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DISPOSITIF INTERFERENTIEL POUR L'OBSERVATION DES OBJETS TRANSPARENTS.
La présente invention a pour objet un dispositif rendant faci- lement observables, au microscope, des objets ou parties d'objets transparents, normalement invisibles ou très peu visibles dans un microscope ordinaire mais qui, du fait de leurs variations locales d'indices de réfraction !DU de varia- tions locales d'épaisseur et des propriétés déphasantes qui en résultent, peuvent être rendus visibles par un dispositif appropriée
On a déjà utilisé, pour l'observation de tels objets, la mé- thode interférentielle et le contraste de phase, Toutefois, les procédés ainsi utilisés présentent divers inconvénientso Notamment, dans le cas des interférences, on se héurte à des difficultés de réglage, tandis que, dans le contraste de phase, la lame de phase détermine une obturation des faisceaux,
d'où il résulte une apparition de franges de diffraction.
La présente invention a pour objet un dispositif qui permet d'éviter les inconvénients ci-dessus rappelés, tout en conservant les avan- tages de la méthode interférentielle.
Le dispositif conforme à l'invention, qui est destiné à être utilisé en combinaison avec un microscope, comprend fondamentalement, en succession, un polariseur, un ensemble formé de deux lames transparentes taillées dans un cristal à 45 de l'axe optique dudit cristal, lesdites la- mes étant croisées, et un analyseuro
Ce dispositif peut en outre comprendre, entre l'ensemble des lames cristallines croisées et l'analyseur, une autre lame cristalline ou un compensateur, capables de produire une différence de marche entre les rayons lumineux, issus de l'ensemble de lames cristallines croisées et traversant cette autre lame cristalline ou ce compensateur.
Le dispositif conforme à l'invention peut être agencé sous forme d'un bloc compact, dans lequel les divers éléments sont montés à rota-
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tion pour permettre de régler leurs orientations relatives. Il peut être disposé à la place de l'oculaire du microscope avec lequel il est associé, auquel cas il est combiné avec un objectif auxiliaire que l'on place à proxi- mité de l'image de l'objectif du microscope, et avec un microscope de faible grossissement, composé d'un objectif et d'un oculaire, pour l'observation de l'image formée par ledit objectif auxiliaire., Il peut également être dis- posé en avant de l'objectif du microscope avec lequel il est associéo
L'invention est exposée plus en détail ci-après, avec référen- ce aux dessins annexés dans lesquels :
Figo 1 est une coupe axiale schématique d'un microscope auquel est associé un exemple de réalisation du dispositif conforme à l'invention; Figo 2 est une coupe analogue d'une première variante;
Figo 3 est une coupe analogue d'une seconde variante;
Figo 4 est un schéma montrant, en coupe axiale, l'aspect de l'image obtenue avec une forme de réalisation du dispositif;
Fig. 5 est un schéma analogue relatif à une autre forme de réalisation.
Tel qu'il est représenté à la fige 1, le microscopep comprend un condenseur O1 au foyer duquel est disposée une fente F éclairée en lumière blanche, ce condenseur formant ainsi un faisceau de rayons parallèles qui traversent l'objet transparent A disposé devant l'objectif O2 du microscope.
L'objet A est formé, par exemple, par une, lame de verre à faces parallèles comportant en M une petite surépaisseur qui constitue la partie d'objet que l'on désire observero
L'objectif O2 donne de A une image en A' qui est examinée à l'aide du dispositif objet de l'inventiono Un objectif O3, dont le foyer objet coïncide avec le foyer image F' de l'objectif O2 du microscope, est placé très près de cette image A'. La lumière traverse alors en faisceau parallèle, deux lames cristallines croisées L1 et L2, à faces parallèles et taillées à 45 de l'axe optique du cristal dont elles sont extraiteso Un petit microscope auxiliaire de faible grossissement, composé d'un objectif O4 et d'un oculaire O5, permet d'examiner l'image A' à travers l'ensemble L formé par les lames L1 et L2.
Sur la face antérieure de la lame L1 est collé un polariseir P, tandis qu'un analyseur P', agencé pour pouvoir tourner autour de l'axe optique du système,est disposé derrière l'ensemble L. Le polariseur P et l'analyseur P', au lieu d'occuper les positions indiquées sur,la figure, pour- raient être disposés respectivement en des points quelconques du trajet des rayons lumineux, à la condition que le polariseur P se trouve entre la sour- ce de lumière éclairant la fente F et l'ensemble L et que l'analyseur P' se trouve entre l'ensemble L et l'oeil de l'observateur.
On sait qu'un système tel que L, formé par deux lames cristal- lines à 45 de l'axe optique et croisées, produit le phénomène de la double réfraction., Par conséquent, l'image A" de A' donnée par l'objectif O4 après traversée de l'ensemble L par les rayons lumineux, est, en réalité, formée par deux images polarisées à angle droit, l'une ordinaire 0, l'autre extraor- dinaire E (Fige 2)o Ces deux images sont décalées en largeur par suite de la double réfraction Si les lames L1 et L2 n'ont pas la même épaisseur) l'enseble L crée une différence de marche entre les rayons formant l'image 0 et ceux formant l'image E et il en résulte que ces deux images sont éga- lement décalées en profondeuro Si, au contraire, ces deux lames L1 et L2 sont d'épaisseurs identiques et sont perpendiculaires aux rayons lumineux,
la différence de marche entre les rayons formant respectivement les deux
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images 0 et E est nulle quelle que soit la longueur d'onde, et il n'y a pas de décalage relatif de ces imagée en profondeur.
On suppose tout d'abord que l'épaisseur des lames L et L2 est choisie de telle manière que le décalage en largeur des images 0 et E soit supérieur à la largeur de l'image de la partie d'objet M que l'on désire ob- server (Figo 4).
Dans ces conditions, on voit que si; dans les régions (1); (2) et (3) de la Figo 4, les deux images se superposent sans différence de mar- che, il n'en est pas de même en M'O et M'E où se trouvent localisées les ima- ges ordinaire et extraordinaire de la partie d'objet M, à cause des variations de phase introduites par la variation d'épaisseur de l'objet. L'image M'O interfère avec le fond de l'image M'E et. inversement, l'image M'E interfère avec le fond de l'image M'O. Les deux images M'et M'E apparaissent avec une intensité proportionnelle à la phase, exactement comme dans la méthode du contraste de phase. Mais, dans le cas présent, il n'y a plus de lame de phase, donc plus d'obturation des faisceaux.
Les franges de diffraction qui apparaissent en contraste de phase n'existent plus et les variations d'inten- sité dans les imagesdessinent les variations de phase résultant des varia- tions d'épaisseur de l'objet, que ces variations soient lentes ou rapides.
De plus, en faisant tourner l'analyseur P' autour de l'axe optique du systè- me, il est possible de faire varier les intensités relatives des images or- dinaire M'O et extraordinaire M'E et d'obtenir ainsi un résultat analogue à celui que l'on obtient avec une lame de phase à absorption variable.
Les mêmes résultats seraient obtenus, si, au lieu d'une ou plusieurs variations locales d'épaisseur, l'objet présentait une ou plusieurs variations locales d'indice de réfraction.
Le dispositif représenté à la fige 2 comporte exactement les mêmes éléments que le dispositif qui vient d'être décrit ci-dessus, avec la seule différence qu'une lame demi-onde pour le jaune, désignée par la réfé- rence L3 est intercalée entre l'ensemble L et l'analyseur P'o Dans ce cas, dans les régions (1), (2) et (3), la différence de marche étant d'une demi- longueur d'onde (#/2) entre les rayons formant l'image ordinaire et ceux formant l'image extraordinaire, pour le jaune, le champ apparaît avec la teinte sensible. Dans les régions M'O et M'E' cette différence de marche devient /2 plus ou moins la différence de marche introduite par l'objet.
La teinte sensible vire donc aussit8t dans ces régions. Les images M'et M'E apparaissent avec des couleurs différant de celles du champ de fond, leurs teintes étant symétriques par rapport à la teinte sensible, et hon complémentaires. On peut,en changeant la lame demi-onde, modifier à volon- té la différence de marche entre les rayons formant respectivement-'les ima- ges ordinaire et extraordinaire dans les régions (1), (2) et (3) et faire apparaître la teinte que l'on veut. Les teintes différentes des régions M' et M'E varieront également. Le seul aspect de la teinte permettra de chif- frer la différence de phase introduite par la variation d'épaisseur de l'ob- jet.
Il convient d'indiquer qu'on peut obtenir exactement les mêmes résultats, sans lame cristalline supplémentaire L3, en déplaçant la fente F dans le plan focal du condenseur et parallèlement aux franges à l'infini des lames L. Il est même possible d'utiliser simultanément une ou plusieurs fentes telles que F, situées dans le plan focal du condenseur, pour obtenir des effets variés dus à la superposition des teintes.
Si, dans le même disposait que celui représenté à la Fig. 2, on donne aux lames L1 et L une épaisseur suffisamment faible pour que le décalage, en largeur, des deux images dûes à la double réfraction par l'ens em-
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ble L soit très petit, on obtient, en A", une image du type de celle repré- sentée à la fil.. 5;, dans laquelle les deux images M'o et M'E sont à peine séparées Par suite de la présence de la lame L3, demi-onde pour le jaune, on obtient,comme dans l'exemple précédent, une teinte pourpre dans les ré- gions (1) et (2) de la fig. 5o Par contre, dans les régions (3) et (4), par suite du décalage, la différence de marche entre les rayons formant respec- tivementles images M'et M'E n'est plus ;
%/2 pour le jaune, et la teinte sensible vire. La teinte observée dans lesdites régions (3) et (4) donne cette fois la tangent de l'angle de phase dans ces régions. On conçoit que, si le décalage n'est pas trop grand, l'ensemble des courbes 0 et E moule l'image avec une précision suffisante pour avoir une bonne reproduction de l'objet.
Ainsi qu'il est indiqué à la figo 3, il est également possible de disposer l'ensemble L, le polariseur P et l'analyseur P' entre l'objet A et l'objectif O2 d'un microscope muni d'un simple oculaire O6 de type usuel.
Comme dans l'exemple précédent, le polariseur P et l'analyseur P' peuvent occuper des positions autres que celles représentées, le polariseur pouvant être placé avant l'objet, sur le trajet des rayons lumineux provenant de la fente F, et l'analyseur pouvant être placé n'importe où entre l'ensemble L et l'oeil de l'observateur.
Dans ce cas, pour que l'astigmatisme dû à la biréfringence ne soit pas gênant, il faut que l'épaisseur commune e des lames ne soit pas trop grande. Le tableau ci-dessous donne, pour différentes ouvertures numé- riques, les épaisseurs que l'on ne doit pas dépassera n sihu = 1,26 e # 0,05 mm.
0,90 0,1
0,45 0,4
0,28 1
Toutefois,la disposition représentée à la fig. 3 est cependant moins pratique que celle des Figso 1 et 2, car la construction d'un polaris- cope à lames très minces est très difficile.
L'appareil objet de l'invention peut être employé avec n'im- porte quel grossissement et il n'y a aucune obturation des faisceaux, donc aucune frange de diffraction parasiteo REVENDICATIONS.
1. Dispositif interférentiel pour l'observation des objets transparents, destiné à être utilisé en combinaison avec un microscope, ca- ractérisé en ce qu'il comporte, en ordre successif, un polariseur, un ense ble de deux lames cristallines taillées à 45 de l'axe optique du cristal dont elles proviennent et croisées, et un analyseur.