Elément optique à zones et utilisation de cet élément
La présente invention a pour objet un élément optique à zones et une utilisation de cet élément.
L'élément optique que comprend l'invention est destiné à être placé à l'entrée et à la sortie d'un appareil spectral et comprend deux séries de zones, les zones d'une des séries étant alternées à chaque fois avec une zone adjacente de l'autre série, une série de zones ayant un effet optique d'acheminement sur le flux de rayons incidents différent de celui de l'autre série, la surface totale d'une série de zones étant au moins approximativement égale à la surface totale de l'autre série de zones.
I1 est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie dans laquelle les zones sont limitées par des courbes ayant au plus une tangente parallèle à une direction de base, lesdites courbes étant en outre telles qu'une droite quelconque parallèle à la direction de base découpe sur des courbes successives des intervalles de distance égaux dont la grandeur varie, pour une telle droite se déplaçant parallèlement à elle-même, à partir d'une valeur initiale minimum d'une manière continue jusqu'à une valeur finale maximum de l'ordre de la largeur de l'élément comptée parallèlement à ladite direction, suivant une loi d'inverse proportionnalité en fonction de la distance de ladite droite à partir d'une droite de référence.
I1 a été constaté qu'un appareil de spectrométrie muni à l'entrée et à la sortie d'un tel élément optique à zones fournit un signal spectrométrique qui est très proche du signal théoriquement parfait ou même identique à ce dernier, c'est-à-dire que, comme un spectromètre à fente unique recevant un flux de rayonnement mono chromatique, le signal présente deux parties rectilignes à pente raide de part et d'autre du maximum correspondant à la longueur d'onde du rayonnement, puis ensuite est pratiquement confondu avec l'axe des abscisses, un appareil de spectrométrie muni de tels éléments optiques pouvant cependant présenter pour un même pouvoir de résolution une luminosité considérablement supérieure, pouvant être plusieurs centaines de fois plus grande, qu'un spectromètre à fente.
Un spectromètre muni d'éléments optiques selon l'invention fournit un signal spectrométrique dont le diagramme représentatif ne présente pas de maximums dans ses parties qui ne sont pas adjacentes à celle qui comprend le maximum correspondant à la longueur d'onde du rayonnement mono chromatique, avec certaines formes d'exécution de tels éléments, on ne trouve dans ladite dernière partie aucun maximum autre que le maximum principal.
Un appareil de spectrométrie muni d'un élément optique selon l'invention permet une analyse d'un rayonnement dans des conditions de sensibilité, d'exactitude et de finesse non atteintes jusqu'ici. I1 permet de distinguer l'énergie rayonnante d'une longueur d'onde quelconque, dans les limites d'emploi de l'appareil, de celle d'un rayonnement d'une autre longueur d'onde, même si dans le flux incident, cette dernière énergie a une valeur beaucoup plus grande que la première.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'élément objet de l'invention et des diagrammes explicatifs, et illustre, également à titre d'exemple, des utilisations de ces formes d'exécution:
La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil de spectrométrie utilisant une des formes d'exécution.
La fig. 2 est une vue de face d'un organe représenté à la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des diagrammes explicatifs.
La fig. 5 est un diagramme correspondant à la fig. 3.
La fig. 6 est une vue schématique d'une partie d'une première forme d'exécution.
La fig. 7 est une vue schématique de l'autre partie de cette forme d'exécution.
La fig. 8 est un diagramme explicatif.
Les fig. 9 à 17 sont des vues schématiques d'une partie de neuf autres formes d'exécution respectivement.
La fig. 18 illustre le traitement de la forme d'exécution représentée aux fig. 6 et 7.
La fig. 19 montre une bande issue par amputation latérale de cette forme d'exécution.
La fig. 20 montre une forme d'exécution comprenant des bandes telles que celle représentée à la fig. 19.
La fig. 21 montre une forme d'exécution composée de plusieurs éléments tels que celui représenté àlafig. 11.
Les fig. 22 et 23 sont des vues schématiques de deux autres formes d'exécution, respectivement.
La fig. 24 est une vue schématique de la première forme d'exécution comprenant les parties représentées aux fig. 6 et 7.
La fig. 25 montre une autre forme d'exécution composée de bandes.
La fig. 26 montre un dispositif constitué par juxtaposition des deux parties représentées aux fig.
6 et 7.
La fig. 27 montre un dispositif propre à être utilisé avec celui montré à la fig. 26.
La fig. 28 montre une variante du dispositif représenté à la fig. 26.
La fig. 29 montre une variante du dispositif représenté à la fig. 20.
La fig. 30 montre une variante du dispositif représenté à la fig. 29.
La fig. 31 est une vue schématique d'un autre appareil de spectrométrie.
La fig. 32 est une vue schématique d'une variante de l'appareil montré sur la fig. 31.
La fig. 33 est une vue schématique d'un autre appareil de spectrométrie.
La fig. 34 est une vue d'organes représentés àlafig. 31.
La fig. 35 est une vue d'une partie d'une autre forme d'exécution.
La fig. 36 est une vue schématique d'un autre appareil de spectrométrie.
La fig. 37 montre un chemin suivi par la lumière dans l'appareil représenté à la fig. 36.
La fig. 38 est une vue de face d'un organe que comprend l'appareil montré sur la fig. 36.
La fig. 39 est une vue schématique d'une partie d'une forme d'exécution représentée à la fig. 36.
La fig. 40 est une vue schématique de l'autre partie de cette forme d'exécution.
La fig. 41 est une vue schématique d'une variante de l'appareil représenté à la fig. 36.
La fig. 42 est une vue schématique d'un autre appareil de spectrométrie.
La fig. 43 est une vue schématique d'une partie d'une forme d'exécution représentée à la fig. 42, et dont les parties ont été écartées l'une de l'autre pour une meilleure représentation.
La fig. 44 est une vue schématique de l'autre partie de cette forme d'exécution.
La fig. 45 est une vue schématique d'un autre appareil de spectrométrie.
La fig. 46 est une vue schématique d'un montage propre à être utilisé à la sortie d'un tel appareil.
La fig. 47 est une variante correspondant à la fig. 46.
La fig. 48 est une vue de face d'un organe représenté à la fig. 47.
La fig. 49 est un diagramme fourni par un enregistreur monté à la suite d'un des appareils représentés.
La fig. 50 est un diagramme analogue à celui de la fig. 49 relatif à un autre appareil.
La fig. 51 est un diagramme analogue aux deux précédentes relatif à un autre appareil, et
la fig. 52 montre un dessin à partir duquel peuvent être constitués des organes constituant une forme d'exécution.
On se réfère d'abord à la fig. 1 qui montre, à titre d'exemple, un schéma d'organisation générale d'un appareil de spectrométrie comprenant un é1é ment optique plat à zones constitué par des organes d'entrée et de sortie. Le faisceau incident 20 qui, pour plus de commodité, est montré comme émanent d'une source S, tombe sur un disque 21, monté à rotation autour d'un axe 22, et qui est découpé de manière à présenter un certain nombre de branches 23 (fig. 2) séparées par des intervalles 24. Les branches 23 sont réfléchissantes et, au cours de la rotation du disque, le faisceau incident 20, successivement, ou bien traverse le disque par un intervalle 24, pour donner un faisceau 25, ou bien est réfléchi par une dent 23 pour donner un faisceau 26.
Les faisceaux 25 et 26 sont réfléchis par des miroirs concaves, respectivement 27 et 28, qui les dirigent suivant des faisceaux, 29 et 30 respectivement, vers un organe d'entrée 31, quelquefois référencé G ci-après.
L'organe d'entrée 31, dont la constitution sera précisée plus loin, comprend des parties réfléchissantes 32 tournées vers le miroir 27 et des parties transparentes 33. Les parties réfléchissantes 32 fournissent à partir du faisceau 29 une multiplicité de pinceaux 34 qui sont réfléchis, par un miroir concave 35, sur un système dispersif P, constitué par un réseau, lequel en fournit des pinceaux dispersés 36 qui, après une nouvelle réflexion sur le miroir 35, tombent sur l'organe de sortie 37, quelquefois appelé ci-après G', comprenant des parties transparentes 38 et des parties non transparentes 39, et dont la constitution sera précisée ci-après. Les pinceaux 40 ayant traversé l'organe de sortie 38 sont réfléchis par le miroir concave 41 sur le récepteur R.
Le faisceau 30 traverse les parties transparentes 33 de l'organe d'entrée 31, qui fournit ainsi des pinceaux 42 qui, après réflexion sur le miroir 35, tombent sur le système dispersif P, qui en fournit des pinceaux dispersés 43, lesquels, après nouvelle réflexion sur le miroir 35, tombent sur l'organe de sortie 37. Les pinceaux 44 qui traversent l'organe de sortie 37 sont réfléchis sur le miroir 41 et tombent sur le récepteur R.
On va maintenant préciser la constitution de l'organe d'entrée dans une forme d'exécution, et par conséquent de l'organe de sortie qui est superposé en coïncidence avec l'image de l'organe d'entrée fournie par l'appareil. L'organe d'entrée est constitué par un support plan comportant des zones appartenant à deux multiplicités différant entre elles par l'acheminement qu'elles imposent au flux de rayonnement incident: zones transparentes, zones opaques non réfléchissantes, zones réfléchissantes. La génération des courbes limites des zones s'effectue avantageusement de la manière suivante: on part d'une courbe 300 (fig. 3) ou directrice, dont les extrémités sont référencées 301 et 302 et d'une direction arbitrairement choisie 303, ou direction de base, non parallèle à une tangente en un point de la courbe 300 compris entre les extrémités 301 et 302.
On trace une droite de référence 304 parallèle à la direction 303 et à partir des divers points de la courbe 300, par exemple du point 305, on trace une droite 306 parallèle à la direction de base 303 et sur ladite droite on porte, d'un côté de la courbe 300 ou de part et d'autre de ladite courbe, une longueur d d'autant plus petite que la distance de la droite 306 à la droite de référence 304 est plus grande. En adoptant une loi d'inverse proportionnalité, la longueur à porter devient extrêmement grande pour une droite voisine de la droite de réfé rence.
Elle devient aussi petite qu'il est nécessaire pour une parallèle située à une distance déterminée de la droite de référence par un choix convenable de la loi répondant à la condition ci-dessus; ou bien réciproquement, pour une loi donnée, il existe une parallèle pour laquelle la longueur des segments est aussi petite que désiré.
Sur la droite 306, on obtient par exemple, de cette manière, les points 1, 2, 3, etc., à droite de la courbe 300 et éventuellement les points 1', 2', 3', etc., à gauche de la courbe 300. Sur la droite 307, plus proche de la droite 304 que la droite 306, on obtient les points 1, 2, 3, etc., et sur la portion de la droite 307 située à gauche de la courbe 300 pour l'observateur, les points 1', 2', 3', etc., la longueur des segments sur la droite 307 étant plus grande que la longueur des segments sur la droite 306.
Les courbes de séparation de zones adjacentes sont obtenues en joignant les points 1 des différentes droites 306, 307, etc., les points 2, les points 3, etc., et de l'autre côté de la courbe 300, en joignant les points 1' entre eux, les points 2', les points 3', etc.
On obtient ainsi des courbes A1, A2, A3, etc., à droite de la courbe 300, et des courbes A't, A'2,
A'3, etc., à gauche de ladite courbe. Les zones adjacentes ont des effets d'acheminement différents sur un flux de radiations qui tombent sur elles, ce qui a été évoqué sur la figure en mettant des hachures dans la partie limitée par exemple par la courbe 300 et la courbe AI, en laissant claire la surface limitée par la courbe AI et la courbe A2, en mettant des hachures dans la surface limitée par la courbe A2 et la courbe A3, etc., et de même de l'autre côté de la courbe 300.
Un organe d'entrée et de sortie est construit à partir d'un tel support plan et son contour est tel qu'il enferme d'une part une portion où des courbes successives sont très rapprochées suivant la direction 303, et d'autre part une portion où deux courbes successives sont très éloignées dans la même direction, en principe au moins une centaine de fois plus éloignées que dans ladite autre portion.
L'organe est conçu de telle façon que dans la portion où elles sont le plus rapprochées, c'est-à-dire une distance minimum comptée suivant la direction de base, deux courbes successives sont distantes l'une de l'autre d'une quantité inversement proportionnelle au pouvoir de résolution de l'appareil.
L'appareil comportant de tels organes a alors un pouvoir de résolution aussi grand qu'un appareil à fente d'entrée et à fente de sortie unique dont la largeur est égale à ladite distance minimum. Le contour de l'organe peut être un contour carré ou un contour rectangulaire, dont les côtés sont parallèles et perpendiculaires à la direction de base 303, ou bien un contour d'une autre forme, comme il sera vu plus loin.
Sur la fig. 4, on a, à titre d'exemple, montré un certain nombre de ces contours carrés ou rectangulaires référencés respectivement 308, 309, 310, 311, 312, les divers contours ayant été matérialisés par des traits de natures différentes, quelques courbes seulement ayant été représentées.
En tous les cas, le total des aires des zones d'une multiplicité et le total des aires des zones de l'autre multiplicité limitées par les courbes ainsi obtenues sont égaux, ou la petite inégalité, si elle existe, peut être facilement corrigée. On prévoit à cet effet une surface complémentaire de correction disposée suivant la direction 303, dont l'aire est égale à la différence des totaux, et qui est de même nature que celle des zones dont le total des aires est le plus petit.
On peut également, pour la construction, partir de la droite de référence et marquer sur ladite droite, de part et d'autre de la courbe directrice, des points équidistants, par exemple de l'intervalle minimum qu'on désire obtenir entre les courbes et ensuite marquer à partir des divers autres points de la courbe directrice, sur des droites parallèles à la droite de référence, pour chacune d'entre elles, des points équidistants, l'équidistance desdits points variant suivant une loi non linéaire en fonction de la distance de la droite qui les porte à la droite de référence et telle que sur la droite passant par l'autre extrémité de la courbe directrice, la distance entre les points est considérablement plus grande que la distance portée sur la droite de référence, par exemple de l'ordre de plusieurs centaines de fois.
On pourrait également, au lieu de partir, comme selon la fig. 3, d'une droite distante de la droite de référence, partir de la droite de référence elle-même, sur laquelle on porte, de part et d'autre de la courbe directrice, des distances relativement très grandes et ensuite à partir des divers autres points de la courbe directrice, porter sur chacune des droites parallèles à la droite de référence des distances qui varient en fonction de la distance de la droite de référence de manière à décroître d'une manière non linéaire et aboutir à l'autre extrémité du dispositif à la distance minimum requise.
On se réfère maintenant à la fig. 5. Dans cet exemple, on a choisi comme courbe directrice une courbe 200 à allure hyperbolique et on a choisi comme direction de base une direction asymptotique de ladite courbe 200 et la droite de référence Do est l'asymptote à ladite courbe parallèle à la direction de base. Pour construire les courbes qui seront les limites des zones de la première multiplicité et des zones de la seconde multiplicité d'un dispositif d'entrée ou de sortie, on part d'un point 201 de ladite courbe et, sur une droite D1 parallèle à ladite direction de base, figurée par la flèche f, on porte des segments égaux dont les extrémités sont référencées lî, 21, 3t, 41, etc.
On procède de même à partir des différents points de la courbe 200: à partir du point 202, on définit ainsi, par exemple, sur une droite 1)"située du même côté que D1 par rapport à Do, des points 12, 23, 33, 43, etc.
La longueur des segments portés sur les différentes droites D1, D3, etc., est différente et la variation de cette longueur est non linéaire et décroissante en fonction des distances de chacune des diverses droites D1, D3, etc., à la droite de référence D0. On joint ensuite les points de même indice, c'est-à-dire li, 1-, 1,, etc., suivant une courbe C1 ; les points 21, 2, etc., suivant une courbe C etc. Les zones des deux multiplicités sont limitées par ces courbes et par des bords parallèles, respectivement, à la direction des droites et à une direction transversale.
Deux zones adjacentes ont des effets d'acheminement différents sur les pinceaux qui tombent sur elles, comme symbolisé sur la figure par ce fait que les zones sont alternativement hachurées et non hachurées. Eventuellement, une surface corrective 313 est prévue pour réaliser la condition d'égalité du total des aires des zones de la première multiplicité et du total des aires des zones de la seconde multiplicité.
On se réfère maintenant aux fig. 6 et 7 relatives à un autre organe d'entrée ou de sortie. D'un point 0, choisi comme centre, sont issues deux droites perpendiculaires aa' et bb'. L'une des deux droites, bb' par exemple, est choisie comme direction de base. A partir d'un point c, choisi comme limite extrême de la grille de l'organe sur la droite a, on porte sur une droite 10, parallèle à bb', une distance qu'on choisit d'autant plus petite qu'on désire un pouvoir de résolution plus élevé. (En variante, la droite na' pourrait être oblique par rapport à la droite bb'.) On aboutit ainsi au point dl. On trace à partir du point dl une branche d'hyperbole équilatère B1 dont les asymptotes sont les droites a et b.
A partir du point do de la droite 10, dont la distance à dl est égale à celle entre d1 et c, on trace une branche d'hyperbole équilatère B3 dont les asymptotes sont également a et b, etc., et, de la même manière, on obtient les branches d'hyperboles B3, B. La zone Z1, entre la branche Bl et les asymptotes a et b, est laissée transparente ; la zone Z, entre les branches d'hyperboles B1 et Bas est rendue réfléchissante ; la zone Z;3, entre les branches d'hyperboles B3 et B,, est laissée transparente ;
la zone ZA, entre les branches d'hyperboles B, et Bo, est rendue réfléchissante, etc., ce qui est évoqué par les hachures montrées sur la figure. On procède de même pour la partie de la droite 10 de l'autre côté du point c, et on construit de la même façon des branches d'hyperboles B'1, B'q, B'3, etc., symétriques par rapport à la droite a des branches B1, B3, B;1, etc., et qui ont pour asymptotes a et b'.
La zone Z'1, entre B'1 et les asymptotes a et b', est rendue réfléchissante; la zone Z'i, entre les branches d'hyperboles B'l et B', est laissée transparente ; la zone Z';,, entre les branches d'hyperboles Bffi et B'oS est rendue réfléchissante, etc., ce qui est à nouveau évoqué par les hachures sur le dessin.
On procède de façon analogue à partir du point c' de la droite a', symétrique du point c par rapport au point O sur la droite 12 parallèle à la droite 10, et on obtient les branches d'hyperboles C1, C3, Ç4, symétriques des branches
B'1, Bffi,, 3 par rapport au point O, et les branches d'hyperboles C'1, C'-, C',, etc., symétriques des branches B1, B3, B3, etc., par rapport au point O, branches d'hyperboles qui déterminent, par leur intersection avec la droite 12, des intervalles égaux entre eux et à ceux déterminés sur la droite 10 par son intersection avec les branches d'hyperboles B1, Bw, B < , etc., B'1,
Bffi, B%, etc. La zone W1, entre la branche d'hyperbole C1 et les asymptotes a' et b, est rendue réfléchissante, etc. ; la zone W'l, entre la branche d'hyperboles C'1 et ses asymptotes a', b', est laissée transparente, etc. Dans cet exemple d'exécution, l'hyperbole B1 C'1 peut être considérée comme courbe directrice, une direction asymptotique comme direction de base, et l'asymptote parallèle comme droite de référence, les branches d'hyperboles équilatères découpant des segments égaux sur une droite quelconque à une asymptote.
Le support plan de l'organe d'entrée est placé transversalement au flux incident, avantageusement perpendiculaire ou faiblement incliné par rapport à l'axe optique. Le dispositif d'entrée est placé de façon que son centre géométrique soit sur ou voisin de l'axe optique. I1 peut être placé pour que sa direction de base soit orientée de façon quelconque par rapport à la direction d'étalement du spectre.
Dans l'exemple de la fig. 6, cet organe d'entrée peut, par exemple, être placé de façon que l'un des axes des branches d'hyperboles fasse un angle qui peut atteindre 45o avec la direction d'étalement du spectre et, dans ce cas (angle de 45O), le contour extérieur de l'organe sera, par exemple, un carré, si les axes sont perpendiculaires, dont cc' sera une diagonale.
Mais de meilleurs résultats sont obtenus si on place l'organe d'entrée de façon que la direction de base soit parallèle à la direction d'étalement du spectre. Dans le cas de la fig. 6, une asymptote est parallèle à la direction d'étalement du spectre, le contour extérieur de l'organe d'entrée est, par exemple, un carré, si les asymptotes sont perpendiculaires, dont cc' sera une médiane.
L'organe de sortie est superposé à l'image monochromatique à travers l'appareil de l'organe d'entrée, c'est-à-dire que ses courbes limitant les zones d'acheminement différent sont superposées aux images monochromatiques à travers l'appareil des courbes limites de zones de l'organe d'entrée, les natures, au point de vue acheminement, des zones de l'organe de sortie pouvant être différentes ou semblables à celles des zones de l'organe d'entrée avec les images desquelles elles sont superposées, les zones des deux multiplicités de l'organe de sortie étant de nature différente au point de vue acheminement.
Dans le cas de la fig. 7, l'organe de sortie G' est aussi constitué de manière analogue à l'organe d'entrée G de la fig. 6. Toutefois, les zones rendues réfléchissantes dans l'organe d'entrée peuvent, dans l'organe de sortie, être rendues opaques sans être réfléchissantes. C'est ainsi que la zone zl est transparente, la zone z. est opaque, etc. ; la zone wj est opaque, la zone w est transparente, etc. ; la zone z'l est opaque, la zone z' est transparente, etc. la zone w' > est transparente, la zone W'l est opaque, etc.
On prévoit par exemple une variante suivant laquelle l'organe d'entrée restant comme décrit cidessus, l'organe de sortie est construit de manière que les zones laissées transparentes comme montré sur la fig. 6 sont rendues opaques, les zones opaques devenant transparentes.
I1 se comprend d'ailleurs que le mode de construction qu'on a exposé ci-dessus n'est pas impératif et que d'autres modes de construction apparaissent au technicien pour obtenir une famille d'hyperboles.
Matériellement pour la réalisation de tels organes d'entrée, on peut avoir recours aux procédés de réduction photographique habituel dans la technique à partir d'un dessin à grande échelle. On peut, de cette manière, atteindre des intervalles entre deux hyperboles successives aussi étroits qu'il est nécessaire, de l'ordre du centième de millimètre dans les domaines où elles sont le plus rapprochées.
Un moyen commode de réaliser l'organe de sortie est de photographier à travers l'appareil l'organe d'entrée en lumière monochromatique. De cette façon, on a automatiquement la correction de toutes les aberrations qui peuvent être introduites par l'appareil et on a la certitude que l'organe de sortie peut être superposé à l'image de l'organe d'entrée fournie par l'appareil. La photographie est, bien entendu, conduite pour que les zones aient la qualité d'acheminement requise: opacité, transparence ou réflexion, suivant le cas.
Dans une utilisation sur un spectromètre, indiquée à titre d'exemple fig. 1, un organe d'entrée, par exemple celui représenté sur la fig. 6, est placé avec son centre O sur l'axe optique de l'appareil et son axe b, b' parallèle à la direction de base avantageusement dirigé dans la direction d'étalement du spectre ; (dans le cas des hyperboles équilatères et en raison de la double symétrie, ce pourrait être également l'axe a, a') ; l'organe de sortie correspondant (fig. 7), qui a été construit pour coïncider avec l'image mono chromatique de l'organe d'entrée fournie par l'appareil est de même placé de manière que son centre O' soit sur l'axe optique de l'appareil et son axe b, b' dirigé suivant la direction d'étalement du spectre, ou bien l'appareil est réglé pour qu'il en soit ainsi.
Dans cet exemple, l'organe d'entrée a ses zones alternativement transparentes et réfléchissantes et l'organe de sortie correspondant a ses zones alternativement transparentes et opaques non réfléchissantes.
A une position déterminée du système dispersif P correspond une longueur d'onde, ou longueur d'onde de réglage, pour laquelle l'image de l'organe d'entrée
G (ou 31) est exactement superposée à l'organe de sortie G' (ou 37), l'image de la zone transparente Z1 étant confondue avec la zone transparente z1 de l'organe de sortie et l'image de la zone réfléchissante Z2 étant confondue avec la zone opaque z2 de l'organe de sortie, etc.
De même, l'image de la zone réfléchissante Z'de l'organe d'entrée est confondue avec la zone opaque z'1 de l'organe de sortie, etc. ; l'image de la zone réfléchissante W1 de l'organe d'entrée est confondue avec la zone opaque w3 de l'organe de sortie, etc. ; l'image de la zone transparente W'l de l'organe d'entrée est confondue avec la zone transparente w'de l'organe de sortie, etc.
La fig. 8 montre en trait plein et avec dilatation des abscisses, pour la clarté de la représentation, l'allure d'une courbe représentative de la différence des quantités d'énergie véhiculée par les pinceaux 40 et 44 (fig. 1) lorsque la source de rayonnement est une source de longueur d'onde unique ou, ce qui revient au même, émet un flux sur une bande de longueur d'onde infiniment étroite, et lorsqu'on fait varier la position du système dispersif.
L'énergie maximum, représentée par l'ordonnée du point cc, est obtenue pour une position du système dispersif en laquelle l'image de l'organe d'entrée G, ou 31 (fig. 1), fournie par l'appareil est superposée avec l'organe de sortie; l'image de la zone Z1 (fig. 6) est superposée à la zone zl (fig. 7), l'image de la zone Z2 de l'organe d'entrée est superposée à la zone z2 de l'organe de sortie, etc.
Pour cette position du système dispersif, l'explication du fonctionnement fourni en référence aux fig. 1 et 2 se comprend comme suit: toute l'énergie rayonnante émanant de la source S et qui tombe (faisceau 30) sur les zones transparentes 33 de l'organe d'entrée, c'est-à-dire la moitié de l'énergie rayonnante totale reçue par l'organe d'entrée (en raison de l'égalité des totaux des aires des zones des deux multiplicités), traverse l'organe de sortie par ses zones transparentes 38 et est ainsi appliquée (faisceau 40) sur le récepteur R, tandis que l'énergie rayonnante tombant sur les surfaces réfléchissantes 32 de l'organe d'entrée est acheminée dans son intégralité vers les zones opaques 39 de l'organe de sortie, qui coïncident avec les images des zones réfléchissantes de l'organe d'entrée, de sorte qu'elle ne traverse pas l'organe de sortie et n'atteint pas le récepteur.
Lorsqu'on fait varier la position du système dispersif, en l'occurrence le réseau P, à partir de la position qu'on a définie ci-dessus, et qu'on peut appeler position de réglage, l'image de l'organe d'entrée ne se produit plus en superposition exacte avec l'organe de sortie. Au début, l'image de la zone Zl, au lieu de coïncider avec la zone z1 de l'organe de sortie, n'en recouvre qu'une partie et recouvre une partie d'une zone opaque, par exemple de la zone z2 dudit organe de sortie, adjacente à la zone zl et, également, à des parties de la zone z1 est superposée une partie d'une image qui n'est pas celle de la zone Zl, mais celle d'une zone réfléchissante adjacente à celle-ci, par exemple de la zone Z'1.
Ce décalage des images des zones de l'organe d'entrée par rapport aux zones de l'organe de sortie - avec lesquelles elles coïncident pour un système de dispersion à la position de réglage pour la longueur d'onde de réglage, comme indiqué plus haut - va en s'accentuant au fur et à mesure qu'on écarte de plus en plus le système dispersif de cette position de déréglage, l'image de Z3 pouvant aller jusqu'à reoeu- vrir des parties de z3, z et même, dans certains cas, à ne plus se former sur l'organe de sortie, mais à l'extérieur de cet organe, au-delà du côté 11' (fig. 7).
Ce décalage peut même devenir tel que l'image du côté 13 se forme sur lui', l'image de l'organe d'entrée étant alors entièrement à l'extérieur de l'organe de sortie, au-delà du côté 11,. On observe des décalages analogues en sens inverse, si on déplace le système dispersif en sens inverse à partir de la position de réglage.
Tandis que, dans la position de réglage, le signal tiré du récepteur, qui est la différence des énergies véhiculaires sur les multiplicités des pinceaux 40 et 44 correspond à toute l'énergie seule véhiculée sur les pinceaux 40, l'énergie véhiculée sur les pinceaux 44 étant alors nulle, la différence des énergies véhiculées par les pinceaux 40 et 44 (fig. 1) diminue d'abord à partir de ladite position pour les positions autres que la position de réglage, d'ailleurs très rapidement, cette diminution ayant lieu suivant une loi linéaire comme montré par la portion rectiligne a sur le diagramme de la fig. 8. Pour le point ss, la différence est nulle.
Elle devient ensuite négative, c'est-à-dire que l'énergie rayonnante transportée sur les pinceaux 44 est plus grande que celle qui est transportée sur les pinceaux 40, et cela jusqu'à un minimum montré en y. Puis, la rotation du réseau P étant poursuivie, la différence croît progressivement pour reprendre une valeur nulle au point 6, le diagramme, dans sa partie p y b ayant une allure sinusoïdale. La différence continue à croître jusqu'au point (p, qui est un maximum, à partir duquel elle décroît à nouveau, et la différence devient rapidement nulle, après une succession de variations, représentées par la courbe d'allure sinusoïdale mais d'amplitude rapidement décroissante montrée sur la fig. 8.
L'abscisse du point b est le double de celle du point p et les abscisses des points du diagramme d'ordonnée nulle sont régulièrement répartie, tous les points du diagramme tendant rapidement à se confondre avec l'axe des abscisses comme représenté. Le comportement de l'appareil est absolument symétrique si, à partir de la position de réglage, on déplace le système dispersif dans l'autre sens.
Dans le cas des organes selon les fig. 6 et 7, le premier maximum secondaire est négatif et de l'ordre de 17 O/o du maximum correspondant à la longueur d'onde de réglage et le maximum suivant est positif et de l'ordre de 12 o/o de celui correspondant à la longueur d'onde de réglage; le maximum négatif suivant est de l'ordre de 7 /e de l'ordonnée du point
P, le maximum positif suivant de l'ordre de 3 o/o de ladite ordonnée et la valeur de ces maximums successifs devient ensuite rapidement et pratiquement nulle et reste nulle pour toutes les autres orientations du système dispersif encore plus éloignées de la longueur d'onde de réglage.
Le pouvoir de résolution de l'appareil peut être considéré comme inversement proportionnel à la distance qui sépare p (fig. 8), abscisse pour laquelle le signal est maximum, et ss, pour lequel le signal prend pour la première fois la valeur nulle. I1 est egal à celui que présenterait un appareil à fente d'entrée unique de largeur égale au plus petit intervalle de transmission compté parallèlement à la direction d'étalement du spectre, c'est-à-dire à la distance c-dl (fig. 6).
La courbe selon la fig. 8, qui peut être fournie d'ailleurs directement par des moyens enregistreurs commandés à partir du récepteur, représente donc les valeurs de la différence des énergies transportées sur chacun des deux faisceaux émergents pour chaque position du système dispersif, positions qui peuvent être caractérisées par l'angle dont ce système dispersif a tourné à partir d'une position repère d'origine pour arriver à ces positions. Les valeurs de ces angles constituent les abscisses graduées en unités angulaires de chacune des ordonnées de la courbe.
Si l'on traite de façon analogue à celle qui vient d'être décrite ci-dessus un faisceau monochromatique dans une autre longueur d'onde, c'est pour une autre position angulaire du système dispersif, ou une autre abscisse, que l'image dans cette autre longueur d'onde du dispositif d'entrée viendra se former en coïncidence exacte avec le dispositif de sortie et qu'il lui correspondra le maximum principal représentant l'énergie transportée par ce second flux monochromatique et si cette énergie est égale à celle qui était transportée par le flux précédent de longueur d'onde différente, la courbe d'enregistrement de la différence des énergies transportées par le premier et le deuxième faisceau émergent de l'appareil, pour ce second flux, sera identique à la première,
mais aura subi une translation suivant l'axe des abscisses égale à la différence des abscisses en unité angulaire correspondant aux deux positions du système dispersif pour lesquelles, dans chacune des deux longueurs d'ondes, l'image du dispositif d'entrée vient se former en coïncidence exacte avec le dispositif de sortie.
Une telle deuxième courbe est figurée en pointillé sur la fig. 8.
Si l'énergie transportée par le deuxième flux monochromatique était plus grande ou plus petite que celle transportée par le premier, la courbe en pointillé de la fig. 8 (représentant la différence des énergies des deux faisceaux émergents pour ce deuxième flux) conserverait la même position par rapport à la première courbe en trait plein, mais les ordonnées de cette courbe en pointillé seraient multipliées par un coefficient d'augmentation ou de réduction en relation avec la valeur relative des énergies transportées par lesdits flux.
On conçoit aisément que si l'on réunit les deux flux dans un même faisceaux entrant dans l'appareil, pour chaque position du système dispersif, c'està-dire sur chaque abscisse en unité angulaire sur le diagramme, la différence des énergies transportées par chacun des deux faisceaux émergents de l'appareil sera représentée par la somme algébrique des ordonnées correspondantes de chacune des deux courbes obtenues pour les flux monochromatiques.
Il apparaît alors clairement que, pour qu'il n'y ait pas interaction d'une courbe sur l'autre, c'està-dire pour que la valeur de chaque maximum principal représentant l'énergie transportée sur chacune des deux longueurs d'ondes ne soit pas altérée, il faut que ces deux longueurs d'ondes diffèrent entre elles d'une quantité telle que, à la différence des abscisses angulaires pour lesquelles ont lieu ces maximums principaux, corresponde une translation suffisante pour que chaque maximum absolu se trouve dans la zone de l'autre courbe où les maximums secondaires sont pratiquement réduits à zéro.
L'écart minimum nécessaire pour respecter cette condition est en fait très faible; il est en effet égal à un très petit nombre de fois la longueur élémentaire pa, elle-même extrêmement petite, puisqu'en relation inverse avec le pouvoir séparateur de l'appa- reil, qui est très grand, et il suffit que deux longueurs d'ondes diffèrent très peu l'une de l'autre pour que l'énergie transportée par l'une n'ait aucune influence sur la mesure de l'énergie transportée par l'autre.
L'intervalle minimum entre deux longueur d'ondes compatibles avec l'indépendance de la mesure de l'énergie transportée par l'une vis-à-vis de l'énergie transportée par l'autre peut être ramené à des valeurs encore plus faibles grâce à une autre disposition exposée ci-après qui porte, non pas sur la disposition même des organes d'entrée (et par suite des organes de sortie) c'est-à-dire non pas sur la forme des courbes séparant les zones alternées de caractère d'acheminement différent constituant ces organes, mais sur le contour extérieur de ces organes ou sur la netteté des limites des zones alternées de ces organes.
On cherche donc à obtenir une exécution de l'organe d'entrée et de l'organe de sortie grâce auxquels les maximums secondaires, représentés par les ordonnées des points y, (p, etc., du diagramme de la fig. 8, sont notablement réduits par rapport à ceux qui sont fournis par un appareil comportant un organe d'entrée et un organe de sortie à contour carré comme décrit jusqu'ici.
Sur la fig. 9 qui montre la direction d'étalement du spectre, on a représenté schématiquement un organe d'entrée ou de sortie 150 obtenu à partir d'un organe d'entrée ou de sortie comme montré sur les fig. 6 et 7, qu'on a amputé en abattant les angles suivant les diagonales des quatre carrés définis et limités par les asymptotes, obtenant ainsi un organe d'entrée ou de sortie à configuration losangique, limité par les côtés 151, 152, 153 et 154, et qui peut être un carré si l'organe de départ est à contour carré.
Dans les organes d'entrée et de sortie dont le contour est montré sur la fig. 10, on a conservé des portions où les courbes sont très rapprochées.
Dans la forme d'exécution montrée sur la fig. 11, le contour d'un organe d'entrée et de sortie est limité par une courbe qui part d'un point 160 très proche de l'intersection 161 de l'asymptote 162 avec le côté 163 et qui, ayant une forme analogue à celle de la courbe en cloche de Gauss, est tangente au côté 164 en l'intersection 165 de ce côté avec l'autre asymptote 166, les autres parties 167, 168 et 169 du contour étant symétrique de la partie 170, qu'on vient de définir, soit par rapport à une asymptote, soit par rapport à l'autre, soit par rapport à leur intersection.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 13, les organes d'entrée et de sortie, qui dérivent encore de ceux montrés sur les fig. 6 et 7, sont obtenus à partir de ceux-ci par des amputations angulaires conduisant à un contour octogonal.
Avec les formes d'exécution qu'on vient de décrire, qui ont la même organisation que celle montrée sur les fig. 6 et 7, mais un contour différent, on obtient des amplitudes plus réduites pour les maximums secondaires et qui, dans chaque cas, devien nent négligeables à une distance plus faible de l'abscisse du maximum principal. Pour obtenir le même pouvoir de résolution qu'avec un organe non amputé, le réseau d'hyperboles doit être plus serré.
La fig. 49 est la reproduction d'un enregistre- ment fourni par un appareil spectrométrique dans lequel les organes d'entrée et de sortie sont du type montré sur les fig. 6 et 7 (ce qui est rappelé par la représentation schématique d'un tel organe ou gnlle en haut et à droite de l'enregistrement). La grille est un carré de 28 mm de côté. Chaque gnlle contient 400 branches d'hyperboles. A l'intersection avec les côtés du carré, les hyperboles voisines sont distantes de 0,045 mm.
L'enregistrement montre un premier maximum secondaire qui est d'environ 13 o/o du maximum principal. Le second maximum secondaire est de l'ordre de 6 O/o. Les maximums secondaires vont décroissant progressivement et, très rapidement, la courbe se confond pratiquement et reste confondue avec l'axe des abscisses.
La fig. 50 montre un enregistrement fourni par un tel appareil, mais dans lequel les grilles utilisées sont du type montré sur la fig. 10, c'est-à-dire résultent de la grille précédemment définie par des troncatures angulaires laissant subsister des portions d'hyperboles dans les zones où elles sont les plus serrées.
La longueur des segments subsistants est du sixième de celle du côté du carré, c'est-à-dire 4,5 mm environ. Le maximum principal est, bien entendu, inférieur à celui du maximum d'enregistrement selon la fig. 49. Le premier maximum secondaire a une valeur d'environ 2,5 o/o du maximum principal et les maximums secondaires suivants ont encore une valeur inférieure, l'enregistrement étant encore plus rapidement confondu avec l'axe des abscisses que pour la réalisation précédente.
Au point de vue pouvoir de résolution, l'appareil fournissant l'enregistrement selon la fig. 49 donne les mêmes résultats qu'un appareil à fente unique dont la largeur de fente est de 0,045 mm. Sa luminosité est 315 fois supérieure à celle dudit appareil à fente unique.
L'appareil ayant fourni l'enregistrement selon la fig. 50 donne au point de vue pouvoir de résolution les mêmes résultats qu'un appareil à fente unique dont la largeur est de 0,07 mm. Sa luminosité est de 80 /o de celle de l'appareil comportant des organes d'entrée et de sortie comme montré sur les fig. 6 et 7.
On se réfère maintenant à la fig. 51. L'enregistrement a été obtenu avec un appareil muni d'organes du type de celui montré sur la fig. 13, mais dans lequel la grille de sortie était une photographie imparfaite, légèrement floue, de la grille d'entrée. L'enregistrement ne montre pratiquement aucun maximum secondaire. La courbe enregistrée, après une descente très brusque à partir du maximum principal, se raccorde rapidement avec l'axe des abscisses. L'appareil est ainsi pratiquement parfait eu égard au résultat recherché.
I1 est à penser que ceci résulte du fait que le manque de netteté, provenant de la mise au point intentionnellement imparfaite lors de la photographie de l'organe d'entrée pour fournir l'organe de sortie, se fait davantage sentir pour les zones étroites que pour les zones larges et diminue la contribution des premiers dans le signal résultant. Cet effet s'ajoute à celui de la réduction du nombre de zones étroites obtenu par la troncature des organes.
On peut également appliquer cette dernière mesure à d'autres formes d'exécution que celle selon la fig. 13, en fait toutes les autres réalisations prévues, y compris celle des fig. 6 et 7.
Pour obtenir un résultat analogue, on peut utiliser une mise en oeuvre suivant laquelle, utilisant des organes d'entrée et de sortie avec des limites nettes entre les zones, l'image de l'organe d'entrée en superposition avec l'organe de sortie est rendue floue par une mise au point intentionnellement imparfaite.
La fig. 12 montre un organe d'entrée ou de sortie dans lequel les courbes limites des zones sont des branches d'hyperboles équilatères H1, H, etc., dont les demi-asymptotes sont A et B, le dispositif étant de préférence utilisé de manière qu'une demiasymptote soit parallèle à la direction de base, rendue parallèle à la direction d'étalement du spectre, schématisée par la flèche f. Les segments définis par les hyperboles H1 et H2 sur une droite quelconque D parallèle à la direction d'étalement du spectre sont égaux entre eux et égaux à la longueur du segment défini par l'intersection de l'hyperbole H1 et de l'asymptote B avec ladite droite D. Les bords de l'organe sont les demi-asymptotes A et B et des côtés parallèles auxdites demi-asymptotes, avantageusement de manière à former un carré.
La zone limitée par les demi-asymptotes A, B, l'hyperbole Hl et les deux autres côtés est, par exemple, une zone de non acheminement. A ce quadrant à dessins hyperboliques est alors associée une surface d'acheminement corrective 203 dont l'aire est égale à la différence des surfaces des zones de non-acheminement et des zones d'acheminement du quadrant.
La fig. 14 montre schématiquement un organe d'entrée ou de sortie comprenant un premier quadrant 204 à dessins hyperboliques comme sur la réalisation qu'on vient de décrire, auquel est juxtaposé un quadrant 205, symétrique par rapport à l'asymptote A, la zone 206 de ce dernier quadrant, limitée par ladite asymptote A et la demi-asymptote
B', appartenant à une multiplicité différente de celle à laquelle appartient la zone 207 du quadrant 204 limitée par ladite demi-asymptote A et l'autre demiasymptote B, le dispositif respectant ainsi la condition d'égalité des aires des zones des deux multiplicités sans nécessiter de surface corrective.
Dans la variante selon la fig. 15, l'organe comprend, accolés, un quadrant 204 tel que celui faisant partie du dispositif montré sur la fig. 12 et, de l'autre coté de la demi-asymptote B, un second quadrant 208 à disposition symétrique des courbes limites des zones, la zone 209 adjacente à la zone 207 du quadrant 204 étant, dans l'exécution représentée, une zone d'acheminement.
On se réfère maintenant à la fig. 16. Dans cette forme d'exécution, la demi-asymptote B n'est pas une limite de zones. A partir de l'hyperbole K1, considérée comme courbe directrice, on a porté sur une droite quelconque D, parallèle à la direction de base, un segment dl-d égal au double du segment el,,-dl, do étant l'intersection de ladite droite D avec la demi-asymptote B ; puis un segment c4-d3 égal au segment dry2, etc. ; il en est de même de l'autre côté, le segment dry', étant égal au segment dl-d2, le segment d'rdffi étant aussi égal au segment dl-d2, etc.
Dans cette forme de réalisation, les diverses branches d'hyperboles équilatères, limites des zones découpent aussi des segments égaux sur des droites perpendiculaires à la direction d'étalement du spectre, sauf pour le segment compris entre la branche d'hyperbole la plus proche de l'asymptote parallèle à la direction d'étalement du spectre et ladite asymptote.
Une surface d'acheminement corrective est prévue pour cette forme d'exécution.
La fig. 17 montre une forme d'exécution dérivée de celle montrée sur la fig. 12 par symétrie autour de l'asymptote A-A'; la zone 210, limitée par l'asymptote A-A' et les hyperboles KlK'l, appartient à une première multiplicité ; la zone symétrique 210', limitée par les branches d'hyperboles k,k', est une zone de l'autre multiplicité du dispositif; pour cette forme d'exécution, aucune surface corrective n'est nécessaire.
On va maintenant décrire des formes d'exécution d'organes d'entrée et de sortie par lesquelles sont minimisés les effets de déréglage qui peuvent affecter l'appareil, d'une manière accidentelle ou permanente, et qui font que l'image de l'organe d'entrée, fournie par la partie de l'appareil comprise entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie, est décalée perpendiculairement à la direction d'étalement du spectre par rapport à l'organe de sortie. Une telle forme d'exécution va d'abord être décrite pour l'exécution représentée sur les fig. 6 et 7 et reproduite sur la fig. 18.
L'influence d'un déréglage de positionnement est minimisée en construisant un organe d'entrée ou de sortie à partir, par exemple, de celui montré sur la fig. 18 par amputation suivant des droites 222 et 223, perpendiculaires à la direction d'étalement du spectre et symétriques par rapport à l'asymptote 219.
Pour des droites 222 et 223, qui sont découpées par deux hyperboles successives suivant des segments, dont l'un est montré en gh, qui sont n fois plus grands que les segments jl découpés sur les côtés, ou bords, 212 et 212' par deux hyperboles successives, la sensibilité à ce déréglage est diminuée de n fois. Un tel organe d'entrée ou de sortie est montré sur la fig. 19, et son pouvoir de résolution qui dépend de la longueur du segment tel que a,a, découpé sur le côté 211 ou 213 par deux hyperboles successives est le même que celui de l'organe d'entrée ou de sortie montré sur la fig. 18.
On peut envisager également une forme d'exécution d'un organe d'entrée ou de sortie dont la sensibilité à l'égard d'un déréglage de positionnement est diminuée, dans une proportion qui peut être considérable, par rapport à celle que présente à cet égard un organe d'entrée ou un organe de sortie comme montré sur la fig. 18, et qui ait cependant une forme carrée ou substantiellement carrée, une telle forme permettant d'utiliser une plus grande partie du champ de l'appareil qu'une forme rectangulaire allongée comme selon la fig. 19, et d'atteindre par conséquent une plus grande luminosité.
On peut à cet effet juxtaposer un certain nombre de bandes perpendiculaires à la direction d'étalement du spectre, résultant de l'amputation, comme défini ci-dessus, d'un organe d'entrée ou d'un organe de sortie comme selon la fig. 18 ou d'autres réalisations ci-dessus, des moyens étant prévus pour éviter les inconvénients de la présence, dans un organe d'entrée et/ou un organe de sortie, de portions se répétant identique ment par un déplacement suivant une direction parallèle à la direction d'étalement du spectre.
Selon une forme d'exécution préférée, un organe d'entrée ou de sortie substantiellement carré est obtenu en juxtaposant, par leurs grands côtés, un certain nombre de bandes comme la bande 230 limitée par les droites 222 et 223 et montrées sur la fig. 19, et en décalant les bandes les unes par rapport aux autres dans le sens perpendiculaire à la direction d'étalement du spectre.
L'expérience a montré qu'un décalage compris entre cinq et dix fois la longueur des segments découpés par les hyperboles successives sur un long côté d'une bande telle que 230 permet une analyse spectrométrique aussi satisfaisante qu'avec un dispositif comme selon la fig. 18, tout en étant moins sensible au déréglage.
Dans la forme d'exécution montrée sur la fig. 20, l'organe d'entrée ou de sortie résulte de la juxtaposition, accolées de trois bandes 230t, 2302, 2303, identiques et décalées en hauteur. Dans un exemple donné à titre non limitatif, l'organe était un carré de 30 millimètres de côté, les segments découpés par les hyperboles successives sur un côté marginal supérieur ou inférieur des bandes avaient une longueur de cinq centièmes de millimètre, les segments découpés sur les côtés marginaux verticaux 222 ou 223 par des hyperboles équilatères successives avaient une longueur de quinze centièmes de millimètre;le décalage en hauteur entre deux bandes successives était de soixante-quinze centièmes de millimètre; il peut avoir une valeur supérieure, de l'ordre de 1,5 mm, ou même plus.
Dans les réalisations pratiques, des amputations supplémentaires ont lieu suivant les horizontales 232 et 233 passant par les côtés horizontaux, respectivement le plus bas et le plus haut, des gradins supérieurs et des gradins inférieurs, pour obtenir un organe d'entrée ou de sortie à contour carré ou rectangulaire.
On se réfère maintenant à la fig. 21. Pour cette variante, on part d'un organe d'entrée ou de sortie comme montré sur la fig. 15. Cet organe est amputé suivant les lignes droites 234 et 235 parallèles à l'asymptote B et symétriques par rapport à celle-ci, de manière à délimiter une bande centrale 236. On juxtapose trois telles bandes 2361, 2362, 2363, et on les décale en hauteur, comme indiqué ci-dessus, des amputations suivant les droites 237 et 238, parallèles à la direction d'étalement du spectre, pouvant en outre être faites pour obtenir un organe à contour rectangulaire.
La fig. 22 est relative à une autre variante. Dans cette forme d'exécution, on part du même organe que montré sur la fig. 15 et les amputations ont lieu suivant des droites 239 et 240, perpendiculaires à la direction d'étalement du spectre, médianes entre l'asymptote commune B et les côtés 212 et 212', la partie centrale 241 (fig. 22) ainsi ménagée étant carrée.
On se réfère maintenant à la fig. 23, relative à une autre variante. Dans cette forme d'exécution, on part d'un quadrant, par exemple le quadrant 204, tel que montré sur la fig. 15, et on l'ampute par une droite 242 perpendiculaire à la direction d'étalement du spectre, distante de l'asymptote B d'une longueur telle qu'elle découpe sur les hyperboles successives des segments ayant une longueur qui soit un multiple prédéterminé de celle des segments qui sont découpés par les hyperboles successives sur le côté 212'. L'organe d'entrée ou de sortie est complété par une surface corrective 243, ayant la même largeur, comptée sur la direction d'étalement du spectre, que celle de l'organe d'entrée ou de sortie proprement dit et dont la hauteur confère à la surface une aire telle que celle rétablit l'égalité des aires des deux multiplicités de zones.
On peut utiliser d'autres moyens pour éviter la superposition en coïncidence de bandes constitutives d'un organe d'entrée ou de sortie par un déplacement parallèle à la direction d'étalement du spectre, par exemple on peut décaler angulairement les hyperboles d'une bande par rapport aux hyperboles d'une autre bande. Une telle réalisation fait l'objet des fig. 24 et 25. Sur la fig. 24, on a représenté à nouveau un organe d'entrée ou de sortie comme selon la fig. 18. Sur ledit organe on limite d'abord, par les droites 222 et 223 perpendiculaires à la direction d'étalement du spectre, une bande 230 analogue à celle utilisée pour les réalisations suivant les fig. 19 et 20.
Sur un second organe portant les mêmes hyperboles que celles montrées sur la fig. 18, à partir des points r et s d'intersection des droites 222 et 223 avec l'asymptote 218, on mène un premier couple de droites parallèles 250, 251, légèrement obliques par rapport aux droites 222 et 223, et sur un troisième organe, portant le même dessin, on mène, à partir des points r et s, deux autres droites parallèles 252 et 253, symétriques des droites 250 et 251 par rapport aux droites 222 et 223 respectivement. Les droites 250 et 251 délimitent une bande centrale 254 et les droites 252 et 253 délimitent une bande centrale 255.
L'organe d'entrée est alors construit en accolant à la bande centrale 230, d'un côté la bande 254, le côté 251 étant bord à bord avec le côté 223, et de l'autre côté la bande 255, le côté 252 étant bord à bord a pour l'antre moitié du dispositif de sortie, 261, une zone superposée avec l'image d'une zone d'entrée est de nature opposée à celle de ladite zone d'entrée; transparente, par exemple, lorsque la zone d'entrée correspondante est opaque et opaque lorsque la zone d'entrée est transparente.
Avec un appareil spectrométrique équipé d'un dispositif d'entrée et d'un dispositif de sortie comme on vient de le définir, un faisceau de radiations incidentes traversant le dispositif d'entrée est divisé en deux faisceaux partiels contenant chacun la moitié des énergies, quelle que soit leur longueur d'onde, véhiculées sur le faisceau incident; le faisceau partiel qui tombe sur la partie 260 du dispositif de sortie fournit à sa sortie une multiplicité de pinceaux qui transportent toute l'énergie transportée par ledit premier faisceau partiel sur la longueur d'onde de déréglage, c'est-à-dire le quart de l'énergie incidente sur ladite longueur d'onde, et au plus le huitième des énergies incidentes sur chacune de celles des longueurs d'ondes, autres que la longueur d'onde de réglage, qui émergent du dispositif de sortie;
au contraire, la multiplicité de pinceaux issus de la partie 261 du dispositif et provenant du second faisceau partiel de sortie ne contient aucune énergie sur la longueur d'onde de réglage et contient uniquement des énergies égales à celles transportées sur la première multiplicité sur chacune desdites autres longueurs d'ondes. Le signal spectre métrique est obtenu par confrontation des deux multiplicités de pinceaux issues respectivement de la partie 260 et de la partie 261.
Un tel montage est applicable à chaque fois qu'un dispositif d'entrée comprend deux parties identiques superposables l'une à l'autre par un déplacement perpendiculaire à la direction d'étalement du spectre et que le dispositif de sortie comprend deux parties en coïncidence, chacune à chacune, avec les images des deux parties du dispositif d'entrée que fournit l'appareil pour la longueur d'onde de réglage, avec, toutefois, pour une des deux parties du dispositif de sortie seulement, une interversion de la nature ou du rôle des zones par rapport à celles de l'image de la partie du dispositif d'entrée avec laquelle elle est superposée.
Sur la fig. 28, on a représenté un dispositif d'entrée ou de sortie analogue à celui de la fig. 26, mais dont les organes constitutifs ont été tronqués en leurs angles suivant des côtés 244, 245, 246, 247 pour l'un, et 244', 245', 246' et 247' pour l'autre, et cela en vue de diminuer l'amplitude des maximums
secondaires tels que montrés sur la fig. 8.
Une telle disposition peut être appliquée aux dif
férents dispositifs d'entrée ou de sortie visés ci-des
sus. Par exemple, à partir du dispositif montré sur
la fig. 16, on obtient, par des troncatures, le dispo
sitif dont le contour est montré sur la fig. 29.
Suivant une variante, les troncatures n'intéressent
que les angles de l'ensemble du dispositif et on
obtient alors un dispositif dont le contour est montré
sur la fig. 30.
On peut aussi obtenir des dispositifs comme on vient de les décrire, mais à partir d'un organe comme montré sur la fig. 17.
I1 se comprend que, sur les diverses figures, le nombre des courbes pour chacun des organes ou dispositifs est réduit considérablement par rapport à la réalité et cela dans un but de clarté de la représentation.
Afin de citer un exemple de la densité qui peut être donnée aux courbes définissant les zones alternées de caractères d'acheminement différents dans les organes à propriétés optiques constituant un élément, la fig. 52 représente une réduction photographique du tiers environ (pour qu'elle puisse être jointe à la présente description) d'un exemple de réseau d'hyperboles équilatères réalisé par un procédé graphique (mais toute autre méthode conviendrait), et à partir duquel les réalisations des organes comportant des hyperboles équilatères ont été réalisées par des procédés de réduction et de montage photo graphiques. C'est notamment, à partir de ce réseau à grande échelle d'hyperboles équilatères qu'ont été réalisés des organes suivant la fig. 6 et les fig. 10 et 13, dérivées comme il a été décrit précédemment, de la fig. 6.
C'est avec des organes tels que montrés sur les fig. 6, 10 et 13, qu'ont été réalisés les enregistrements tels que représentés fig. 49, 50 et 51.
L'organe selon la fig. 6 a été obtenu par une réduc- tion d'environ au 1/50 par rapport au réseau à grande échelle d'hyperboles équilatères.
On peut indiquer également que pour une rotation de 100 du système dispersif, de 300 à 400, la longueur d'onde de réglage passe de 30.000 à 37.520 angströms. Les enregistrements, dont une partie a été représentée à l'échelle grandeur sur les fig. 50 et 51, ont, en fait, une étendue de 60 mètres, à laquelle correspond le balayage en longueur d'onde mentionné ci-dessus.
On se réfère maintenant à la fig. 31, qui est une variante de l'appareil montré sur la fig. 1. Dans cette forme de réalisation, un miroir 50 projette le flux émanant d'une source S sur un organe d'entrée 51, constitué d'une façon analogue à ce qui a été décrit pour l'organe 31 (fig. 1), sous réserve, toutefois, que les zones qui ont été rendues réfléchissantes dans l'organe d'entrée 31 sont, pour l'organe 51, des zones de non-transmission. L'organe 51 fournit, du faisceau 52 tombant sur lui, une multiplicité de pinceaux 53 qui correspondent à ses zones de transmission et ces pinceaux sont réfléchis par un miroir concave 54 sur le système dispersif D constitué par un réseau.
Les pinceaux dispersés 55 fournis par le réseau sont projetés par le miroir 54 sur un organe de sortie 56, qui est coïncident avec l'image pour la longueur d'onde de réglage de l'organe d'entrée 51 à travers l'appareil, et qui est ainsi analogue à l'organe de sortie 37 de la réalisation suivant la fig. 1, sous réserve que les zones opaques dans l'organe de sortie 37 sont, pour l'organe de sortie 56, en outre rendues réfléchissantes. L'organe de sortie 56 distingue donc des pinceaux traversants 57 et des pinceaux réfléchis 58 qui, après réflexion sur des miroirs concaves, respectivement 59 et 60, tombent sur un disque tournant découpé 21 analogue à celui montré sur la fig. 2 ; les branches réfléchissantes 23 du disque 21 renvoient les pinceaux 58 suivant des pinceaux 61 sur un récepteur R et les intervalles 24 dudit disque laissent passer les pinceaux 57 vers ledit récepteur.
Cette forme de réalisation a un fonctionnement analogue à celle qui a été décrite en référence aux fig. 1 et 2.
On se réfère maintenant à la fig. 32, relative à une forme de réalisation identique à la précédente, sous la réserve que les pinceaux 57 tombent d'une façon permanente sur une moitié r' d'un récepteur différentiel R' et les pinceaux 58 tombent sur l'autre moitié r', dudit récepteur, le disque tournant 21 étant supprimé. Le récepteur différentiel R' fait ressortir directement la différence des énergies transportées sur les pinceaux 57 et 58 qui tombent sur lui.
Dans les variantes des appareils suivant les fig. 31 et 32, les zones qui, dans l'organe de sortie, sont superposées aux images des zones transparentes de l'organe d'entrée pour la longueur d'onde de réglage sont, non pas des zones transparentes, comme dans les réalisations précédemment décrites, mais des zones réfléchissantes, les zones non transparentes de l'organe d'entrée ayant, dans ce cas, des images avec lesquelles coïncident les zones transparentes de l'organe de sortie.
On se réfère maintenant aux fig. 33 à 35. Dans cette forme de réalisation, on dispose de deux grilles 62a et 62b, dont l'une est la complémentaire de l'autre, comme schématisé sur la fig. 34. Dans la grille 62a, la zone Z, est une zone transparente et la zone Z est une zone opaque, etc.; la zone W1' est une zone opaque et la zone W2 est une zone transparente, etc. Par contre, dans la grille 62ù, la zone Z,u est une zone opaque et la zone Z20 est une zone transparente, etc. ; la zone W,U est une zone transparente, la zone W20 est une zone opaque, etc.
Des moyens appropriés, schématisés en 64, sont propres à rendre opératoires, à l'égard du flux rayonnant émis par la source S, alternativement l'une et l'autre des deux grilles, par exemple en formant successivement une image de ces grilles au même endroit, comme montré en 65. Les pinceaux 66 et 67 traversant en succession alternative les deux grilles sont, après réflexion sur un miroir concave 68, appliqués sur le système dispersif P, qui fournit des pinceaux dispersés 69 et 70, lesquels sont projetés, à nouveau, par le miroir 68, sur la grille de sortie 71, qui est superposée, dans l'acception indiquée ci-dessus, à l'image fournie par l'appareil de l'une ou l'antre des grilles d'entrée 62a et 62b,
par exemple de la gnlle d'entrée 628. L'organe de sortie comporte ainsi une zone z1 transparente, à laquelle est adjacente une zone Z2 opaque, etc., une zone wt, opaque, à laquelle est adjacente une zone w2, transparente, etc. Les pinceaux 72 et 73 traversant en succession alternative l'organe de sortie 71 tombent sur le récepteur R. Le fonctionnement de cet appareil est analogue à celui des appareils précédemment décrits.
On se réfère maintenant aux fig. 36 à 38, relatives à un autre appareil. On place en regard de la source S un disque 74 (fig. 38), à découpures radiales, ménageant des branches équidistantes 75, en nombre impair, réfléchissantes, et monté à rotation autour d'un axe 76. De part et d'autre du disque 74 sont placées des grilles du type défini ci-dessus, à savoir une grille 77a (fig. 36) et une grille 77 (fig. 37) complémentaires l'une de l'autre. Ces grilles sont représentées schématiquement sur les fig. 39 et 40.
La grille 77a (fig. 39) comporte une zone Zla réfléchissante, une zone zaa opaque non réfléchissante ou transparente, etc., une zone W1fZ opaque ou transparente, une zone W2, réfléchissante, etc. ; une zone Z'1' opaque ou transparente, une zone Z'2a réfléchissante, etc.
Complémentairement, la grille 770 (fig. 40) comporte une zone Zlb transparente ou opaque non réfléchissante, une zone Z,b réfléchissante, etc,. une zone Wlb réfléchissante, une une zone W4b transparente ou opaque, etc. ; une zone Z',o réfléchissante, etc., une zone W', b réfléchissante, etc. Dudit faisceau 80, la grille 77a transmet des pinceaux réfléchis 81 (fig. 36) qui, après réflexion sur un miroir concave 82, sont dispersés suivant des pinceaux 83 par le système dispersif P, par exemple un réseau, lesdits pinceaux 83 tombant sur l'organe de sortie 84.
Ce dernier coïncide avec l'image, positive ou négative, de l'organe 77", c'està-dire que, dans un cas, ses zones réfléchissantes coïncident avec les images des zones réfléchissantes de l'organe 77a, tandis que, dans l'autre cas, elles coïncident avec les images des zones opaques non réfléchissantes ou transparentes de l'organe 77. Les parties 89 des pinceaux 85 qui sont réfléchies par l'organe de sortie 84 tombent sur le récepteur R.
Lorsque (fig. 37) au cours de la rotation du disque 74, le faisceau 79 fourni par la source S traverse l'intervalle entre deux branches 75, il tombe sur la grille 77b, dont les parties réfléchissantes fournissent des pinceaux 86, lesquels sont réfléchis par une branche 75 du disque 74 suivant des pinceaux 87 vers le miroir 82, puis vers le système dispersif P qui en fournit des pinceaux dispersés 88, lesquels, après une nouvelle réflexion sur le miroir 82, tombent sur l'organe de sortie 84, dont les parties réfléchissantes fournissent des pinceaux 89 projetés sur le récepteur R.
On se réfère maintenant à la fig. 41, qui vise une variante de la réalisation précédente. Dans cette variante, les parties opératoires de l'organe de sortie 90, au lieu d'être les parties réfléchissantes, comme dans la réalisation précédente, sont les parties transparentes. Les pinceaux 91, 91' traversant ledit organe de sortie 90 sont projetés sur le récepteur R.
On se réfère maintenant à la fig. 42. Dans cette forme de réalisation, on utilise un organe d'entrée 92 du type montré sur la fig. 43. Ledit organe comprend deux parties 93 et 94 symétriques dans leurs contours et leurs courbes limitant les zones, dont chacune peut être de forme carrée ou rectangulaire, comme représenté, et dont les bords en regard 95 et 96 sont adjacents ou très peu distants l'un de l'autre. Les parties 93 et 94 sont constituées par les moitiés supérieure et inférieure d'un organe d'entrée du type montré sur la fig. 6, la zone Z, de la partie supérieure 93 étant transparente et la zone Z2 opaque, etc., la zone W, de la moitié inférieure 94 étant opaque et la zone W2 transparente, etc.
Ce sont les zones transparentes de l'organe d'entrée qui sont opératoires, c'est-à-dire acheminantes et qui fournissent d'un faisceau d'entrée 97 des pinceaux 98 qui, après première réflexion sur un miroir concave 99, diffraction sur le réseau P constituant le système dispersif, et seconde réflexion sur ledit miroir 99, tombent sur l'organe de sortie 101. Ce dernier comprend deux parties 102 et 103. La partie 102 coïncide avec l'image de la moitié 93 fournie par l'appareil; sa zone z1 (fig. 44) est une zone opaque, sa zone z2 est une zone transparente, etc. Par contre, la partie 103 de l'organe de sortie 101 coïncide avec l'image complémentaire de la moitié 94 de l'organe d'entrée 92, c'est-à-dire que la zone w, est une zone opaque, la zone we est une zone transparente, etc.
Une partie des pinceaux dispersés 104 traverse la moitié supérieure (sur la figure) 102 de l'organe de sortie qui en fournit des pinceaux 105, lesquels sont, après réflexion sur un miroir concave 106 et sur un miroir concave 107, appliqués sur le récepteur R d'une manière alternative par traversée d'un disque à branches 109, par exemple du type montré sur la fig. 2. De l'autre partie des pinceaux 104, la moitié inférieure 103 de l'organe de sortie fournit des pinceaux 110 qui, après réflexion sur un miroir plan oblique 111 et un miroir concave 111', sont réfléchis par les branches 112 de l'organe 109 et sont appliqués alternativement sur le récepteur R.
On se réfère maintenant à la fig. 45. Dans cette forme de réalisation, qui peut s'appliquer à l'un quelconque des appareils qu'on a décrits jusqu'ici, le dispositif d'entrée 120 est constitué par un organe d'entrée 121, analogue à ceux définis ci-dessus, c'està-dire comprenant par exemple des zones de transmission et des zones de non-transmission limitées par des hyperboles, et le contour dudit organe est un carré dont les côtés sont référencés 122-125. Selon cette forme de réalisation, le dispositif d'entrée comprend, en outre, adjacente ou proche de l'organe 121, une fenêtre ou ouverture 126, rectangulaire, de surface égale au quart de celle du carré, par exemple grâce à ce fait que les grands côtés 127 et 128 du rectangle sont égaux au côté du carré tandis que les petits côtés 129 et 130 sont le quart du côté du carré.
Le dispositif de sortie 131 comprend un organe de sortie 132, qui coïncide avec l'image monochromatique, d'une manière complémentaire ou non, de l'organe 121 à travers l'appareil, ainsi qu'une fenêtre
133 qui coïncide avec l'image de la fenêtre 130 à travers l'appareil. Le signal spectrométrique est obtenu en confrontant le flux lumineux transmis par l'organe de sortie 132 et le flux lumineux transmis par la fenêtre 133.
Dans le cas où l'organe de sortie 132 comporte des parties transparentes et des parties réfléchissantes, un signal peut être obtenu par la confrontation du flux traversant la fenêtre 133, soit avec le flux traversant l'organe 132, soit avec le flux réfléchi par ledit organe.
Un appareil de spectrométrie conforme à cette réalisation, d'une grande simplicité de construction, est, toutes choses égales d'ailleurs, d'une luminosité moins grande que celle des autres réalisations, bien que considérablement supérieure encore à celle des appareils connus.
On se réfère maintenant à la fig. 46, qui est relative à un mode d'exploitation de la sélection de flux fournie par un organe de sortie G', qui reçoit les pinceaux dispersés 135, fournit de ceux-ci des pinceaux traversants 136 et des pinceaux réfléchis 137.
Lesdits pinceaux sont, après réflexion sur des miroirs 138 et 139, appliqués à tout instant respectivement sur des capteurs 140 et 141 dont les indications électriques sont appliquées à un dispositif électroniques 142, bien connu en soi, qui en fait la différence.
Dans la forme de réalisation suivant les fig. 47 et 48, on interpose sur la partie commune des pinceaux 136 et 137, obtenus comme dans la réalisation précédente, un disque rotatif du type de celui montré en 144, comprenant des parties transparentes ou vides 145 et des parties réfléchissantes 146. Les pinceaux 137 traversent le disque 144 par un intervalle 145 et sont appliqués sur un récepteur ou capteur 147. Les pinceaux 136 sont appliqués sur le capteur après réflexion sur une partie réfléchissante 146. Le capteur 147 reçoit donc successivement l'énergie véhiculée sur les pinceaux 137 et l'énergie véhiculée sur les pinceaux 136.
Du signal délivré par le capteur 147 est tiré, par des moyens appropriés connus, un signal égal à la différence de ces deux énergies, par exemple en plaçant à la suite du capteur un amplificateur réglé sur la fréquence de substitution d'une partie 146 à un intervalle 145.
Un appareil de spectrométrie tels que ceux décrits ci-dessus peut répondre aux desiderata les plus divers de la pratique. Sa luminosité, incomparablement plus élevée que celle d'un appareil classique à fente unique d'entrée et à fente unique de sortie, qui peut être plusieurs centaines, et même mille fois plus grande que celle de l'appareil classique, permet d'obtenir des performances supérieures. On peut, par rapport à un appareil à fente, accroître dans une proportion considérable l'une et/ou l'autre des qualités caractéristiques, à savoir le pouvoir de résolution, et/ou la précision, c'est-à-dire le rapport du signal au bruit , et/ou la vitesse de balayage, sans que l'amélioration de l'une des qualités se fasse au détriment des autres.
En tous les cas, pour l'une quelconque des formes de réalisation visées sur les fig. 9 à 13, ainsi que sur les fig. 20, 21, 25, 28, 29 et 30, on peut obtenir le contour, ou bien par découpage matériel de l'organe d'entrée et de l'organe de sortie, ou bien en disposant un cache de contour approprié.
Un cache peut être disposé en contact avec l'organe d'entrée et un cache en contact avec l'organe de sortie.
Au lieu de disposer un cache en contact avec l'organe d'entrée, un cache peut être placé dans un plan quelconque contenant une image de ce dernier et son contour sera celui de l'image que fournirait, du cache convenable qui serait placé dans le plan de l'organe d'entrée, la partie de l'appareil en amont dudit plan. Dans le cas où l'appareil comporte deux organes d'entrée et des moyens pour former une image commune de ces organes d'entrée, le cache peut être disposé dans le plan de l'image commune des deux organes d'entrée.
Quelle que soit la forme d'exécution de l'organe d'entrée et de l'organe de sortie de l'élément, la diminution des maximums secondaires des courbes du type de celles représentées sur la fig. 8, c'està dire par exemple représentatives de l'intensité du signal fourni par l'appareil éclairé par une lumière mono chromatique lorsqu'on fait varier la position du système dispersif (balayage en longueurs d'ondes), est rapide et non limitée, c'est-à-dire que les maximums secondaires tendent effectivement vers zéro, pour atteindre cette valeur et s'y maintenir, cette propriété étant avantageuse pour de nombreuses applications pratiques et permettant en fait d'étendre le domaine d'utilisation des appareils spectrométn- ques en général.