CAHIER DES CHARGES Nos besoins Une caméra Noir

CAHIER DES CHARGES
Nos besoins
Une caméra Noir & Blanc pour suivre à des cadences de 50 à 5000 images par
secondes un phénomène de fluctuations latérales de membranes de phospholipides
sous microscope optique, afin de détecter la transfection de nanoparticules au
travers de cette membrane (projet ANR en cours).
Deux modes d'observation seront utilisés :
- Mode 1 : mode microscopie de transmission en Contraste de Phase, éclairage avec
lampe hallogène du microscope.
- Mode 2 : Contraste Interférentiel en Réflexion (RICM), éclairage avec la lampe au
mercure du microscope, raie verte 547nm, filtrée par un filtre interférentiel bande
étroite (10nm de largeur spectrale environ).
Dans les deux modes 1 & 2, nous observerons les membranes de phospholipides
sous la forme de capsules couramment appelées vésicules géantes (GUV = Giant
Unilamellar Vesicle) d'environ 20 à 40 micromètres de diamètre.
Dans le mode 1, les fluctuations sont observées au niveau de l'équateur de la
vésicule géante. Elles sont mesurées avec une résolution latérale sub-pixel grâce à
une méthode décrite dans la littérature.
Dans le mode 2, la vésicule géante est amenée par gravité au voisinage immédiat
d'un substrat plan, la lamelle de verre de la cellule d'observation sous microscope, et
la distance membrane-substrat est mesurée indirectement après calibration. En effet,
la technique RICM fournit une vision interférométrique de cette distance, c'est à dire
que les tons de gris de l'image sont convertibles en distance.
Un aspect très important de ce projet est que nos images sont utilisées pour
extraire des données quantitatives, avec la plus grande précision possible : la
qualité de l'image, sa résolution, le rapport signal/bruit, sa profondeur de
codage sont des paramètres qui influent grandement sur la fiabilité des
résultats que nous souhaitons obtenir.
Monture C : Elle est impérative afin de pouvoir connecter la caméra à nos
microscopes.
Poids : afin de permettre une connexion aisée en toute sécurité de la caméra à nos
microscopes, le poids ne doit pas excéder 5 kg.
Transfert des images vers l’ordinateur : afin de minimiser le temps pris par ce
transfert, et permettre une connexion simple à tout ordinateur du laboratoire, nous
demandons une liaison Ethernet vers le PC avec un taux de transfert > 1GB/min.
Résolution latérale : dans les deux modes d'observation la résolution latérale
maximale est souhaitée. Cela nécessite l'utilisation de notre part d'un objectif de fort
grossissement et forte ouverture numérique : x100 à huile, x60 à eau, ou x40; il faut
par conséquent que le capteur de la caméra soit composé de pixels de dimension
inférieure à 11 μm, afin d'obtenir une résolution latérale meilleure que 240 nm/pixel
avec l'objectif x40. Nous excluons en effet l'utilisation d'une lentille additionnelle de
grossissement afin de conserver les conditions optiques de qualité optimale.
Codage numérique : nos expériences réalisées sous microscope sont réalisées en
conditions de quantité de lumière peu élevée, et cela en particulier dans le mode 2,
qui est une technique interférométrique en réflexion. De même les images sont peu
contrastées. Il est donc primordial de disposer d'un codage des tons de gris avec le
plus de résolution possible. Une résolution supérieure ou égale à 12bits est donc
nécessaire.
Sensibilité : Les conditions de faible lumière qui caractérisent nos expériences et
l'objectif de faire des mesures quantitatives nécessite d'avoir la caméra la plus
sensible possible. Il semble que la sensibilité en ISO est un critère couramment
utilisé dans les catalogues des caméras dites 'rapides'.
Nous demandons une sensibilité la plus élevée possible, au moins supérieure à 6000
ISO (monocolor).
Temps minimum d'exposition : afin de réaliser des images figées de phénomènes
rapides (les fluctuations de membranes ont des temps caractéristiques qui s'étendent
à toutes les échelles temporelles), la caméra doit disposer d'un temps d'exposition
inférieur à 10 μs.
Taille du capteur : la taille du capteur de la caméra doit permettre de visualiser un
champ de 100x100 μm² sur notre microscope, ce qui correspond dans le cas de
l'utilisation de l'objectif x100, à une taille de capteur supérieure à 1000x1000 pixels².
Vitesse maximale d'acquisition : une certaine souplesse est possible pour ce
paramètre, car il dépend de la taille de la zone du capteur qui est utilisée. Les
valeurs typiques que nous demandons sont :
- zone de 512x512 pixels² : supérieure à 5000 im/sec
- zone de 128x128 pixels² : supérieure à 40000 im/sec
Taille de la mémoire interne de la caméra : La taille de la mémoire interne fixe le
nombre maximal d'images qui peuvent être enregistrées avant leur transfert vers un
autre support de stockage. En général l'étape de transfert prend du temps (de l'ordre
de la minute par GByte), un temps pendant lequel la caméra est inopérante pour une
nouvelle prise d'images. Nous fixons nos besoins à une mémoire interne de 6 GB.
A l'ensemble des critères ci-dessus s'ajoutent certaines variantes possibles,
qui améliorent l’ergonomie d’utilisation de la caméra :
- un obturateur interne afin de réaliser une référence de noir sans être obligé
d'éteindre la source de lumière.
- présence d'une batterie rechargeable sur la caméra, afin d'accroître la portabilité de
la caméra entre nos différents postes de travail.
- présence d'une mémoire additionnelle sous forme flash ou autre sur la caméra,
avec un débit rapide de transfert depuis la mémoire interne de la caméra
(>2GB/min), afin d'accroître la portabilité et l'indépendance de la caméra.
- présence d'un écran LCD sur la caméra pour une indépendance complète de la
caméra.