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BREVET D'INVENTION "Perfectionnements au-:microscope CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
13 Quai d'Orsay - Paris 7 (France) Demande de brevet français du ler.Septembre 1944.
La présente invention concerne ces perfectionnements apportés aux dispositifs permettant l'observation d'objets microscopiques ; elle vise particulièrement, mais non exclu- 'sivement, le cas où l'observation se fait en lumière polari- sée.
L'examen de préparations microscopiques en lumière polarisée se fait généralement, à l'heure actuelle, à l'aide d'un microscope polarisant dans lequel on regarde successive- ment le champ lumineux pour deux orientations dffférentes du polariseur et de l'analyseur.
Un des avantages de la présente invention est de per- mettre l'observation simultanée de deux plages contigü es correspondant à des rayonnements différents polarisés. Un autre avantage réside dans la possibilité d'utiliser un mi- croscope ordinaire auquel il suffit d'adjoindre certains organes simples et peu couteux sans apporter aucune modifi- cation au microscope proprement dit.
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D'autres particularités et avantagée apparaîtront au cours de la description suivante qui se rapporte plus spé- cialement à l'étude du dichroisme rectiligne et de la 'biré- fringence d'objets microscopiques.
Sur les dessins annéxés:
La fig.l montre une bilame formant polariseur à deux plages, la fig. 2 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation de l'invention. la fig. 3 est une vue en coupe schématique montrant un autre mode de variation de l'invention, la fig. 4 est une vue de détail et se rapportant à un dispositif capable de remplacer la bilame polarisante, la fig.5 est une vue agrandie t de face d'un organe représenté sur la fig.4, la fig.6 est une vue en coupe analogue à celle repré- sentéesur la fig.3, mais se rapporte au cas où le dispositif réfléchissant est formé de deux miroirs, la fig.
7 est une vue en coupe suivant le plan harizon- tal VII-VII de la fig.6, la fig.8 est une vue agrandie en perspective du dis- positif réfléchissant à deux miroirs. la fig. 9 est une vue analogue à celle de la fig.8 dans le cas où les deux miroirs ont été remplacés par des prismes à reflexion totale.
Recherche du fichroisme rectiligne.-
On va tout d'abord décrire l'invention plus en détails dans le casoù elle est utilisée à l'étude du dichrofsme rectiligne.
On rappelle qu'un corps imparfaitement transparent pos- aède du dich@@ sme rectiligne lorsque le coefficient d'absorp- tion d'une lumière polarisée rectilignement dépend de l'azimut
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de la vibration incidente.
Pour observer le dichroisme rectiligne sur les objets de grandes dimensions (lamelles cristallines, pellicules colorées telles que certaines cellophanes), il suffit d'é- clairer en lumière polarisée et de faire tourner le pola- riseur ou l'objet. Mais la mémoire de l'oeil doit interve- nir pour se souvenir des modifications que subit la lumière transmise-entre deux positions croisées du polariseur. pour remédier à cet inconvénient, on peut utiliser unploariseur à deux plages, obtenu en partant despolariseurs synthétiques que l'on utilise depuisquelques années. Dans le cas dont il s'agit, on peut utiliser soit des films pola- riseurs relativement épais qui portent déjà en eux-mêmes une couche protectrice, soit des pellicules plus minces et flexibles protégées par des lames de verre.
Les.uns et les 'autres se comportent comme des polariseurs-et marne comme des polariseurs à champ normal - pour les radiations du milieu du spectre visible. Mais il laissent passer sans les polariser des radiations situées aux extrémités du spectre.
Dans le film ou la pell@oule nue, on découpe deux parties qui sont ensuite juxtaposées de faon que, pour ces deux parties, les sections principales soient exactement à angledroit l'une de l'autre. L'orientation de la ligne de jonction peut âtre choisie arbitrairement. Il suffit que l'on puisse reconnaître facilement (par exemple, par des ' marques sur lamonture) les directions des deux vibrations de
Fresnel à anglesdroit 'une de l'autre que donnent les deux moitiés de la bilame.
Le cas de la fig.l est celui où la bilame 1 a été faite comme *ne bilame à teinte sensible de Bravais: les
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lignes de même nature font alore avec la ligne de jonction des angles de * 45 . Ce sont deux parties contiguës 2 et 3 du film primitif qui se trouvent voisines à nouveau l'une de l'autre quand on les a rapprochées après retournement des face pour face d'un/morceaux.Ce dispositif est avantageux: en effet, même s'il arrivait que le film ne soit pas par- faitement homogène, il n'apparait une différence perceptible d'intensité lumineuse entre les deux parties constituant la région centrale que si l'on onterpose un corps dichrotque.
Il faut que la coupure soit très nette et que la ligne de jonction soit aussi fine que possible : on ne doit to- lérer, entre les deux plages, qu'un intervalle aussi petit que possible.
Pour rechercher le dichrofsme dans le cas d'un objet visible à l'oeil nu ou à la loupe, on pose simplement l'é- chantillon contre la bilame de façon qu'il chevauche la li- gne de séparation (ou bien on le met par-dessous) et on fait tourner l'un ou l'autre jusqu'à ce que la différence entre les deux plages, si elle apparait, soit aussi accusée que possible.
Cette méthode n'est plus applicable s'il s'agit d'objets microscopiques, telsque, par exemple, un élément dans une coupe de roche ou bien des cristaux en minuscules lamelles colorées naturellement, que l'on obtiendra à partir d'une goutte de solution colorée déposée sur une lame de verre.
Ce sera également le cas pour certains cristaux incolores que l'on aura plongés dans une teinture convenable. Il sera intéressant aussi d'étudier à ce point de vue les préparation) telles que celles que les naturalistes obtiennent par l'em- ploit de réactifs colorée. On sait en effet, que par un choix
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appropriédes colorants et des milieux à teindre on peut rendre dichroques des corps transparents et avoir des renseignements utiles sur les substances mises en présence.
Conformément à l'invention, on peut utiliser pour cette étude un microscope ordinaire après s'être assuré au préa- lable que les objectifs et le condenseur conviennent pour l'em- ploi de la lumière polarisée et ne sont pas formés de verres ; présentant une trompe
Le moyen général consiste à projeter dans le plan de la préparation une image convenablement réduite d'une bilame polarisante analogue à celle qui vient d'être décrite.
Il ne faut évidemment pas que le dispositif de projec- tion à court foyer altère les vibrations issues de la lame.
On peut utiliser dans ce but le montage réprésenté sur la figure 2 dans lequel le système convergent exempt de trempe, ou oondenseur, 2 est éclairé par un faisceau vertical passant entre les branches 3 et 4 du pied du statif après avoir tra- versé la bilame 1 placée au-dessous une distance suffisante.
L'image réduite de la bilame fournie par le condenseur 2 se fait dans le plan de la préparation 5 qui peut être obser- vée au moyen du microscope représenté schématiquement par son objectif 6 et son oculaire 7,
Le dichroi'sme peut alors être misen évidence par rota- tion de la bilame 1 dans son plan. Si l'on ne veut pas per- cer ou modifier la table supportant le microscope on peut utiliser un dispositif de projection à axe horizontal analo gue à celui représenté schématiquement sur la figure 3. ,
Le faisceau lumineux issu d'une source non représenta sur le dessin annexé 1 traverse la bilame 1 et vient se réflé- chir sur un miroir 8 qui le renvoie verticalement dans l'axe du micrescope.
Le choix du miroir 8 nécessite quelques précautions.
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Les miroirs plans habituels, argentés par dessous, pré- sentent l'inconvénient de donner plusieurs images parasites.
Il faut leur préférer une surface métallique comme on sait maintenant en produire et en conserver. Ce miroir plan doit être à 45 de l'axe optique du microscope. Mais, en outre, il ne doit pas modifier les vibrations rectilignes que pro- duit la bilame. Si l'on néglige la petite différence entre les pouvoirs réflecteurs pour les deux sortes de vibrations, différence dont on pourrait d'ailleurs corriger l'effet, la codition ci-dessus est remplie lorsque les vibrations soit parallèles ou perpendiculaires au plan d'incidence sur le miroir 8.
Le dispositif d'éclairage comprend un ensemble de pièces réglées une fois pour toutes, à savoir: une lampe 9, un condenseur 10, la bilame 1, le miroir 8 et le condenseur 2.
L'axe horizontal de ce dispositif et l'axe optique verticale de l'objectif du microscope doivent se rencontrer dans le plan du miroir 8. Il est commode de mettre alors le disposi- tif d'éclairage latéralement et à droite du plan verti@al de symètrie du statif -le statif n'est pas représenté sur la figure 3). On a alors à portée de la main les boutons qui permettent de donner à la bilame de petits déplacements. Le support de cette bilame doit en effet permettre de déplacer celle-ci dans son plan en la laissant normale au@faisceau lu- mineux de façon que l'image de la ligne de séparation se for- me dans la région intéressante de la préparation.
Il est com- mode de monter la bilame comme une préparation microscopidue sur une lame de dimensions courantes et de la faire porter par unsupport analogue à une platine auxiliaire disposée vertica- lement. Les boutons de manoeuvre sont alors facilement accesi- bles et permettent de déplacer la bilame dans deux directions
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à angle droit correspondant aux'deux directions indiquées par X et Y sur la figure L et qui sont.l'une horizontale et l'au- tre verticale.
En agissant sur l'un des boutons, on pourra ainsi à volonté faire défiler dans le champ, à. la cadence que l'on veut, la ligne de séparation des deux parties de l'image. Mais si l'on veut simplement reconnaître le dichro i;sme dans un objet occupant une région donnée de la prépara- tion, on arrêtera le passage de l'image de la ligne de sépa- ration dans le champ au moment où elle traverse l'image de cet objet.
L'image de la bilame formée dans le plan de la prépara- tion est d'autant plus petite que le condenseur est plus puis- sant, mais l'image définitive que l'on regarde à travers l'oc@ulaire est, inversement, agrandie par le microscope. On ne pourra pas, en général, employer des combinaisons assurant les plus grandes puissances à ce dernier: l'espace nuisible qu'on ne peut pas éviter oomplétement viendrait gêner dans l'observation de l'objet lui-même et on en serait réduit à changer rapidement, en agissant sur le bouton de manoeuvre, la plage qui éclaire son image.
.. - .
Le dichroïsme ne peut être mis en évidence ici encore qu'en faisant varier l'azimut de l'objet à étudier par rap. port à la ligne de séparation. Une platine tournante pour le microscope lui-même peut rendre des services si elle est bien centrée. Mais, conformément une des caractéristiques de l'invention, on peut suppléer à son absence en plaçant en- dessous du condenseur 2,après le miroir 8, dans une position figurée en pointillé sur la figure 3, une lame mince de mica 11 demi-onde pour la partie la plus intense du spectre. Pour la radiation pour laquelle elle est demi-onde, une telle la- me remplace en effet une vibration incidente quelconque par ^la vibration symétrique de oelle-ci par rapport à ses lignes
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neutres.
Il suffira de faire tourner cette lame pour @ensta- ter le dichroïsme. on le fera après avoir amené l'image de la séparation à l'aide des boutons de manoeuvre dans la ré- gion intéressante de la préparation.
Les pièces optiques constituants tous les organes de polarisation sont les moins coûteuses qu'il est possible, mais il est bien évident que l'on peut, sans sortir du .cadre de l'invention, utiliser des dispositifs connus faisant appel aux préparations des cristaux transparents. La bilame 1 peut être remplacée par une lame de mica 12 demi-onde pour le jaune moyen où l'on a découpé deux parties dont les lignes neutres de marne espèce font entre elles un angle de 45 (fi- gure 4). On peut par exemple disposer cesdeux lignesde fa- çon qu'elles fassent avec la ligne de jonction des angles de 22 5 (figure 5). En plaçant cette lame à la suite d'un pola- rieeur 13 on réalise l'équivalent de la bilame 1 précédemment décrite.
Ce dispositif présente même l'avantage de fournir des plages tout à fait blanches et les bords rapprochés for- mant la jonction peuvent être encore moins visibles qu'avec la bilame précédemment décrite.
Recherche de la biréfringence.- ' Lorsqu'il s'agit de reconnaitre si un petit objet trans- parent agit sur la lumière polarisée rectilignement, par ex- emple s'il est biréfringent, il suffit d'ajouter un analyseur aux appareils précédemment décrits. Cet analyseur qui n'était pas nécessaire pour reconnaître l'existence du dichroïsme, est maintenant indispensable. Il sera Utilement réalisé par un film ou une pellicule synthétique mince polarisant la lumière. Dans les deux cas il n'est pas nécessaire de le munir d'un organe ou d'un dispositif permettant de faire tourner l'analyseur seul, on peut se contenter de faire taux-
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l'en sembla de l'oculaire et du polariseur.
La bilame polarisante 1 étant mise en place comme indi- que précédemment, on remplace l'oculaire ordinaire par l'ocu- laire analyseur. On constitue ainsi un microscope polarisant qui suffit pour reconnaître si une plage donnée de la pré-
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paration agit sur 1',mi.ére polarisés. En dépeçant la bi- lame rapidement, on passe aussitôt de l'observation en nicols croisés" à l'observation en "niclos parallèles".
Pour constater la biréfringence, comme lorsqu'il s'agit- sait du dichroïsme, il est indispensable de faire tourner l'objet ; une platine tournante, si elle est bien centrée, est évidemment utile ici. Mais on peut, encore ici, se dis- penser de cette platine tournante et des retouches éventuel- les qu'elle exige. En effet, il reviendrait au même de lais- serl'objet immobile et de faire tourner à la foisl'ensemble du polariseur et de l'analyseur. Or, on arrive au même ré- sultat en faisant tourner les vibrations qui abordent et quittent la préparation. Conformément à l'invention on pourra encore faire usage des propriétés déjà signalées des lames demi-ondes.
A la première lame demi-onde 11 placée audessous du condenseur 2 comme précédemment (voir figure 6), on ad- joint une autre lame semblable 14 placée au-dessus de l'objet sous l'objectif. Si les deux lames sont rendues solidaires et capables de tourner du même angle (étant entraînées, par ex- emple, par un bras coudé contournant la platine), on obtient le même résultat que si l'on faisait tourner l'objet, et ni l'image de l'objet, ni celle des plages que l'on,regarde, ne changent de place, Ici encore, le résultat n'est qu'approché, mais suffisant, si la lumière emplyés est de la lumière blanche
Pour cette observation de la biréfringence où l'on emploie simplement l'équivalent de deux nicols, on pourrait se conten- ter du miroir plan (ou du prisme équivalent)
dont la place est indiquée en 8 sur la figure 3. Mais, on' peut souhaiter employer des lames auxiliaires, et profiter ici encore du
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gain de sensibilité que procure l'observation de contrastes de teintes ou d'éclairements entre deux plages Contiguës examinées à la fois.
L'appareil auquel on pense tout d'abord pour cela est la bilame à teinte sensible de Bravais. On la met en
12 (fig. 6) et on la fait précéder d'un polariseur 13. Deux remarques s'imposent ici.
D'abord une réflexion-qu'il s'agisse d'une réflexion métallique ou d'une réflexion totale sur la face hypoténuse d'un prisme - altère sensiblement dans le cas général, l'état de polarisation de la lumière: elle a le même agget que l'in- terposition d'une lame cristalline, et même, dans le premier cas, d'une lame à la fois biréfringente et légèrement dichro- !que.Suivant une des caractéristiques de l'invention, on éli- mine complètement les inconvénients qui résultent de cette réflexion en employant, au lieu d'un miroir, deux miroirs 15 et 16 disposés de façon que leurs effets se compensent. Il suf- fit dans le cas actuel que les deux réflexions successives, toutes deux sous l'incidence de 45 , se fassent dans deux plans d'incidence à angle droit l'un da l'autre.
La fig.6 indique comment l'appareil se trouve modifié et représente schématiquement une projection sur un plan vertical parallèle à l'axe du dispositif d'éclairage, et la fig.7 représente une projection sur le plan horizontal VII-VII de la fig.6
L'image d'un objet donnée par cette combinaison est bien superposable à l'objet, mais une ligne OX horizontale donne une image qui parait, pour l'observateur qui regarde dans le microscope, avoir tourné d'un angle droit. Sur la fig.8 on a représenté une vue agrandie en perspective de l'ensemble des deux miroirs.
Au lieu de deux miroirs, on peut employer deux prismes à réflexion totale isocèle 17 et 18 (fig.9).
En second lieu, l'emploi d'une lame à teinte sensible de Bravais, ou d'une bilame de Bravais, est moins avantageux ) que lorsqu'on se sert avec des polariseurs ou analyseurs
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en spath ou en un autre cristal tran sparent, parce qu'au lieu d'une extinction complète, on obtient un champ simple- ment assombri et coloré tenant à la polarisation insuffi- santé de certaines radiations; la teinte de cette lumière parasite ressemble assez à oelle que donne, en nicols croisés, la bilame de Bravais. La sensibilité dans la reconnaissance de biréfringences se trouvera par la diminuée. Si on emploi la lumière blanche, il sera donc alors indiqué, dans ce cas en- core, de placera lariseur ordinaire en avant de la bilame de Bravais.
Une autre solution consisterait à supprimer dans la lu- mière de la source, les radiations parasites nuisibles par des écrans ou par une filtration préliminaire. Un miroir au- xiliaire permet facilement de remplacer par une autre source placée sur la table la lanterne habituellement employée, et de se servir même, si le besoin s'en fait sentir, d'un faisceau éclairant monochromatique: ce sont des différences d'intensité. et non plus de coloration que l'on observerait, et les lames demi-ondes joueraient exactement le rôle que l'on a indiqué.
D'autre part, surtout si l'on emploi de la lumière monoohromatique, on peut déceler de faibles biréfringences en utilisant les autres prooédée qui servent aux physiciens pour l'analyse et la mesure des vibrations elliptiques très aplaties.La méthode de Brace particulièrement sensible peut être employée par exemple, et même avec la lumière blanche.
Blle exige un matériel très simple qui consiste en deux lames de mica très minces dont l'une recouvre seulement la moitié du champ. On observerait ici encore l'image donnée par le système optique 2 des lames produisant les pénombre s.
Dverses autres applications.-
Les recherches précédentes ont été fournies à titre d'indication,, mais le dispositif, objet de l'invention, pos- aède bien d'autres applications.
On peut notamment étudier le pouvoir rotatoire d'objets
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trop petits ou trop peu épais pour qu'on puisse se servir d'un polarimètre. Il suffira d'utiliser d'autres lames auxiliaires que celles indiquées ci-dessus. Si on a donné à l'objet la forme d'une lame à faces planes et parallèles, on le posera sur la platine du microscope, on placera en 13 à la suite du polariseur, le dispositif dont on observe d'habitude l'image dans le polarimètre. Ce pourra être par exemple la bilame de Soleil formée de deux quartz droit et gauche de même épais- seur donnant la teinte sensible entre deux nicols.
Avec cette bilame de Soleil dont on projette une image convenablement réduite dans la partie centrale d'un petit ballon sphérique, image qu'on regarde au travers d'un analyseur muni d'un oerc divisé, on réalise un polarimètre improvisé qui permet de suivre l'activité d'un liquide au cours de réac- tions sans qu'on soit obligé de l'enfermer dans un tube spécial,
Les systèmes de plages des divers polarimètres à pénom- bres usuels fonctionnant en lumière monochromatique, pourraient être employée dans les mêmes conditions.
Enfin, on peut faire des observations de dichroisme cir- culaire avec une lame double quart d'onde, toujours placée en 13 et précédée d'un polariseur, l'ensemble donnant alors dans les deux parties du ohamp des faisceaux polarisés cirou- lairement en sens inverse. ll est rare que l'on puisse obser- ver le dichroïsme circulaire sous l'épaisseur d'une prépara- tionmicroscopi que, mais ce cas s'est déjà présenté.
Si l'on réfléchit qu'une foule de substances transparen- tes ou colorées sont biréfringentes ou le deviennent sous des actions extérieures, on peut espérer avec un tel dispositif étendre à des objets microscopiques bien des procédés d'étude qui ont été réservées jusqu'ici à des lames cristallines beau- coup plus grandes.
Le dispositif , objet de l'invention n'est pas forcément appliqué aux seuls cas où l'observation se fait en lumière polarisée. C'est ainsi qu'à la place de la bilame 1, on peut monter un index mobile dont l'image se projette sur la prépa-
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ration et qui permet d'attirer l'attention de l'observateur sur un point particulier que l'on veut désigner. On peut, de même, projeter l'image réduite d'un micromètre ou d'un quadrillage de façon à pouvoir déterminer la grandeur des objets, leur nombre, la distance qui les sépare, leur vites- se de déplacement eto.., On pourra également placer en 1 une photographie, un microfilm, par exemple, et le comparer à l'objet.
REVENDICATIONS
1- Microscope oonvenant notamment à l'observation d'objets microscopiques en lumière polarisée, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe, établi entre la source lumineuse et le condenseur du microscope et dont ledit condenseur four- nit une image située dans le plan-objet du microscope.
2- Microscope tel que spécifié sub 1, caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par un dispositif polarisant du pouvoir rotatoire ou du dichroïsme circulaire d'un échan- tillon à examiner .
3- Microscope tel que spécifié sub 1 caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par un index ou un quadrillage dont l'image se superpose à l'image de l'objet à examiner.
4- Microscope tel que spécifié sub 2 caractérisé par le fait que, pour l'étude du dichroïsme rectiligne,le dispositif polarisant est constitué par une bilame formée de deux frag- ments juxtaposés de pellicules ou films polariseurs synthé- tiques dont les sections principales sont exactement à angle droit l'une de l'autre,
5- Microscope tel que spécifié sub 4 caractérisé par le fait que la variation d'azimut des radiations incidentes par rapport à l'objet à examiner est obtenue par la rota- tion dans son plan, d'une mince lame de mica demi-onde pour la partie la plus intense du spectre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.