ1 et λ2 et on accède à l’épaisseur de la cible en ce point.
Par la suite les bacs tournant se sont améliorés pour rendre la zone amincie plus uniforme jusqu’à ce que les technologues utilisent des « sauces » ayant des vitesses d’attaque très différentes pour du silicium dopé P et dopé N.
Les cibles VMS ont alors été réalisées sur des tranches épitaxiées N sur P.
L’épitaxie ayant une épaisseur très uniforme le système d’interférence révélait une seule frange entre le centre et les bords.
La résolution de ces vidicons, très sensible à l’épaisseur de la cible, est alors devenue presque uniforme du centre aux bords.
Quelques années plus tard, à l’époque de la TVHD (analogique), la division équipement a intégré dans une caméra à séparateur optique des CCD amincis utilisant cette technique pour les jeux olympiques de Lillehammer.
Nous avons encore tous en mémoire la réflexion du caméraman découvrant cette caméra : « Bon Dieu qu’est ce qu’elle est sensible ! … mais qu’est ce que c’est cette variation colorimétrique jaune ? »
C’était la non uniformité de sensibilité du CCD aminci qui n’atteignait pas encore le degré d’exigence de la télévision broadcast !
Présentation du Noricon, une tube qui voulait concurrencer le Plombicon
Bruit du Noricon qui augmente quand l’éclairage s’accroît, traité par la statistique avec l’aide de Jean Ricodeau
Pendant les années 1970, la télévision, utilisait des tubes de prise de vue essentiellement des Plombicon fabriqués par Philips et la problématique avec ses tubes était toujours la sensibilité : pour obtenir le rapport signal/bruit compatible avec de la télévision “broadcast” en intérieur il fallait des projecteurs si puissant que les acteurs fondaient sur scène !
L’idée de Michel Blamoutier a alors été d’adapter les tubes de vue Nocticon utilisés pour la vision nocturne à la prise de vue couleur en intérieur.
Avantage :
1 – la photocathode S1 est bien adapté au spectre lumineux de la couleur
2 – il suffit de faire varier la tension d’accélération des photoélectrons pour faire varier la sensibilité : tous les 3,5 V le gain s’accroit d’une unité .
Inconvénient :
La distorsion géométrique des optiques électronique avec une anode et une cathode était beaucoup trop élevée.
Qu’à cela ne tienne Yves Beauvais a conçu une otique électronique tétrode pour corriger cette distorsion.
Le Noricon était né … mais
Pour que l’optique électronique d’accélération fonctionne avec une résolution suffisante on ne pouvait pas réduire la tension d’accélération à quelques volts.
L’idée a donc été de déposer sur la face arrière de la cible silicium une couche métallique absorbant 3 kV.
Le gain de sensibilité pouvait donc varier de 1 à 1000 en passant de 3 kV à 6,5 kv
Il y a eu un bug : lorsqu’on s’approchait du gain unité, le bruit ne décroissait pas dans les proportions espérées.
C’est grâce à Jean Ricodeau qui a mis en équation la statistique de bruit que l’on a compris qu’un bruit supplémentaire était introduit par les fluctuations du gain.
Dommage pour le Noricon qui malgré une promotion au festival de Montreux n’a jamais vu le jour.
Un Vidicon pour simulateur de vol ou PodAtlis*
*Le Podatlis est une cellule fixée sous un avion de chasse. elle est maintenue par un système de cardans lui permettant de garder le focus de la caméra et du laser sur la cible pendant que l’avion fait demi tour.