Le montage expérimental
- Une lampe suffisamment puissante et un diffuseur pour éviter la concentration de la lumière en un point. Une simple feuille de calque suffit à la diffusion de la lumière.
- Une caméra reliée à un ordinateur pour l'acquisition des images. En fonction des expériences, nous utiliserons une caméra lente d'une cadence de 24 images par seconde ou une caméra rapide, jusqu'à 2000 images par seconde.
- Une lame semi-réfléchissante en verre pour refléter 25 % de la lumière dans l'objectif de la caméra.
- Une plaque chauffante de cuivre jusqu'à 600°C. L'horizontalité de la plaque est ajustée parfaitement grâce à ses vis. Elle est reliée à la terre dans un souci de sécurité pour empêcher les accumulations de charges électriques.
- Une plaque de silicium assemblée sur la plaque chauffante à la température de celle-ci grâce à la bonne conductivité thermique du silicium. L'utilisation d'un wafer de silicium permet de renvoyer la lumière pour filmer la goutte. C'est aussi une surface lisse, idéale pour la réalisation de gouttes de Leidenfrost.
- Un contrôleur de température qui permet de réguler la température. Le régulateur coupe l'alimentation de la plaque chauffante lorsqu'elle dépasse le seuil fixé et la relance en-dessous du seuil. Cela permet de maintenir une température quasi-constante avec une variation de 3 à 5°C.
- Avant d'effectuer toutes les manipulations, la plaque de silicium doit être nettoyée et dépourvue de toutes poussières. Nous devons aussi vérifier que la plaque chauffante est bien reliée à la terre.
- Une fois le dispositif en place, nous pouvons allumer la lumière et la caméra et ajuster la distance focale de l'objectif ainsi que le diaphragme pour obtenir une image nette sur la plaque.
- Puis nous devons réaliser une première image avec une mire graduée afin de connaître l'échelle des images.
- Ensuite, la température de la plaque chauffante est réglée avec le contrôleur de température, le wafer de silicium monte progressivement à température.
- Enfin, une goutte d'eau distillée de taille moyenne (environ 2cm) est déposée sur la plaque de silicium à l'aide d'une seringue.
- L'acquisition des images de la caméra se fait avec les logiciels Photron FastCam Viewer et PixeLink Capture OEM.
- Le traitement des données de la goutte de Leidenfrost se fait avec le logiciel ImageJ.