23 Mai 2016

Instrument NISP

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Modèle Structural et Thermique de l'instrument NISP

Le Spectro-photomètre Proche Infrarouge (Near IR Spectrometer Photometer : NISP) a pour rôle la mesure des redshifts des galaxies. Il observe des zones du ciel adjacentes non-recouvrantes lors de chaque pointage. Le concept de base de NISP est un instrument Infra Rouge permettant des observations en mode "spectrométrie" sans fente grâce à plusieurs Grisms (Gratting (réseau) + Prism), ou en mode "photométrie" utilisant plusieurs filtres. Une roue à réseaux comportant 4 Grisms permet de sélectionner les bandes spectrales d'observation "spectrométrie" ainsi que l'orientation des spectres et une roue à filtres comportant 3 filtres permet de sélectionner les bandes spectrales d'observation photométrique. En mode spectromètre la roue à filtres est en position ouverte. En mode photométrie la roue à Grism est en position ouverte.

Le mode spectromètre est caractérisé par un seul mode d'observation principal : l'acquisition d'une image spectroscopique sans-fente du champ observé. Cependant, les techniques de réduction des données sans-fente nécessitent que chaque champ soit observé avec différentes orientations (angles de roulis) pour différentier les spectres confondus. Chaque image spectroscopique est ainsi l'association de 4 images collectées pour 2 bandes spectrales couvrant [0.9-2.0] µm et 2 orientations des spectres (0 deg ou 90 deg).

 J. Zoubian
Illustration de la spectrométrie sans fente.
La lumière de chaque galaxie de l'image de gauche
est étalée sur le plan focal du spectromètre
(image de droite). Crédit : J. Zoubian

Le NISP est composé de :

  • NI-SA : Structure Assembly : structure en SiC
  • NI-OA : Optical Assembly : comporte une optique correctrice (CoLA) et une optique caméra (CaLA)

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Modèle de démonstration de l'ensemble optique

  • NI-FWA : Filter Wheel Assembly : roue portant 3 Filtres
  • NI-GWA : Grism Wheel Assembly : roue portant 4 Grisms
    Les deux roues sont équipées d'un cryomécanisme
  • NI-CU : Calibration Unit
  • NI-TC : Thermal Control dont l'objectif est de contrôler les optiques à une température de 140K ±0.3 K pendant toute la durée de vie.

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Éclaté de la partie froide de l’instrument

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Maquette Structurale et Thermique de l'instrument en assemblage final au LAM

Le plan focal de l'instrument NI-DS (pour NISP Detection System) est monté sur la structure NI-SA. Le plan focal est composé d'une structure en Molybdène, sur laquelle sont reporté 16 détecteurs H2RG (fournis par la NASA et produits par Teledyne Industry), le tout étant accroché à une structure en SiC et refroidi au-dessous de 100K. Les détecteurs sont reliés par des connecteurs flexibles aux électroniques de lecture et de numérisation (nommées Side-Car). La photo ci-dessous montre la maquette thermo-structurale du NI-DS sur son banc de test :

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Structure porteuse des ASICs

Les électroniques : assurent l'interface avec le satellite, le contrôle de l'instrument, l'acquisition et le traitement bord des images (deglitching, compression, ...). Le schéma fonctionnel de l'instrument est illustré sur la figure suivante.

Le schéma fonctionnel de l'instrument

La séquence d'observation de l'instrument est partagée entre les deux modes comme le montre le schéma ci-après :

La séquence d'observation de l'instrument