Introduction à l'expérimentation
La fluorescence induite par plan LASER permet la quantification de concentrations d'espèces en 2D. Ce que nous mettons actuellement en place nous permet de prendre des images de l'intensité de fluorescence autour d'une bulle unique, que nous stablisons dans l'espace grace à une cellule de lévitation par ondes acoustiques. Le système, monté sur une table optique, est constitué des différents éléments ci-dessous:
- Le LASER et les optiques nécessaires à la transformation du faisceau circulaire en un plan.
- La cellule de lévitation maintenant la bulle en place, avec son système de dégazage et d'ensemencement en particules fluorescentes.
- Le système d'acquisition d'images, composé d'une caméra ICCD, d'un téléscope optimisé courtes distances, et d'un PC équipé de la carte de controle de la caméra.
- Un oscilloscope et un générateur de fréquence.
Caractéristiques générales
Tout d'abord, notons que le système doit satisfaire à de sévères contraintes temporelles et spatiales. En effet, afin de pouvoir accéder à la dynamique de l'environnement de la bulle, il nous faut figer son mouvement. Pour celà, il faudrait être capable de prendre plus de 500 images d'un cycle de la bulle, ce qui nous amène en terme de temps d'exposition vers les nanosecondes... Heureusement, la bulle effectuant son cycle de façon identique à chaque fois, nous n'aurons pas à opter pour une technologie permettant une rafale d'image durant un seul cycle. Nous détaillerons plus tard les caractéristiques de la caméra choisie pour statisfaire cette contrainte temporelle. Concernant les contraintes spatiales, elles sont assez simples à comprendre: la bulle passe de environ 50 microns de rayon à moins de 1 microns. Etant en lévitation au milieu d'un volume fluide, l'objectif ne pourra être collé à la bulle à la façon d'un microscope. Il nous faut donc un objectif ayant une distance de travail supérieure à 4~5cm, et une taille de scene visualisée de l'ordre de 500microns de diamètre. Tout ceci va également avoir un impact important sur le choix du LASER, des optiques et des particules fluorescentes. Cette combinaison d'éléments déterminera l'intensité lumineuse detectée par la caméra, qui doit être suffisante pour l'obtention d'une image de la bulle et de la fluorescence.
La cellule de lévitation acoustique
La lévitation acoustique d'une bulle unique a été développée pour l'étude de la sonoluminescence. Notre étude ne portant pas sur le même aspect de la bulle, nous avons modifié considérablement le montage afin de pouvoir y réaliser des mesures par PLIF. Ainsi, alors que les cellule utilisées jusqu'à lors étaient sphériques, nous avons réalisé une cellule à géométrie cubique, et ce pour minimiser les effets des abérations tant pour la génération de la nappe LASER que pour l'imagerie. Voici une photo de notre cellule:
Cellule cubique de lévitation acoustique
Caméra ICCD et objectif microscope longue-distance
Le LASER et l'optique
Grossier Romain Last modified: Wed Jan 04 03:59:52 Paris, Madrid 2006