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"Perfectionnements apportes air:: spectrophotomètres servant à mesurer la transparence ou l'opacité d'une substance, notamment 8. la lumière infra-rouge".
L'invention est relative ), des spectrophotomètres ser- vant à mesurer l'opacité ou la transparence d'unesubstance et elle concerne plus particulièrement, ruais non exclusivement, les spectrophotomètres servant à des examens du genre indique, à la lumibre infra-rouge.
Elle a pour but de rendre tels ces spectrophotomètres qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique .
Lille consiste principalement - et en même tempo qu'à impressionner périodiquement ur. élément photosensible ou thermo- sensible, par des rayons émis par une source lumineuse, notamment une source infra-rouge, selon un cycle comprenant une période d'impression par des rayons ayant traversé la substance à exami- ner,
une période d'impression par des rayons non affaiblis par l@ traversée de ladite substance, une période d'obscurcissement
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et une répétition de l'une des périodes précitées - à décomposer la tension modulée ainsi obtenue en deux impulsions, l'amplitude maximum de l'une desquelles (appelée ci-après " impulsion de com-
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paraison") correspondant t 1' intensité des rayons non affaiblis et l'amplitude maximum de l'autre desquelles (appelée ci-après "impulsion de mesure")
correspondant à l'intensité des rayons ayant traversé la substance à examiner ou à la différence de ces deux intensités, et à prévoir des moyens pour indiquer le rapport de ces deux amplitudes.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent, de préférence, en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, .notamment : - en une deuxième disposition consistant à prévoir deux condensateurs qui se chargent à la tension de crête des deux impulsions redressées, obtenues par la décomposition de la tension modulée initiale et dont les tensions de charge, après amplification, servent à commander un instrument ou appareil approprié.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'ap- plication ainsi que certains modes de réalisation desdites dis- positions et elle vise plus particulièrement encore, et ce à ti-
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tre de produits industriels nouveaux, les spectrophotometres du genre en question comportant application de ces marnes disposi - tions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établisse- ment.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien enten- du, donnés surtout à titre d'indication.
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La figure 1 montre schémc-tiquement un -'iJeCtr07r10toli1C.'- tre établi selon l'invention.
La figure 2 montre un détail du spectrophotomètre re-
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présente par la figure 1, les figures 3 et montrent deux diagrammes correspondant à deux modes de fonctionnement différents tandis que la figure 5 montre le montage pour la décomposition de la tension modulée initiale et pour l'amplification et l'utilisation des impulsions obtenues par ladite décomposition.
Selon l'invention et plus spécialement selon ce- lui de ses modes d'application ainsi que selon ceux des mo- des de réalisation de ses diverses parties auxquels il sem- ble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un spectrophotomètre destiné à mesurer l'opacité ou la transparence d'une substance, dans la lumière infra- rouge, on s'y prend comme suit ou de façon analogue :
On commence par impressionner périodiquement un élément photo-sensible ou thermo-sensible par des rayons émis par une source de lumière infra-rouge, selon un cycle comprenant une période d'impression par des rayons ayant traversé la substance à examiner, ces rayons étant les rayons de mesure, en outre, une période d'impression par des rayons non affaiblis par la traversée de ladite substan- ce, ces rayons étant les rayons de comparaison, en outre une période d'obscurcissement et enfin, une répétition de l'une des périodes précitées .
On obtient ainsi que l'élément photo-sensible ou thermo-sensible donne lieu à une tension modulée qui, âpres son amplification, est décomposée en deux impulsions dont l'une correspond à l'intensité das rayons de mesure et qui, par conséquent, peut être appelée "impulsion de 1,18 sure tan- dis que l'autre correspond à l'intensité des rayons de com- paraison et qui, par conséquent, peut être appelée " impul- sion de comparaison" .
Ces deux impulsions, de préférence après avoir
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été amplifiées, commandent ensuite des Moyens susceptibles d'indiquer le rapport de leurs amplitudes maxima. Cette in- dication fournit directement le coefficient de transpa- rance ou d'absorption, pour les rayons lumineux utilisés, de la substance examinée. il est évident que cette disposition principale de l'invention peut être réalisée de nombreuses façons.
En ce qui concerne le cycle utilisé pour impressionner l'élément photo-sensible ou thermo-sensible, il est diffé- rent selon que l'on veut mesurer la transparence ou l'opa- cité de la substance examiner.
Si l'on veut mesurer la transparence, le cycle selon lequel est impressionne l'élément photo-sensible ou thermo-sensible comporte avantageusement la succession des périodes suivantes :
1 ) - impression par les rayons de comparaison (rayons non affaiblis par la traversée de la substance à examiner) ,
2 ) - obscurcissement,
3 ) - impression par les rayons de mesure (ra- yons ayant traverse la substance examinée),
4 ) - obscurcissement .
Lorsqu'on veut mesurer l'opacité de la substance à examiner, le cycle comporte avantageusement les périodes suivantes
1 ) - impression par les rayons de comparaison, 2 ) - obscurcissement,
3 ) - impression par les rayons de comparaison,
4 ) - impression par les reyons de mesure .
C'est ce dernier cas qui, à titre d'exemple, est représenté par les figures 1 et 2. Selon ces fleures , les rayons émis par une .source de lumière infra-rouge 1 et se propageant selon le direction des flèches 2 et 3, dans deux directions différentes, sont réfléchis par daux miroirs @
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et 5 pour se rencontrer, sous un anle de 80 , en un point 6.
Les rayons de mesure ayant suivi le trajet 2 et étant réfléchis par le miroir 4, avnt d'arriver au point d'intar- section 6, traversent la substance 6 dont l'opacité est examiner et .sont ainsi en partie absorbée, tandis que les rayons de comparaison ayant suivi le trajet 3 et étant ré- fléchis -par le miroir 5 arrivent non affaiblis au point d'intersection 6.
La point 3 se trouve dans le plan d'un disque circulaire tournant 7 qui divise en deux parties égales le susdit angle de 90 et qui est entraîne par exemple au mo- yen d'un acteur électrique C, par l'intermédiaire d'une dé- multiplication non représentée. Ce disque comporte quatre secteurs de 90 .
Deux de ces secteurs sont constitues par des miroirs "a" susceptibles de réfléchir de 90 les rayons de comparaison, un troisième secteur "C" est noirci, tandis que la quatrième secteur "d" est constitue par une décou- pure ou par un élément transparent laissant librement tra- verser les rayons de mesure 2.
Les rayons de comparaison et etc mesure tombent sur le fente d'entrée 5 d'un monochromateur 10 de construc- tion connue, par exemple un monochromateur de Littrow, com- portant un élément photo-sensible ou thermo-sensible 11,
par exemple une pile thermo-électrique qui est impressions née successivement par diverses longueurs d'onde des rayons qui tombent sur le. fente d'entrée 9.
On voit que le disque 7 ayant la construction sus- mentionnée et représenta par la figure 2 réalise le deuxième cycle susmentionné qui permet de mesure l'opacité de la substance à examiner S.
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La modulation de la tension obtenue par l'impressi@@ de l'élément 11 est représentée par la courbe de la figure 5 dans laquelle las quatre périodes successives du cycle sont indiquées par les chiffres 1, 11, III et IV.
Si l'élément 11 avait été impressionné selon le premier des deux susdits cycles qui correspond à la masure de transparence, la modulation de tension aurait été celle représentée par la courbe de la figure 4 dans laquelle les quatre périodes constituant ce dernier cycle sont indiquées par I', II', III' et IV.
La tension ainsi modulée est, dans le dit-positif représenté par la figure 1, d'abord amplifiée par l'amplifi- cateur 12 et ensuite décomposée dans deux modulations de tension partielles Ml, 1.1- . La modulation M1 est la modula- tion d'impulsion de comparaison tandis que la modulation M2 est la modulation d'impulsion de mesure .
Pour mettre en évidence les deux tensions parti- elles obtenues par la décomposition, selon une autre dispo- sition de l'invention pouvant, le cas échéante être utili- sée isolément, on redresse chacune des impulsions obtenues par la'dite décomposition et on charge deux condensateurs à la tension de crête de ces impulsions redressées. On évite ainsi la modulation gênante des deux tensions continues correspondantes .
Ceci étant, on se sert avantageusement d'un commu- tateur 13 qu'on peut faire commander par le disque tournant 7 d'une fçon appropriée, par exemple par une cellule photo- électrique ou, avantageusement, par un dispositif mécanique.
Le commutateur-redresseur qui est relié au disque 7 peut avoir la forme représentée par la figure 5. Selon cette figure, le commutateur est constitué par un tambour 14 sur la
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surface cylindrique duquel est fixée une couronne de contact ferme15 qui se prolonge, parallèlement à l'axe du tambour 14, par une languette longitudinale 16 de faible étendue dans le sens périphérique.
Un b@lai 17 relié à l'une des bornes de sortie de l'amplificateur 12 est constamment en contact avec la cou- ronne 15, tandis que deux balais 18 et 19 qui touchent le tambour 14 sur des génératrices diamétralement opposées pont alternativement en contact, pour un court instant, avec la languette 16, lorsque le tambour 14 tourne avec le disque 7, le bêlai 18 étant relié à l'une des électrodes d'un condom- sateur 20, l'autre balai 19 étant relié à l'une des électro- des d'un deuxième condensateur 21,
tandis que les autres électrodes de ces deux condensateurs sont reliées à l'autre borne de sortie de l'amplificateur 12.
La position de la languette 16 et des balais 18 et 19 par rapport au disque 7 doit être choisie de façon telle que les condensateurs soient reliés à la sortie de l'amplificateur juste au moment où les impulsions de mesure et de comparaison passent par leur valeur maxima.
Par ledit commutateur-redresseur, on obtient à la fois la décomposition désirée en une impulsion de mesure correspondant à la modulation de tension partielle M2 et en une impulsion de comparaison correspondant à la modulation de tension partielle M1 (voir figure 3), le redressement de ces impulsions et la charge des deux condensateurs 20,21 à la tension de crête indiquée dans la figure 3 respective- ment par les floches t1 et t2.
Bien entendu, les constantes de temps de charge et de décharge des condensateurs 20 et 21 doivent être choisies de façon à permettre la charge des condensateurs une valeur correspondant aux tensions de crète des impulsions considérées et pour maintenir constante,
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au Moins approximativement, la charge des condensateurs
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entre aux impulsions de C1:'..1..'.w., COïls-C'CL? i:'!VC:
ew".
Si la modulation initiais est celle indiquée par la figure 3, la tension de charge de l'un des condensa-
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teurs correspond à la différence entre les impulsions de mesure et .de comparaison,
tandis que la tension de charge de l'autre condensateur correspond à la valeur absolue de l'impulsion de comparaison.
Tour faire apparaître le rapport entre ces deux chertés, on peut procéder de plusieurs façons. Selon un mode d'exécution avantageux représente schématique ment par la figure 19 on utilise la tension de couperai son ayant
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servi Ll, la charge de l'un des condensateurs 20 et 21 4;
, '1 'v's l'avoir amplifiée.- dans un amplificateur 2, pour le réglage de l'amplificateur 12, ce réglage étant analogue au réglage dit Il de fading" et étant exécute de façon telle que la tension de comparaison à la sortie de l'am- plificateur 12 reste constante, quelle que soit la valeur de l'impulsion de comparaison lumineuse qui agit sur l'élé ment photo-sensible ou thermo-sensible 11 et qui est gé-
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Yl:
0.14 i:lC'ïll'L fortement variable avec la longueur d'onde de lumière qui, CW .Y1S le monochromateur, impressionne l'é- 1 '. 'lCl'l"- 11. '::"'1 outre, et selon ce même mode de réalisa - tien, on détermine lu tension de mesure .;,.'2mt selvi L<. la charge de l'autre condensateur par un instrument de mesure 23, apros avoir amplifie cette dernière tension par un amplificateur 2.';-. Vu le r . J1.%¯C de 11. ''''li-'''-:cl'''",'n.-.
12 par la tension de comparaison, l'indication de l'ins- ':;:;':''...'-i:3:n-C de mesure 2::; donne immédiatement la rapport en- tre les ...... '," tendions et, :J,¯;.. conséquent, une indication pour l'opacité de la substance à examiner S.
,belon un autre mode de réalisation avantageux ,
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1:;81011 \..,ut:L'C mode 1j,.:Ü:tf.;8,tiol'l avc.::.ntgev.:;[
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grande que la. fréquence de la modulation provoquée par la rotation du disque 7 et égale au double du nombre de tours de ce disque.
Si, par exemple, ce nombre de tours est de 6 et, par conséquent, la fréquence do modulation obtenue par ce disque est cigale à 12, lu-, fréquence auxi- liaire avec laquelle le. capacité des condensât ours 20 et 2Ç devra être modifiée périodiquement doit être de l'or- dre de 1.000.
Four obtenir la variation de la capacité des con- densateurs 28,29, on peut, par exemple, agencer l'une des électrodes de ces condensateurs sous forme de membrane, les deux membranes des deux condensateurs étant soumises à l'aide d'une troisième membrane commune, à des varia- -Lions de pression périodiques;
pour éviter que les con- densateurs 28 et 29 ne réagissent pas sur la tension de charge des condensateurs 20, 21, les condensateurs 28 et 29 doivent avoir une capacité bien inférieure à celle des condensateurs 2C et 21.
Lorsque le condensateur 21 est charge par une tension de crête correspondant à l'impulsion de mesure, le condensateur 29 est salement chargé à cette valeur à travers les résistances 31 et 33.
Si la résistance 31 est plus grande que la résistance à des courants alterna- tifs du condensateur 29, pour la fréquence auxiliaire envisagée, on obtient, aux extrémités de la résistance 31, par suite de la variation périodique de la capacité, une tension alternative ayant l'amplitude ¯ V ¯/C C. V (V tension de charge).
Cette tension alternative est amplifiée à l'aide de l'am- plificateur 24; elle est redressée et filtrée. Le courant redressa passe par la résistance ou la bobine 25 de
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l'instrument d8..:r.18 81..u:
'e, ainsi que par la résistance de compensation 33. La chute de tension dans la résistance 33 est dirigée de fçon qu'elle agisse contre la tension de charge du condensateur 21.
Si l'amplification de l'em- plificateur 24 est suffisamment élevée, on obtient une compensation complète, c'est-à-dire que la chute de ten- sion dans la résistance 25 correspond entièrement à la ten- sion de charge du condensateur 21, c'est-à-dire à l'impul- sion de mesure .
Les mêmes considérations sont vraies pour la chute de tension qui se produit dans la deuxième résistance ou bobine 26 de l'instrument de mesure de rapport, chute de tension qui correspond à la tension da charge du condensa- teur 20 ou à l'impulsion de comparaison.
2 tant donne que la méthods conforme à la présente invention n'est pas une méthode de zéro, le coefficient
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C. t¯''c.i'rJSO'ßJ 10a1 ( ou de transparence) cherché comprend des tordes non linéaires provenant de l'amplificateur 12.
Cependant, la méthode conforme à l'invention offre le
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grand avantage de ne nécessiter aucun dispositif d'affai- blissement lumineux indispensable dans les méthodes de zéro basées sur la compensation optique des deux fais - ce aux.
Un affaiblissement lumineux exactement défini à l'aide de la lumière polarisée n'étant pas possible dans le domaine infra-rouge, par suite de l'absorption des substances utilisées, il serait indispensable d'employer des écrans dont la linéarité est très difficile à obtenir.
De plus, l'emploi d'écrans mobiles limiterait d'une façon
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gênante la i-l pidité des mesures. C:,,,ni:;1.nl,,e .....u, .Lc..1)lU.J. ..,S i¯1 C S us C S .
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Cornue il va de soi et comme il résulte 0.' ailleurs
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déjà de ce qui'précède, l'invention ne - se limite aucune - txlC.''y'l.û e:. celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus particulièrement envisages; elle en em- brasse, su contraire, toutes les variantes .
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t :J :5 U . E L'invention as. pour objet des perfectionnements Supporter, 1 J 't ...
IiICSLaJ'C1' la transparence ou l'opacité d'une substance, notamment à la lumière infra-rouge, lesquels perfectionnements consis-
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tent principalement - et an 11f!;--",- temps qu'à impressionner périodiquement un élément photo-sensible ou 'tâlUl'ïlU--,.'a0i2S7..- ble, par des rayons amis par une source lumineuse, notam- ment une source infra-rouge, selon un cycle comprenant une période d'impression par des rayons ayant traverse
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la substance à, examiner, une période d'impression par des rayons non affaiblis par la traversée de ladite subs- tance,
une période d'obscurcissement et uns répétition de l'une des périodes précitées - à décomposer la ten- sion modulée ainsi obtenue en deux impulsions, 1'ampli- tude maximum de l'une desquelles ( appelée ci-après
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"impulsion de comparaison") correspondant à l'intensité des rayons non affaiblis et l'amplitude maximum de l'au- -lire desquelles (appelée ci-après "impulsion de mesure")
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cOl'l'espO:i.lc1e.nt l'intensité des rayons ayant traverse la substances examiner OL1 .. le. différence de ces deux intensités, et à prévoir des moyens pour indiquer le