Au sein du groupe « Medical Plasma Source Systems » de l’INP, l’étude vise la décharge du jet kINPen, caractérisée par une période de 1 μs. La structure spatiale est l’enjeu central. « La structure tridimensionnelle de la décharge plasmatique est au cœur de nos recherches », explique Artur Wittig, collaborateur scientifique à l’INP. Il ajoute : « La mise en évidence expérimentale de cette structure constitue une étape importante pour mieux comprendre et contrôler les jets de plasma et leurs mécanismes d’action. »
Stéréo multi‑vues avec cinq caméras synchronisées
La configuration retient cinq caméras IDS alignées sur des angles distincts. Les acquisitions sont simultanées. Les vues 2D sont ensuite exploitées pour reconstruire la géométrie en nuage de points, avec ligne médiane et normale d’orientation. La calibration précise du réseau de caméras est requise. Une phrase courte : la synchronisation est déterminante.
Des temps d’exposition entre 9,35 et 30,03 μs
La décharge, auto‑luminescente et hautement dynamique, impose des poses très brèves en 8 bits monochrome. Dans cette application, les temps d’exposition vont de 9,35 à 30,03 microsecondes. La reproductibilité temporelle permet de capter les mêmes caractéristiques à chaque prise. « Nous devons nous assurer que chaque image capture bien les mêmes filaments de plasma », explique le Dr Torsten Gerling, responsable du groupe de recherche. « Cela nécessite une synchronisation temporelle très précise ainsi qu’une grande reproductibilité dans la relation de phase avec la source de plasma. »
Optique 75 mm, capteur IMX546 et obturateur global
Les prises de vue s’appuient sur des objectifs IDS de 75 mm, 1,2 pouce, ouverts à f/2,8. Le filament présente une largeur inférieure à 1 mm et une longueur axiale inférieure à 10 mm ; à environ 500 mm d’observation, sa luminosité « correspond presque à celle d’une luciole », indique Philipp Mattern, docteur en ingénierie, directeur de thèse et évaluateur du mémoire mené à l’INP. Les caméras uEye CP U3-31J0CP Rev.2.2 embarquent un capteur Cmos carré Sony Pregius S (IMX546) de 8,13 mégapixels avec obturateur global et BSI, propice aux poses courtes en faible luminosité.
L’analyse d’images repère des structures caractéristiques utilisées comme correspondances entre vues pour reconstruire la décharge en nuage de points. Les phénomènes de « guided streamers » conduisent, en présence d’une surface, à un trajet de décharge dominant et reproductible, facilitant la visualisation. L’intégration s’effectue via le SDK IDS peak et son API Python pour le déclenchement matériel, l’enregistrement et la réutilisation de réglages. Des méthodes Schlieren et BOS font l’objet d’études en cours ; elles offriront de nouvelles possibilités pour rendre visibles les courants et gradients de densité autour de la décharge, en complément de cette reconstruction volumique.
