Des chercheurs de l’INRS conçoivent la caméra UV la plus rapide au monde | 08/10/2020 | Communiqués de presse

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MONTREAL , 8 octobre 2020 / CNW Telbec / – L’équipe du professeur Jinyang Liang , spécialiste de l’imagerie ultra-rapide à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), en collaboration avec une équipe internationale de chercheurs, a développé la caméra la plus rapide au monde capable d’enregistrer des photons dans le domaine des ultraviolets (UV) en temps réel. Cette recherche originale est présentée sur la couverture du 10e numéro de la revue Laser & Photonics Reviews.

La photographie ultra-rapide compressée (CUP) capture l’intégralité du processus en temps réel et avec une résolution inégalée en un seul clic. Les informations spatiales et temporelles sont d’abord compressées en une image puis, à l’aide d’un algorithme de reconstruction, elles sont converties en vidéo.
Développement d’un instrument compact pour les UV
Jusqu’à présent, cette technique était limitée aux longueurs d’onde visibles et proche infrarouge, et donc à une catégorie spécifique d’événements physiques. « De nombreux phénomènes qui se produisent sur des échelles de temps très courtes se produisent également à très petite échelle spatiale. Pour les voir, vous devez détecter des longueurs d’onde plus courtes. Faire cela dans les gammes UV ou même de rayons X est un pas remarquable vers cet objectif,  » dit Jinyang Liang , qui a dirigé l’étude.
Pour enregistrer dans cette nouvelle gamme de longueurs d’onde et développer la technique en un produit convivial, les chercheurs ont conçu un système UV-CUP compact avec Christian – Yves Côté d’Axis Photonique Inc. via une collaboration université-industrie. Le nouveau système comporte une photocathode à motifs, qui est utilisée pour détecter et coder simultanément la «lumière noire». «Comme une caméra standard, notre technologie est passive. Elle ne produit pas de lumière; elle la reçoit. Par conséquent, notre photocathode devait être sensible aux photons émis sous forme de lumière UV. Cette conception fait de notre technique un système autonome qui peut être facilement intégré dans diverses plates-formes expérimentales », déclare Jinyang Liang , qui contribue au développement du CUP depuis son postdoctorat.
Liang a travaillé avec François Légaré, également professeur à l’INRS, pour générer et prendre des images d’impulsions UV au laboratoire Advanced Laser Light Source (ALLS). «L’environnement de recherche exceptionnel du Centre de recherche Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS est très utile. Il est tellement plus efficace lorsque toutes les capacités de conception, de fabrication et de caractérisation nécessaires sont disponibles dans le même bâtiment.
Répartir le problème de la reconstruction
« Prendre la photo n’est que la première moitié du travail », déclare Jinyang Liang . « Il doit également être reconstruit. » Pour ce faire, les chercheurs ont développé un nouvel algorithme, plus efficace que les algorithmes standards, via leur collaboration avec Université de Boston . Sa force vient d’une répartition des tâches. «Plutôt que de résoudre le problème de reconstruction en bloc, l’algorithme divise la reconstruction en problèmes plus petits qu’il aborde individuellement», explique le professeur Liang.
Grâce aux innovations matérielles et logicielles, UV-CUP a une vitesse d’imagerie de 0,5 billion d’images par seconde. Il produit des vidéos de 1500 images en grand format. En tant qu’imageur à la vitesse de la lumière, UV-CUP voit voler les photons UV en temps réel. «Cela me fascine toujours quand vous pouvez regarder l’objet le plus rapide de l’univers avec autant de détails», déclare Yingming Lai , étudiant en Master à l’INRS et premier auteur de l’article.
Le dispositif développé grâce à cette collaboration internationale sera envoyé au laboratoire de recherche SOLEIL Synchrotron à France pour visualiser les phénomènes physiques. Il pourrait capter la génération laser-plasma, phénomène indispensable pour déduire certaines propriétés des matériaux, et la fluorescence UV, importante en imagerie médicale pour identifier les biomarqueurs liés aux maladies.
À propos de l’étude

Les chercheurs ont reçu un financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie de Canada (NSERC), the Canada Foundation for Innovation (CFI), the Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT), the Fonds de recherche du Québec – Santé (FRQS), and the National Science Foundation (NSF). A detailed article is available on the INRS website.
À propos de l’INRS
INRS est une université dédiée exclusivement à la recherche et à la formation de niveau supérieur. Depuis sa création en 1969, l’INRS a joué un rôle actif dans Du Québec développement économique, social et culturel et est classé premier pour l’intensité de la recherche en Québec et deuxième dans Canada . L’INRS est composé de quatre centres de recherche et de formation interdisciplinaires la ville de Québec , Montréal , Laval , et Varennes , with expertise in strategic sectors: Eau Terre Environnement , Énergie Matériaux Télécommunications , Urbanisation Culture Société , and Armand-Frappier Santé Biotechnologie . The INRS community includes more than 1,400 students, postdoctoral fellows, faculty members, and staff.
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Professeur INRS Jinyang Liang, expert en imagerie ultra-rapide et biophotonique. (Groupe CNW / Institut national de la recherche scientifique (INRS))

SOURCE Institut National de la recherche scientifique (INRS)



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