Qui aurait pu penser qu'un jour le CCCP passerait aux mains de la NASA? C'est pourtant ce qui vient de se produire, et avec la complicité du Département de physique. Mais qu'on se rassure, il ne s'agit pas de l'ex-URSS. Le CCCP dont il est question est plutôt le contrôleur de CCD pour compter les photons. Il s'agit d'un dispositif d'imagerie numérique qui permet d'amplifier les photons perçus par les caméras d'astronomie ou celles d'autres instruments employés dans des situations de très faible luminosité.
L'appareil a été conçu pour l'Observatoire du Mont-Mégantic (OMM) par Olivier Daigle dans le cadre de son doctorat au Département de physique sous la direction du professeur Claude Carignan. Les résultats obtenus ont été tellement spectaculaires que la NASA a voulu être le premier centre de recherche spatiale à se doter du CCCP.
10 fois moins de «bruit»
«Les capteurs photographiques de type CCD existent depuis longtemps et sont utilisés notamment dans les appareils photo numériques. Ils absorbent des photons qui créent des électrons et ce sont ces électrons qui, capturés dans les pixels pendant l'exposition, forment les images numériques», explique Olivier Daigle.
Mais la performance de ces capteurs est limitée lorsqu'il y a très peu de lumière, donc très peu d'électrons de produits. Pour surmonter cette difficulté, on a élaboré des CCD à multiplication d'électrons – les EMCCD –, qui permettent de multiplier par 1000 ou même par 2000 les électrons captés. Comme rien n'est parfait en ce monde, ce dispositif engendre, lors de la lecture des données, ses propres électrons qui brouillent l'observation et qui diminuent d'autant les avantages potentiels du multiplicateur.
Olivier Daigle s'est penché sur le problème et est parvenu à mettre au point un contrôleur de EMCCD qui réduit de 10 fois le «bruit» causé par les EMCCD.
«Au départ, j'étais convaincu que ce dispositif allait être efficace, mais je n'avais aucune idée de l'ampleur des résultats. Je rêvais d'un facteur 100, mais le gain pouvait aussi n'être que de 2 ou 4. Un facteur 10, c'est quand même énorme», se réjouit l'étudiant.
Malgré l'inconnue, l'entreprise d'instrumentation scientifique Photon etc., issue de l'incubateur J.-Armand-Bombardier et fondée par Sébastien Blais-Ouellette, un diplômé du Département de physique, a pris le risque de produire un prototype grâce à une bourse doctorale du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
La NASA devancée
Entretemps, le doctorant a participé en 2006 à une conférence de la SPIE Astronomical Instrumentation à Orlando afin de présenter son modèle théorique aux astronomes et techniciens en imagerie venus de partout dans le monde. Un représentant de la NASA, qui travaille sur la résolution du même problème, s'est montré intéressé par son approche. En 2008, Olivier Daigle se rend à Marseille, qui accueille la conférence SPIE, avec, en main, des résultats d'observation obtenus à l'OMM (voir les photos plus bas) et montrant un effet spectaculaire du CCCP. Le même représentant de la NASA est convaincu par la démonstration, ce qui conduit l'agence américaine à acquérir la première version commercialisée du CCCP.
«Notre dispositif permet de réaliser des observations astronomiques en quatre fois moins de temps, souligne le concepteur. Certaines observations au télescope qui nécessitaient trois ou quatre heures peuvent à présent se faire en une heure. En maintenant l'exposition plus longtemps, le CCCP nous donne accès à des informations qui n'étaient pas décelables auparavant, ce qui, d'un point de vue scientifique, nous ouvre de nouveaux horizons.»
Le succès du CCCP ne s'arrête pas à la NASA. Plusieurs autres centres ont également passé des commandes, dont le groupe de recherche en astrophysique de l'Université de São Paulo et le consortium canado-européen qui dotera du dispositif un télescope de 3,6 mètres au Chili, le New Technology Telescope. Des chercheurs en médecine nucléaire, en bioluminescence et en technologies qui recourent au laser ont également manifesté leur intérêt.
Outre la participation de Photon etc., le produit final a pu être réalisé grâce à la collaboration du Laboratoire d'astrophysique expérimentale de l'UdeM, du Centre de recherche en astrophysique du Québec et du Laboratoire d'astrophysique de Marseille.
Daniel Baril
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