Le Photron Crysta est une caméra de polarisation à grande vitesse pour l'analyse bidimensionnelle de la biréfringence qui se produit à l'intérieur de matériaux ou de fluides transparents et semi-transparents.

Pourquoi la polarisation ? Il existe de nombreuses façons d'imager ce qui se passe à l'extérieur d'un objet, notamment la photographie à haute vitesse, l'imagerie multispectrale, la corrélation d'images numériques (DIC), l'infrarouge et l'imagerie conventionnelle à 25 ou 30 images par seconde (fps), pour n'en citer que quelques-unes. Mais que se passe-t-il si vous voulez voir ce qui se passe à l'intérieur de l 'objet, sous sa surface ? En visualisant la biréfringence d'un objet, le Photron Crysta peut mesurer le stress qui se produit dans les matériaux testés.

Qu'est-ce que la biréfringence ? Les matériaux transparents ou cristallins peuvent être classés comme isotropes, c'est-à-dire que la réfraction est symétrique, c'est-à-dire qu'elle est la même quelle que soit la direction dans laquelle la lumière traverse le matériau, par exemple le verre. Cependant, certains matériaux sont anisotropes - ce qui signifie qu'ils ont une propriété physique qui a une valeur différente lorsqu'elle est mesurée dans un axe différent - le bois est un bon exemple d'anisotropie, il a deux axes distincts et est plus fort le long du grain qu'en travers. La calcite est un excellent exemple de matériau anisotrope. La lumière est réfractée en deux rayons (ordinaire et extraordinaire) qui dépendent de la polarisation et de la direction de propagation de la lumière. Un rayon se déplace généralement plus lentement que l'autre. Cette différence est définie comme le retardement.

Fig. 1. Construction du capteur à haute vitesse du Photron Crysta.

Comme mentionné, la Crysta est une caméra à polarisation 2D à grande vitesse où un capteur CMOS de 1MP, comprenant des pixels de 20µm de 1 024 par 1 024, a un réseau de polariseurs pixellisés en cristal photonique apposé directement sur le capteur. Ce réseau de cristal photonique comporte des pixels, par groupes de quatre carrés, ayant chacun un axe de polarisation différent à 0˚, 45˚, 90˚ et 135˚. En appliquant des algorithmes de déphasage avec une lumière incidente polarisée circulairement, la différence de phase de la biréfringence et l'angle azimutal peuvent être mesurés pour nous permettre de quantifier et de mesurer la contrainte physique dans les fluides et les solides transparents et semi-transparents en fonctionnement en pleine résolution jusqu'à 7 000 images par seconde (ips), et en résolution réduite jusqu'à 1,3 million d'ips.

Fig. 2. Relation entre le retard et le stress

Si l'on compare le Crysta aux systèmes de polarisation déjà disponibles sur le marché, le principal avantage du Crysta est sa capacité à voir l'ensemble de l'image, et pas seulement une ligne à la fois, ou une vue spécialisée qui prend des minutes à compiler. Le Crysta vous permet de voir toute la zone qui vous intéresse, des milliers de fois par seconde et avec des temps d'obturation globaux aussi courts que 369 nanosecondes. De plus, en plus de capturer les données de biréfringence à grande vitesse du balayage de zone 2D montrant ce qui se passe à l'intérieur du bloc d'acrylique percé, nous pouvons également enregistrer les données d'axe de polarisation et les données d'images à grande vitesse "traditionnelles" avec les informations de retardement.

 

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