16 Décembre 2016

Instrument

Le principe fonctionnel de l'instrument MicrOmega sur Hayabusa 2 est identique à celui de l'instrument MicrOmega réalisé pour Phobos Grunt, lui-même prototype de celui en développement pour ExoMars. Il est résumé sur la figure ci-dessous :

Le principe fonctionnel de MicrOmega
Le principe fonctionnel de MicrOmega

Un échantillon à même le sol est éclairé en lumière monochromatique par un système d'illumination, fait d'une lampe (lumière blanche) et d'un monochromateur, basé sur un AOTF (filtre acousto-optique ajustable) : pour une fréquence d'excitation des électrodes montées sur le cristal de l'AOTF, induisant une onde acoustique à une certaine longueur d'onde, le rayonnement qui sort du cristal est monochromatique, à une longueur d'onde directement fonction de celle de l'onde acoustique. Une image est acquise par le système de détection, fait d'une matrice (HgCdTe) refroidie par une machine cryogénique miniaturisée. Une seconde longueur d'onde est ensuite choisie, par changement de la fréquence excitatrice, et une seconde image est acquise.
Ainsi, de proche en proche, par paliers successifs en longueur d'onde obtenus par simple balayage de la fréquence du signal appliqué aux électrodes du cristal, on procède au balayage spectral : un cube-image tridimensionnel (x,y,) est acquis pour cet échantillon, où chaque pixel résolu de l'image est doté de son spectre, en autant de points spectraux que de paliers en fréquence.

Cube-image tridimensionnel (x,y,l)
Cube-image tridimensionnel (x,y,)

Le domaine balayé est de 0,95 à 3,65 µm, en 365 canaux spectraux : dans ce domaine, et avec cette résolution, les signatures spectrales de la plupart des composants minéralogiques et moléculaires recherchés ont des signatures diagnostiques identifiables.

Image et spectres d'un échantillon de pyroxène, de kaolinite et de nontronite, effectués avec le prototype de MicrOmega
Image et spectres d'un échantillon de pyroxène, de kaolinite et de nontronite,
effectués avec le prototype de MicrOmega :
pyroxène (1, bleu) ; nontronite (2, vert) ; kaolinite (3, rouge)

D'une masse totale de 2 kg, MicrOmega est donc composé des sous-systèmes suivants :

  • Un sous-système électronique (Steel) composé
    • D'une électronique de proximité pour le contrôle du détecteur, de la machine cryogénique, de la lampe et des senseurs thermique
    • D'une électronique déportée dans la Ebox