Le QWIP est un « appareil photo » d'un million de pixels développé par une équipe de la NASA. Rien de nouveau sous le soleil, me direz-vous ! Sauf que cet appareil n'est vraiment pas comme les autres, puisqu'il s'agit d'un photodétecteur infrarouge à puits quantiques !

Cela vous intéressera aussi
Image en fausses couleurs d'un ingénieur du centre Goddard, prise par le détecteur QWIP<br>On peut y voir l'empreinte thermique laissée par sa main, tandis qu'il l'ôte de la poche de sa blouse<br>Les zones les plus chaudes sont orangées et les plus froides apparaissent en rouge sombre <br>(Crédits : NASA)
Image en fausses couleurs d'un ingénieur du centre Goddard, prise par le détecteur QWIP
On peut y voir l'empreinte thermique laissée par sa main, tandis qu'il l'ôte de la poche de sa blouse
Les zones les plus chaudes sont orangées et les plus froides apparaissent en rouge sombre
(Crédits : NASA)

Un détecteur infrarouge peu onéreux

Le développement du premier modèle du Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP) remonte à mars 2003. L'objectif de l'équipe du Goddard Space Flight Center était d'offrir une alternative peu coûteuse aux détecteurs infrarouges conventionnels, susceptible d'être utilisée en toute simplicité dans un grand nombre de domaines allant de la spectroscopie à l'étude de la troposphèretroposphère, en passant par le suivi des grains de sablesable dans le Sahara et l'étude des émissionsémissions de SO2 des volcansvolcans en éruption !

Le fonctionnement du QWIP repose sur une hétérostructure de semiconducteurssemiconducteurs à base d'arséniure de galliumgallium (GaAs), composée d'une centaine de couches de détecteurs de natures chimiques distinctes (on a par exemple une alternance AlGaAs - GaAs - AlGaAs - GaAs). Chacune des couches de GaAs est extrêmement fine - entre 10 et 700 atomesatomes de large - et se comporte comme un puit quantique, de sorte que, lorsqu'elle capture des électronsélectrons, seul un rayon lumineux ayant une certaine énergieénergie peut les libérer. Si un tel rayon atteint la matrice du QWIP, l'électron libéré est alors enregistré. Après traitement, une image de la source infrarougeinfrarouge en question peut ainsi être créée.

Le bloc détecteur - qui fonctionne à froid et doit être monté dans un cryostat - ne mesure pas plus de douze centimètres et pèse quelques centaines de grammes. Une fois couplé à une caméra, il demeure compact.

(Crédits : NASA)
(Crédits : NASA)

Une nouvelle version

Le premier modèle du QWIP ne détectait que les rayonnements infrarouges dont les longueurs d'ondelongueurs d'onde étaient comprises entre 8,7 et 9,0 micromètresmicromètres. Ses performances s'en trouvaient réduites : ainsi, comme on peut le lire dans le communiqué du Goddard Space Flight Center, il se comportait un peu comme « un appareil photo ne prenant que des clichés en noir et blanc ».

Mais la nouvelle version du QWIP est maintenant capable d'œuvrer dans une plus large gamme de longueurs d'onde (entre 8 et 12 micromètres) : une amélioration obtenue en faisant varier la composition et l'épaisseur des couches de détecteurs. D'après l'équipe, cette vision « élargie » accroît significativement le potentiel de cette technologie.

Un vaste champ d'application

Selon les concepteurs de cet « appareil photo infrarouge », l'utilisation du QWIP pourrait rapidement se généraliser, puisque sa fabrication fait appel à des technologies de semiconducteurs déjà largement répandues.

Et justement, les applications possibles du Quantum Well Infrared Photodetector développé par la NASANASA sont nombreuses : localisation des feux de forêt et des incidents sur les lignes électriques, analyse de la bonne santé des cultures, sécurisation des centrales électriques. Sans oublier la microscopie infrarouge, la spectroscopie et, bien entendu... l'astronomie !