M´ ecanique

Cette section pr´esente les composantes m´ecaniques du syst`emes. Celles-ci doivent pouvoir assurer un alignement simple des pi`eces et une stabilit´e du montage

Alignement optique

Syst`eme par cage Un syst`eme par cage permet d’aligner facilement des composantes optiques sur un axe. Le syst`eme standard d’un pouce con¸cu par Thorlabs a ´et´e utilis´e ici. Le bras de l’´echantillon, tel que pr´esent´e `a la figure 3.5 a ´et´e enti`erement con¸cu `a l’aide de telles pi`eces.

Supports `a miroir Les miroirs du bras de r´ef´erence et du bras d’´echantillon sont mont´es sur des supports o`u l’angle est ajustable (kinematic mounts) afin de permettre l’alignement

du faisceau au centre de l’axe optique.

Ajustement de la cam´era La cam´era du spectrom`etre est plac´ee dans une s´erie de stage permettant au total six degr´es de libert´e. La cam´era peut ˆetre d´eplac´ee selon les trois axes et peut ´egalement tourn´ee autour de ceux-ci. Ces degr´es de libert´e sont n´ecessaires pour assurer un alignement optimal du capteur sur la ligne focale de la lentille F-Theta.

Stabilit´e et reproductibilit´e du syst`eme

Dans tout montage optique, la stabilit´e de la position des pi`eces est d’une importance capitale pour le bon fonctionnement du syst`eme et la reproductibilit´e des r´esultats. En OCT, cette stabilit´e est encore plus importante puisque le syst`eme est sensible `a des variations de diff´erence de marche entre les deux bras de l’ordre d’une demi-longueur d’onde, soit 400 nm dans le cas pr´esent. De plus, l’alignement du syst`eme pouvant facilement prendre quatre heures, la stabilit´e doit ´egalement ˆetre assur´ee `a long terme. Ainsi, un syst`eme align´e doit pouvoir le rester durant plusieurs semaines avec quelques retouches minimales `a chaque utilisation.

En plus de la stabilit´e statique des composantes du syst`emes, les composantes mobiles choisies doivent r´epondre `a un crit`ere de stabilit´e en translation ou en rotation. Par exemple, un stage de translation ne doit effectuer son d´eplacement que selon la direction indiqu´ee et ne doit pas se d´eplacer lat´eralement ou verticalement lorsqu’utilis´e.

1. La stabilit´e `a long terme, c’est `a dire la capacit´e des pi`eces `a garder leur position apr`es avoir ´et´e ajust´ees lors de l’alignement ;

2. La stabilit´e exp´erimentale qui qualifie la sensibilit´e des pi`eces aux vibrations lors de l’exp´erience ;

3. La stabilit´e dynamique qui s’applique aux pi`eces ajustables et qui qualifie leur qualit´e `

a se d´eplacer uniquement selon leur sens indiqu´e sans jeu ni d´eviation.

Quelques probl`emes de stabilit´e se sont r´ev´el´es lors de l’alignement ou de l’utilisation du montage. Voici une liste non exhaustive de quelques uns de ces probl`emes.

La table optique La premi`ere table optique utilis´ee ´etait une table m´etrique d’environ 1 m par 1.5 m qui ne comportait aucun dispositif d’att´enuation des vibrations. C’´etait une table pos´ee sur quatre pattes directement sur le plancher. Apr`es les quelques premi`eres exp´eriences animales, il est apparu ´evident que la table transmettait ´enorm´ement de vibrations du sol par des fr´equences r´eguli`eres qui apparaissaient sur l’image Doppler mˆeme lors d’images sur fantˆomes. Cette table a donc ´et´e remplac´ee par une table sur coussin d’air ayant ainsi une att´enuation active des vibrations. La stabilit´e de cette table a ´et´e confirm´ee lors de l’acquisition d’un patron d’interf´erence en utilisant un miroir dans le bras d’´echantillon. D`es que l’air comprim´e ´etait retir´e, la table retournait se poser sur ses pattes sans coussin d’air et le patron d’interf´erence devenait aussitˆot instable.

Le bras d’´echantillon Dans la premi`ere it´eration du bras d’´echantillon, celui-ci ´etait maintenu au-dessus du sp´ecimen `a images `a l’aide de deux poteaux fix´es sur une plateforme d’ajustement en hauteur. Cette configuration permettait un mouvement de bascule qui me- nait `a une instabilit´e lors de l’acquisition. Un syst`eme de support par rails a permis de stabiliser le bras. La figure 3.8 pr´esente les sch´emas de l’ancien et du nouveau bras.

Cam´era du spectrom`etre L’ajustement du stage contrˆolant la hauteur de la cam´era est critique puisqu’un d´eplacement de seulement 10 µm est suffisant pour perdre toute l’inten- sit´e lumineuse. Une fois ajust´ee au d´ebut de l’exp´erience, la position du stage reste stable pour toute la dur´ee de celle-ci. Toutefois, il est n´ecessaire de le r´eajuster `a chaque journ´ee d’exp´erience puisqu’il peut s’ˆetre d´eplac´e l´eg`erement. Cet ajustement est rapide et n’a donc pas n´ecessit´e un changement au design.

Stage de translation du bras de r´ef´erence La longueur du bras de r´ef´erence doit pouvoir ˆetre facilement ajustable sans n´ecessiter un r´ealignement du faisceau. La premi`ere solution pour impl´ementer cet ajustement consistait en un syst`eme de cage mais il s’est

Figure 3.8 Stabilit´e du bras d’´echantillon. A : Montage initial, la position du bras d’´echantillon en hauteur sur une plaque de positionnement verticale et sur deux poteaux r´eduisait ´enorm´ement sa stabilit´e. L’objectif de microscope ´etait loin de la fixation sur la table et donc sujet `a un mouvement de bascule. B : Montage final, des rails de supports de 6 cm permettent de fixer solidement le bras en place. Tous les axes de translation se re- trouvent sur l’´echantillon qui est moins lourd ce qui permet un positionnement plus fin sans risque de d´esalignement.

av´er´e tr`es instable. La solution retenue a donc ´et´e d’utiliser un rail optique avec des chariots mobiles.

Stage de translation de l’´echantillon Un des stages de translation de l’´echantillon pr´esentait un jeu dans la direction transverse. Ainsi, lorsque mis en mouvement, il sautait d’environ 0.5 mm dans la direction orthogonale `a celle d´esir´ee. Ce stage a simplement ´et´e remplac´e.