Appareil pour la mesure de très petites longueurs.
Pour effectuer la mesure de très petites longueurs, on a utilisé jusqu'à ce jour des interféromètres tels que ceux de Miehelson, Benoît-Fabrv-Perrot ou autres, qui sont des instruments essentiellement optiques ne comportant pas de dispositif de lecture permettant de lire directement la valeur mesurée.
L'optique de ces appareils connus comporte en particulier une source de lumière monoehromatique, un miroir mobile et une lunette d'observation. La méthode de mesure est basée sur la fait qu'en déplaçant le miroir mobile sur une distance égale à la longueur à mesurer, on voit défiler dans la lunette un certain nombre de franges d'inter fée ente sensiblement équidistantes, alternativement sombres et brillantes, chacune des franges brillantes, par exemple, prenant exactement la place de la précédente pour un déplacement du miroir égal à une demi-lon gueux d'onde des rayons lumineux émis par la source.
En comptant le nombre de franges qui défilent et en connaissant la longueur d'onde de la lumière mono chromatique utilisée, on peut calculer très exactement la valeur du déplacement du miroir mobile ou d'un support sur lequel il est fixé.
Cette méthode de mesure est lente et demande beaucoup d'attention de la part de l'observateur. En outre elle se prête mal à la mesure de très petites longueurs, inférieures à une demi-longueur d'onde par exemple. En effet, la définition optique des franges d'interférence est défectueuse, de sorte que la position exacte de ces franges est diffieile à repérer.
La présente invention concerne un appareil pour la mesure de très petites longueurs qui tend à remédier à ces inconvénients par le fait qu'il comporte en combinaison un interféromètre à miroir mobile et à franges parallèles, un dispositif de mesure et un dispositif photo-électrique de visée, ce dernier comprenant un réticule opaque soumis à un monvement d'oscillations entretenues et muni de fentes transparentes correspondant, au point de vue forme et position géométrique, aux franges brillantes de l'interféromètre, un objectif projetant sur le réticule les franges de l'interféromètre, une cellule photo-électrique captant les rayons lumineux traversant le réticule, un dispositif électronique transformant les courants émis par la cellule photo-électrique et consécutifs aux variations dn flux lumineux capté,
en impulsions de très faible durée, afin qu'à chaque coïnci dence des franges brillantes et des fentes se produisent au cours du mouvement d'oscillation du réticule, le flux lumineux des franges traversant ce réticule, impressionne la cellule photo-électrique qui commande, par l'intermédiaire du dispositif électronique, l'émission d'impulsions agissant sur le dispositif de mesure qui indique le rapport des temps écoulés entre les coïncidences successives se produisant an cours d'une période complète du mouvement d'oscillation du réticule, rapport qui est une fonction de l'amplitude du dé placement dn miroir mobile de l'interféromètre.
Le dessin annexé représente, schématique- ment et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est un schéma de l'appareil.
La fig. 2 montre la disposition des fentes transparentes du réticule et les franges d'interférence projetées sur le réticule opaque par un objectif.
L'appareil représenté au dessin comprend:
a) un interféromètre I;
b) un dispositif photo-électrique de visée Il;
c) un dispositif de mesure III.
L'interféromètre de type connu présente un dispositif d'éclairage monochromatique eom- prenant une source 1, un filtre la et un condensateur 2. Le faisceau de rayons monochromatiques parallèles frappe une surface semi-transparente 3 inclinée à 450 sur le fais ceau incident et formée par les faces en contact de deux prismes rectangles identiques 4 et 5, revêtues d'une couche semi-transparente.
Une partie A des rayons incidents traverse cette surface 3, rencontre un miroir orthogonal 6 qui réfléchit ces rayons en retour vers la surface 3. L'autre partie B des rayons incidents est déviée de 90o par la surface 3, puis est réfléehie de nouveau vers celle-ci par un miroir 7 qui forme par construction avec. le miroir 6, un angle de 900 + a très légèrement différent de 90".
Le miroir 7 est solidaire d'un support 8 qui est angulairement fixe mais déplaçable axialement. Ce support est guidé par deux guides 9 et 9a et porte par exemple à son extrémité extérieure un palpeur 10. Un mé- canisme de précision quelconque, non figuré, permet de déplacer le support 8 et le palpeur 10 axialement sur de très petites longueurs, à partir d'une position choisie comme origine. Cette petite longueur Al e. est représentée fortement agrandie sur le dessin pour plus de clarté.
Le dispositif photo-électrique de visée Il comprend un objectif 11 disposé dans l'axe optique O-O de l'interféromètre. Cet objectif 11 reprend les rayons réfléchis par les miroirs 6 et 7 et les projette sur un réticule 12 perpendiculaire à l'axe optique O-O.
Les chemins parcourus par les rayons correspondants des faisceaux A et B ne sont pas exactement de même longueur. En consé quenee, il se forme sur le réticule 12 muni de fentes 14, une série de franges d'interférence alternativement sombres et brillantes dont l'écartement et la rectitude sont fonction de divers facteurs tels que l'angle a, la planéité des miroirs et la longueur d'onde de la lumière utilisée. Dans la fig. 2 seules les franges brillantes sont indiquées en 13. Un déplacement quelconque d'amplitude l, même très petit, du palpeur 10 entraîne un décalage transversal proportionnel ds (fig. 2) des franges 13 sur le réticule 12.
La forme et la position géométrique des fentes 14 correspondent à la forme et à la position géométrique des franges 13.
Un électro-aimant i 5 alimenté par un réseau 19 de distribution de courant alternatif, actionne le réticule 12 dans un mouvement de va-et-vient périodique symétrique de part et d'autre de l'axe optique O-O. Dans une variante d'exécution, le réticule pourrait être actionné dans un tel mouvement d'oscil- lations entretenues par tout autre dispositif moteur de type connu.
Ce mouvement est exécuté dans un plan perpendiculaire à l'axe optique O-O, il est parallèle aux franges et son amplitude doit être légèrement inférieure à l'éeartement de deux franges.
La position respective des organes décrits est définie de manière que dans une position donnée choisie comme origine des déplacements du palpeur 10, le réticule soit situé dans sa position médiane et que ses fentes soient centrées sur l'axe optique O-O. Pour cette position médiane, la coïncidence des franges et des s fentes se produit lorsque l'élongation des oscillations est égale à O et les coïncidences successives des fentes et des franges se produisent à des intervalles de temps égaux. Par contre, pour toute autre position du miroir 7, consécutive à un déplacement du palpeur 10, la position des franges sur le réticule 12 est décalée par rapport à la position médiane des oscillations du réticule et les coïncidences des franges et des fentes se succèdent avec des intervalles de temps inégaux.
On peut admettre que cette inégalité des temps est proportionnelle au décalage des franges et, par conséquent, au déplacement du palpeur 10 par rapport à la position choisie comme origine des déplace- mentis.
Le flux lumineux des franges brillantes, passant à travers le réticule à chaque coïnci- dence des franges avec les fentes, est capté par une cellule photo-électrique 116. Les variations du courant émis par cette cellule et engendrées par les variations du flux lumineux capté, sont amplifiées et transformées en impulsions de très brèves durées ou instantanées par un dispositif électronique 17 et 18 de type connu alimenté par le réseau 19 et un redresseur 20. Un tel dispositif électronique est décrit par exemple dans le brevet suisse N" 2571310.
Le dispositif de mesure III comprend, d'une part, un commutateur électronique 21 du type faisant l'objet du brevet suisse
No 280542 commandé par les impulsions ins tantanées émises par le dispositif photoélectrique de visée II et, d'autre part, par un instrument de lecture 22 constitué par un ins triment de mesure à courant continu. Cet instrument de lecture, qui présente une grande inertie mécanique ou électrique, traduit l'inégalité des temps s'écoulant entre les impulsions instantanées émises au cours d'une période complète du mouvement d'oscillation du réticule 12, en mesure du déplacement du palpeur 10 par rapport à la position d'origine choisie.
Ainsi dans cet appareil la plus ou moins grande netteté des franges ne joue plus aucun rôle dans la définition exacte de leur position, puisque les variations des courants engendrés par les variations des flux captés par la cellule photo-électrique sont transformées, par le dispositif électronique, en impulsions instantanées qui sont émises toujours au même instant par rapport à la variation du courant, c'est-à-dire par rapport à la coïnci dence des franges 13 et des fentes 14. Il s'ensuit que l'appareil décrit permet de mesurer avec une très grande exactitude des déplacements d'amplitude même très petite et infé- rieure à la demi-longueur d'onde des rayons monochromatiques du dispositif d'éclairage de l'interféromètre I.
Une forme d'exécution d'un appareil selon l'invention a été décrite ici à titre d'exemple, mais il est clair que l'interféromètre décrit peut êfte remplacé par tout autre interféromètre de type connu. Il en est de même pour le dispositif photo-électrique de visée et le dispositif de mesure. Ce dernier peut, par exemple, comprendre, d'une part, une source lumineuse alimentée par les impulsions instantantes et, d'autre part, un dispositif strobos copique comprenant t une échelle et des repères rotatifs permettant de rendre visible les différences des temps s'écoulant entre les éclairs émis par la source lumineuse. Un tel dispositif de mesure étant décrit dans le brevet suisse N" 224987, il est inutile de le décrire en détail ici.
Le dispositif de mesure peut également comprendre un oscillographe alimenté par les impulsions instantanées. Un tel oscillographe peut, comme décrit dans le brevet suisse N" 281171, comporter un tube à rayons cathodiques dont le spot se déplaçant en syn chronisme avec le réticule, est influencé par les impulsions émises par le dispositif électronique.