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DISPOSITIF POUR COMPARER LES INTENSITES DE DEUX FAISCEAUX DE RAYONS.
La présente invention concerne un dispositif pour comparer les intensités de deux faisceaux de rayons, dans lequel ces faisceaux ou une par- tie proportionnelle de ces faisceaux sont alternativement regus sur un détec- teur qui, lorsque les intensités de ces faisceaux sont différentes, produit une énergie fluctuante, qui, après avoir été éventuellement amplifiée ou convertie, sert à commander des avertisseurs, indicateurs, enregistreurs ou régulateurs.
Dans plusieurs de ces dispositifs, l'énergie fluctuante produite par le détecteur est utilisée pour commander un servo-mécanisme, qui règle des organes de manière à supprimer la différence entre les intensités des faisceaux de rayons tombant sur le détecteur et à commander en même temps des avertisseurs, indicateurs, enregistreurs ou régulateurs.
L'énergie fluctuante produite peut être par exemple une tension électrique, un courant électrique ou une pression statique.
En principe, le rayonnement à comparer peut être un rayonnement électromagnétique quelconque ou un rayonnement corpusculaire. Dans la prati- que, le dispositif a une importance particulière pour la comparaison des intensités de rayons de lumière monochromatiques ou polyqhromatiques dans la région visible, infra-rouge ou ultraviolette ou des intensités de rayons X.
Les dispositifs en question peuvent être employés à plusieurs fins, par exemple, pour la mesure automatique de l'intensité d'une radiation, -en comparaison .d'une radiation standard. Sont particulièrement importants, clés appareils conçus pour la mesure des aptitudes de substances ou d'objets à absorber, disperser ou 'réfléchir une radiation. Le plus 'souvent, on part de.,deux faisceaux de rayons provenant, de la même source de radiation, un faisceau étant influencé par la substance ou l'objet dont il y a lieu de me-
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surer une propriété déterminée, tandis que l'autre est influencé de manière autant que possible correspondante par une substance ou un objet standard.
Comme exemple d'un dispositif de ce type, on peut mentionner une colorimètre.
Dans les instruments de ce type, les faisceaux de rayons sont conduits de manière aussi symétrique que possible à travers deux cuvettes, dont l'une est parcourue par un gaz ou un liquide, dont il y a lieu de mesurer-l'absorp- tion, et dont l'autre contient un gaz ou un liquide standard. Au lieu de la seconde cuvette avec son contenu, on peut employer aussi un autre absorbeur standard, par exemple, un filtre de verre. Les faisceaux de rayons sont con- centrés sur un détecteur.
L'irradiation périodiquement fluctuante du détecteur s'obtient le plus souvent dans ces dispositifs, en faisant tourner un disque derrière deux fenêtres, que traversent les faisceaux de rayons, ce disque étant muni de secteurs, qui interceptent tour à tour et périodiquement les faisceaux.
Dans la pratique, l'emploi d'intercepteurs de ce type présente beaucoup de difficultés. Si, en ce qui concerne la répartition de la radia- tion, les faisceaux de rayons ne sont pas axialement symétriques par rap- port à l'axe du disque tournant, si les lignes de séparation des secteurs du disque ne passent pas exactement par cet axe ou si l'axe du disque rota- tif n'est pas exactement centré et ajusté, le détecteur produit une énergie. fluctuante, par exemple un courant alternatif ou une tension alternative, même quand les faisceaux de rayons sont de même intensité. Il s'ensuite que le fonctionnement du dispositif devient douteux.
Dans des dispositifs, par exemple des colorimètres, dans les- quels une propriété d'une substance ou d'un objet est déterminée à l'aide d'une radiation, une erreur importante, causée par le fait que deux faisceaux de rayons ne présentent pas la même intensité, peut être annihilée, en emprun- tant les deux faisceaux de rayons à la même source de radiation. Pour éviter des erreurs causées par des irrégularités dans la brillance de la source de radiation ou des imperfections dans le détecteur, il importe que les deux faisceaux de rayons projettent la même partie de la surface de la source de radiation sur le même endroit du détecteur.
Ceci s'obtient en formant une image de ladite partie de la surface de la source de radiation sur le détec- teur à l'aide d'un système de projection et en constituant les deux faisceaux de rayons diaphragmant différentes parties du faisceau de rayons de projec- tion. Pour éviter l'emploi d'un système coûteux, il importe de produire les faisceaux de rayons le plus près l'un de l'autre. Ceci implique que les fe- nêtres, que traversent les deux faisceaux de rayons, sont de préférence dis- posées l'une à côté de l'autre. Dans les colorimètres, ceci présente encore l'avantage que les cuvettes dans lesquelles les rayons sont absorbés peuvent se trouver l'une tout près de l'autre, ce qui permet notamment de maintenir plus facilement la température constante dans les deux cuvettes.
En employant les intercepteurs susmentionnés, ces mesures ne sont pratiquement pas applicables, parce que l'axe du disque rotatif et, par con- séquent, le moteur ou la transmission venant du moteur doit se trouver entre les faisceaux de rayons.
Selon l'invention, on peut éviter ces difficultés ainsi que d'au- tres difficultés encore, en employant un nouveau type d'intercepteur de rayons.
Celui-ci se compose d'une plaque disposée derrière les fenêtres, qui sont pla- cées l'une à côté de l'autre,cette plaque étant constituée en une matière, qui ne permet pas, du moins en partie, le passage de la radiation employée.
Cette plaque est attachée à un organe ou peut être un élément d'un organe, qui peut exécuter un mouvement périodique, de fagon qu'il se forme une compo- sante de vibration parallèle à la ligne de jonction entre les centres de gra- vité géométriques des fenêtres. Un bon fonctionnement exige alors que, pendant la vibration périodique, la quantité de radiation d'un faisceau de rayons que la plaque a interceptée ou a admis à passer, pendant une fraction quelconque de la période de vibration, et la quantité de radiation de l'autre faisceau de rayons qu'elle a admis à passer ou interceptée simultanément soient propor- tionnées comme les quantités de radiation moyennes par unité de surface dans
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la section transversale des deux faisceaux.
Dans le cas où la répartition de laradiation dans les deux fais- ceaux est uniforme, cela veut dire que, dans chaque fraction de la période de vibration, la section transversale d'un faisceau, qui est découverte ou cou- verte, doit être proportionnelle -par exemple, doit être égale- à la section, qui.est simultanément couverte ou déc@uverte, de l'autre faisceau.
Si la radiation n'est pas uniformément répartie, la section trans- versale d'un ou des deux faisceaux peu être modifiée, à l'aide d'un masque, de façon telle que le rapport des quantités de radiation qui, par fraction de la période de vibration, d'une part, sont admises à passer ou interceptées et, d'autre part, sont interceptées respectivement admises à passer, devient constant ou approximativement constant.
La forme, la grandeur et la position mutuelle des fenêtres et de la plaque sont, de préférence, choisies de façon que, pendant le mouvement périodique, chaque faisceau de rayons nest jamais totalement intercepté ou totalement admis à passer.
Le détecteur reçoit alors une radiation constante provenant des parties des faisceaux de rayons qui ne sont jamais interceptées par la plaque.
A cette radiation ont été superposées deux radiations périodiquement fluctuan- tes provenant des parties des deux faisceaux de rayons que la plaque inter- cepte ou admis à passer alternativement. Ces deux radiations, dont l'intensi- té varie périodiquement, sont toujours déphasées de 180 . L'énergie fluctuan- te produite par le détecteur est, par conséquent, proportionnelle à la diffé- rence d'intensité des deux radiations.
Un avantage important de cette construction réside dans le fait que la répartition de la radiation dans les deux faisceaux étant pratiquement uniforme, on n'a pas besoin d'ajuster la plaque.
Selon l'invention, le mouvement périodique est partagé à la pla- que en utilisant la propriété qu'a un conducteur de courant ou un faisceau de conducteurs de courant en parallèle, suspendu entre les pièces polaires d'un aimant, de vibrer, quand ce conducteur ou ce faisceau de conducteurs est parcouru par un courant alternatif.
La fréquence fondamentale du mouvement correspond alors à la fré- quence du courant alternatif, à laquelle des harmoniques sont éventuellement superposées.
De préférence, la suspension de la plaque ou de l'organe oscillant, dont la plaque est un élément, est telle que la fréquence de résonance du sys- tème dévie tellement de la fréquence du courant alternatif amené, que des pe- tits dérangements, par exemple, l'adhérence de petites poussières, ne peuvent pas occasionner de phénomènes de résonance, lesquels phénomènes impliqueraient que le mouvement de la plaque ne remplirait plus les conditions susdécrites.
La plaque est reliée, de préférence, à deux conducteurs de courant en parallèle, chacun de ces conducteurs étant disposé entre les pièces polai- res d'un aimant. Pour les deux conducteurs, le rapport entre la direction du courant et celle des lignes de force magnétiques doit être choisi de façon que les conducteurs, une fois alimentés en courant, rencontrent en même' temps u- ne force dans la même direction. Le cas échéant, la plaque peut servir elle- même d'élément conducteur de courant.
Par conséquent, l'invention concerne un dispositif du type susmen- tionné et se caractérise par le fait que, comme intercepteur périodique des deux faisceaux de rayons, on emploie une plaque ne permettant pas, du moins partiellement, le passage de la radiation, cette plaque étant reliée à un or- gane ou constituant un élément d'un organe qui, sous l'influence d'un courant alternatif, peut vibrer à la fréquence du courant alternatif comme fréquence fondamentale et ayant une composante de vibration parallèle à la ligne de jonction des cendres de gravité géométriques des sections des faisceaux, de manière telle que, pendant chaque fraction de la période de vibration, la plaque intercepte ou admis à passer une quantité de radiation d'un faim
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de rayons,
qui est dans un rapport constant avec la quantité de radiation ad- mise à passer ou interceptée, en même temps, par la plaque de l'autre faisceau de rayons.
De plus,l'invention concerne des formes d'exécution particulières de ce dispositif, telles que décrites ci-dessus et ci-après.
A l'aide des exemples de réalisation reproduits schématiquement dans les figures 1-4, l'invention sera expliquée ci-après.
La figure 1 est une coupe horizontale d'un dispositif selon l'in- vention, équipé de manière à fonctionner comme colorimètre automatique.
La figure 2 est une coupe transversale du dispositif selon la ligne A-A de la figure l, et
Les figures 3 et 4 représentent un autre exemple de réalisation d'un intercepteur de rayons selon l'invention.
Dans les figures 1 et 2, la notation de référence 1 désigne une source de lumière qui, au moyen du système de lentilles 2, forme une image très nette sur la cellule photo-électrique 3. La radiation éventuellement non désirée de la source de lumière est absorbée par le filtre 4 et par la cellule 5 remplié d'eau courante. Dans le faisceau de rayons, on a placé un écran 6, dans lequel on a ménagé deux fenêtres rectangulaires identiques 7 et 8. Derrière ces fenêtres, on a suspendu la plaque métallique rectangulaire 9, au moyen de bandes 10, à deux fils conducteurs 11 et 12, qui sont faible- ment tendus et passent entre les pièces polaires 13 et 14, respectivement 15 et 16, les deux aimants permanents 17 respectivement 18.
En ce qui concerne l'amplitude de l'oscillation, les dimensions de la plaque 9 sont choisies de manière telle que chacune des deux fenêtres ne soit jamais totalement couverte ou totalement non couverte.
Les deux fils conducteurs de suspension 11 et 12, constitués, par exemple, de fils de suspension pour galvanomètres, sont reliés d'un côté au moyen d'un conducteur et de l'autre côté sont reliés à une source de courant alternatif. Les aimants 17 et 18 sont orientés l'un par rapport à l'autre, de manière telle que les lignes de force entre les pièces polaires soient op- posées l'une à l'autre. Ceci implique que, les fils conducteurs étant raccor- dés à une source de courant alternatif, les deux fils et, par conséquent, la plaque 9 ont, à tout moment, la même direction de mouvement. On a veillé à ce que la fréquence de résonance du système constitué par la plaque et les fils conducteurs soit considérablement inférieure à la fréquence du courant alter- natif.
Derrière cet interrupteur de lumière, on a disposé les cuvettes 19 et 20, qui sont entourées d'une enveloppe conductrice de chaleur 21. Une cuvette est remplie de gaz ou de la solution, dont il faut mesurer l'absorp- tion, ou bien la cuvette est parcourue par ce gaz ou par cette solution, l'au- tre étant remplie d'un gaz ou d'une solution standard. Dans ce dispositif, la comparaison de l'intensité des faisceaux de rayons s'effectue, en polarisant les deux faisceaux de rayons à peu près perpendiculairement l'un par rapport à l'autre, puis en équilibrant leurs intensités, au moyen d'un analyseur qui est mis en rotation par un servomécanisme commandé par le détecteur.
A cet effet, deux plaques de polaroïde 22 et 23 collées ensemble sont disposées derrière les cuvettes et reliées à l'enveloppe 21, tandis qu'el- les sont orientées l'une par rapport à l'autre de façon que les plans de vi- bration de la lumière polarisée, qui a pu passer, soient à peu près perpendi- culaires l'un à l'autre. Ensuite, les faisceaux de lumière, qui ont pu passer, sont partiellement absorbés par la plaque de polaroide 24 disposée dans la monture rotative 25. La monture peut toujours être amenée par rotation dans une position à laquelle les intensités des faisceaux de rayons transmis sont égales l'une à l'autre. Les faisceaux sont retenus sur la cellule photoélec- trique 3.
Si les intensités des deux faisceaux de rayons ne sont pas égales, il est induit, dans la cellule photoélectrique 3, un courant alternatif, qui est amené à la phase 29 du servomoteur biphasé 28, après avoir passé par un
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filtre 26 pour enlever les harmoniques éventuelles et après avoir été ampli- fié dans l'amplificateur 27. L'autre phase 30 est excitée directement par'la même source de courant alternatif, qui engendre l'oscillation de l'intercep- ' teur 9.
La monture 25 est mise en rotation, par le moteur, par l'intermédiaire de Isolément de transmission 31, jusqu'à ce que les intensités des deux fais- ceaux soient égales, de sorte que le moteur s'arrête. A l'élément de trans- mission 31, on a relié un indicateur et un enregistreur non représentés sur les dessins,
Au lieu de la cellule photoélectrique 3, qui transforme la radia- tion reçue en un courant électrique, on peut utiliser d'autres types de dé- tecteurs, sans sortir du cadre de la présente invention. Au lieu du mécanis- me pour réduire les faisceaux, lequel mécanisme se compose des plaques de polaroide 22 et 23 et de la plaque de polaroïde 24 disposée dans la monture rotative 25, on peut utiliser d'autres mécanismes de réduction.
Ainsi, sur le trajet d'un. des faisceaux, on peut placer un diaphragme, qui peut inter- cepter ce faisceau de rayons dans la direction perpendiculaire à la direction de la propagation, ce diaphragme étant commandé par le servomoteur 28.
Les figures 3 et 4 représentent une autre forme d'exécution d'un intercepteur de radiation selon l'invention. La figure 3 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 4; la figure 4 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 3. Le cadre 36 est relié à deux bandes 37 et 38, dont la forme et la position sont telles que ces bandes peuvent facilement osciller. Dans le cadre 36, on a disposé la plaque 39, qui sert d9intercepteur pour les faisceaux de rayons de densité uniforme sortant par les fenêtres 40 et 41. Dans le cadre 36, on a monté deux bobines 42 et 42', dont les spires se trouvent dans le plan du cadre 36, alors que, dans les deux bobines, les spires sont enroulées dans la même direction.
Les longs côtés correspondants de ces bobines se trou- vent entre les pièces polaires de deux aimants 43 et 44 respectivement, mon- tés l'un par rapport à l'autre de fagon que les lignes de force entre les piè- ces polaires soient opposées l'une à l'autre. Les bobines 42 et 42' sont ac- tionnées par du courant alternatif, qui est amené par les bandes 37 et 38 et les conducteurs 45,46 et 47.
Il est clair qu'on peut effectuer plusieurs modifications aux in- tercepteurs représentés, sans sortir du cadre de la présente invention. Even- tuellement, les aimants permanents peuvent être des électroaimants. Au lieu du système d'oscillation à deux aimants,.on peut utiliser des systèmes d'os- cillation à un aimant. Le cas échéant, l'intercepteur peut être disposé dans le vide.
REVENDICATIONS.
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