Refroidissement capteur CMOS

[George Black 5493]

Hello !

Je développe un TP où l'on utiliserait des capteurs CMOS de récupération (genre "smartphone") pour concevoir un télescope à muons. Du coup, le capteur est dans le noir et il est préférable d'éviter le bruit thermique.

Qui a déjà testé divers moyens de refroidir un capteur CMOS ?

Ventilo, peltier, azote liquide ... Que gagne-t-on en gain ?

Merci !

[lyl 4321]

Un exemple de refroidissement :
https://www.youtube.com/watch?v=rba94dKfsjs&t=5867s
Physique appliquée sur les principales sources de bruits générés dans les capteurs :
https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=10773

[Astroghost-Francois 2]

Salut ,

j'ai fais quelques refroidissements peltier.... déportés ou directs sur le capteur.

http://astronomie-astrophotographie.fr/REFROIDISSEMENT-COOLING-DSLR-APN.html

Dans ton cas le capteur serait dans le noir , donc dans un boitier clos , métal , plastique ?

Si tu fais une bonne étanchéité , en remplissant l'intérieur avec de l'argon et un bloc caloporteur équipé d'un peltier , tu devrais obtenir de très bon résultat ~~ -40 - 60 °C si la partie extraction chaleur sur le peltier est performante.

François

[Ce message a été modifié par Astroghost-Francois (Édité le 20-03-2017).]

[George Black 5493]

Merci pour vos réponses ! Je suis un peu surpris, je m'attendais à plus de retours. Il y a si peu d'astrams qui refroidissent leurs caméras ?

[ALAING 56517]

Salut Tryphon,

Si tu passais moins de temps au bistrot, tu saurais que les caméras sont refroidies depuis longtemps et que très peu de gens bricolent avec des peltiers et encore moins avec de l'azote liquide
Bonne journée,
AG
Bon allez, j'ai fait ça il y a longtemps (avant l'invention des caméras astro) et je vais te dire.
Le mieux c'est un refroidissement par module peltier au cul du cmos ou par doigt conducteur (cuivre ou alu) sans négliger de parfaitement évacuer la chaleur de la face chaude.
Et pour éviter le givrage, le capteur doit être dans une enceinte fermée soit sous vide ou gaz rare avec éventuellement une capsule de dessicant.
Voili voilà. Merci qui ?

[George Black 5493]

quote:

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Si tu passais moins de temps au bistrot, tu saurais que les caméras sont refroidies depuis longtemps

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Ben déjà tu verras que je passe pas mal de temps sur Astro générale, que mon boulot ne me donne plus le temps de faire de la photo, et ensuite que je cherche à faire ici quelque chose qui n'existe pas dans le commerce !
Pour ceux qui ne connaissent pas le concept de télescope à muons cosmiques : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=3596

Là je parle de faire une matrice de CMOS qui mesure au moins 30 cm par 30 cm avec de la récup, because :
1. C'est un TP conjoint lycée-fac, donc pas un projet de recherche.
2. Que je n'ai donc pas de budget énorme là-dessus
3. Que le concept se veut volontairement aussi basé sur la récup (c'est toujours ça qui encombrera en moins les décharges de matériel informatique en Afrique).

On cherche donc à faire une photo avec des muons cosmiques. Sachant que pour chaque pixel, la référence c'est environ 1 muon par minute par cm^2.

Donc tu dois imaginer un CMOS dont on doit éliminer au maximum le bruit de fond. L'alternative et le complément méthodologique pour une plaque d'imagerie, c'est de la doubler pour éliminer le bruit par coïncidence. Mais ça double aussi le besoin en capteurs.

J'ai donc besoin d'un savoir faire artisanal, pas commercial.

Pour le refroidissement à azote liquide ou autre, c'est juste que je connais le milieu de l'overclocking, et que j'ai déjà des potes qui ont overclocké des PC à l'azote liquide en artisanal.
En revanche, je n'ai pas d'expérience perso sur le refroidissement extrême de capteurs CMOS ou CCD commerciaux (i.e. non conçus pour ça).

Excusez moi d'aimer les défis technologiques ! Mon truc c'est le hacking. J'ai déjà mon smartphone qui fonctionne en compteur de radioactivité !

[ALAING 56517]

Louable projet.
Mais sans vouloir te décourager, en imaginant que tu arrives à refroidir l'ensemble de ta matrice, comment comptes-tu éliminer le givrage sur ta matrice de cmos de 30 x 30 cm ?
Et tout ça sans financement.

[brizhell 2472]

Salut Tournesol.

Ben histoire de reprendre un peu les fondamentaux (me fait l'impression d'être un vieux), dans les années 1990 un certains Christian Buil et ses copains avaient fait une caméra qui s'appelait l'Audine.
http://www.astrosurf.com/audine/index_fr.htm

Il avaient affiné la partie thermique du refroidissement Peltier, et le résultat est très bien décrit ici :
http://www.astrosurf.com/audine/thermiq.htm

c'est en fait la deuxième caméra que je me suis monté dans les années 90, ca fonctionnait du feu de Zeus ....

De mémoire aussi, une expérience du type de celle que tu envisage avait été tentée par des gens de l'OMP (observatoire midi Pyrénées),ils avaient monté une dizaine d'Audine pour en obscurcir le capteur et faire du comptage de "cosmic tray" sur les CCD.

Bref, pour la partie givrage, c'est critique en optique (diffusion) mais je ne sais pas si le problème est aussi tendu en détection de muons....
Un cavité sous vide primaire ou du simple dessicant devrait suffire.

[Ce message a été modifié par brizhell (Édité le 21-03-2017).]

[George Black 5493]

Merci Brizhell !

Oui, le givre on s'en fiche ici, sauf pour l'électronique à la rigueur. Un muon cosmique ça te transperce des centaines de mètres de roche... donc...

En fait, ta dernière remarque tombe à pic. Ca me conforte dans l'idée que c'est juste que je n'ai pas besoin d'un système de refroidissement abominable. Des cellules suffiront.

De toute façon, j'ai prévu de tenir un blog sur l'évolution de ce projet

[Astroghost-Francois 2]

Si tu as besoin de peltier ou de regulateurs de température , n'hésites pas pour me contacter , j'ai un stock a revendre .

François

[brizhell 2472]

quote:

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De toute façon, j'ai prévu de tenir un blog sur l'évolution de ce projet

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J'ai hate de voir ça !!

[Philippe Bernhard 550]

Attention toutefois au givre ou à la condensation. Ca ne cohabite pas vraiment avec un CCD ou un CMOS car ça peut provoquer un court-circuit sur ses pinoches (et/ou bonding sur la surface s'il n'y a pas de fenêtre sur le capteur) ce qui pourrait lui être fatal.
Il faut prévoir au minimum une petit enceinte assez hermétique (air sec, azote, capsule silica gel... )

Bon courage pour ce projet.

[chonum 976]

Et faire une chambre à fil ?

[olivdeso 1857]

il y a quand même un truc qui me parait pas cohérent:

- tu veux faire du 30x30cm

- avec des capteurs de récup de smartphone : i.e. les plus petits capteurs du marché. Il va en falloir des centaines !

tient ça me rappelle un projet de détection de matière noire avec des CCD épais dans un container en cuivre...(DAMIC)

Vu qu'on n'a pas besoin de la face utile du capteur, pourquoi ne pas tout simplement plonger tout ça dans de l'azote liquide ?
Si ça résiste, ça me parait plus simple qu'un système à peltier.

(c'est pénible les muons sur les darks de nos CCD, mais heureusement on a pixinsight pour les virer)

[Ce message a été modifié par olivdeso (Édité le 23-03-2017).]