Brevet FR2029354A1 — publié le 19701023

la présente invention concerne les procédés et dispositifs permettant d'effeo-tuer la mesure du coefficient de dilatation et du coefficient thermique de l'indice optique des solides et notamment des cristaux. On connait beaucoup de procédés pour mesurer le coefficient de dilatation des 5 corps solides notamment le procédé par mesure interférentielle : ce procédé consiste à réaliser une cavité PEROT-FABRY en plaçant deux miroirs sur les faces extrêmes d'un échantillon du corps étudié se présentant sous la forme d'un cylindre ayant une percée axiale et à éclairer cette cavité avec une lumière sensiblement monochromique parallèlement à l'axe de l'échantillon. La mesure des franges qui 10 défilent en un point lorsque l'écnantillon est soumis à une variation de température At, permet de déduire la variationAl de la longueur initiale L de l'échantillon, le coefficient de dilatation K du corps étant donné par la formulé K = L. ~ 2ST" Un exemple de dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé connu 15 est illustré par la figure 1 du dessin annexé. Selon le procédé connu on fait subir à l'échantillon une variation de tempe— ratureAt en le plaçant dans un four qui comprend des moyens de chauffage associés à un dispositif de régulation de température. les fours utilisés jusqu'à présent présentent deux inconvénients majeurs s 20 - il est difficile d'amener, l'ensemble du four et de l'échantillon à une température d'équilibre et très long si l'enceinte est placée sous vide, - il est presque impossible de maintenir cette température à une valeur constante* Pour mesurer le coefficient thermique de l'indice optique n d'un échantillon 25 transparent. On étudie comme précédemment le déplacement des franges d'interférences produites lorsque le faisceau traverse la cavité PEROT-FABRY au niveau de la paroi de l'échantillon. On mesure dans ce cas la variation /\(nL) qui est égale à ™ At. + T.An. Al étant connue par la mesure précédente, on en déduit immédiatement, connaissant l et n, la valeur deAn. 30 La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. La présente invention a pour objet un" procédé de mesure interférentielle du coefficient de dilatation et du coefficient thermique de l'indice optique d'un échantillon solide sous la forme d'un cylindre creux comportant sur ces faces extrêmes deux miroirs semi-réfléchissants formant une cavité PEROT-FABRY caractérisé 35 par le fait qu'il consiste à chauffer ledit échantillon par contact thermique de la paroi latérale avec les parois intérieures du four. Ce procédé permet notamment d'avoir une montée en température et ensuite une stabilisation de cette température beaucoup plus rapide et d'avoir une régulation beaucoup plus précise. 69 00965 2 2029354 i La présente invention a aussi pour objet un four permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus remarquable notamment par le fait qu'il est constitué de deux demi-coquilles comportant des éléments de chauffage, appliquées l'une contre l'autre par des moyens élastiques agissant perpendiculairement à 5 l'axe des deux demi-coquilles définissant ainsi un logement cylindrique ouvert à ces deux extrémités. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel : 10 - La figure 1 représente schématiquement un dispositif connu permettant de mettre en oeuvre le procédé de mesure du coefficient de dilatation des solides. - Les figures 2 et 3, représentent respectivement en coupe axiale et transversale un dispositif selon l'invention. Le dispositif illustré très schématiquement sur la figure 1 représente un : 15 four 1 dans lequel est placé un échantillon 2 réalisé dans le corps dont on veut mesurer le coefficient de dilatation. Le four 1 comporte des parois isolantes dans lesquelles sont réalisées deux fenêtres transparentes 3 et 4. Sur l'axe défini par ces deux fenêtres on réalise une cavité PEROT-FABRY avec les deux miroirs semi-transparents 5 et 6, entre les-20 quels est disposé l'échantillon 2. (Les surfaces réfléchissantes des miroirs étant en contact avec l'échantillon). L'échantillon 2 est usiné de façon à former un cylindre creux servant de support aux miroirs 5 et 6, qui s'appuient sur des picots 7 disposés sur les faces teiminales de l'échantillon 2, ces picots étant usinés de façon que leurs extré-25 mités définissent deux plans rigoureusement parallèles. Dans le cas de la figure, le miroir 5 est disposé dans le fond du four 1, l'échantillon 2 est posé-sur ce miroir 5 et sert de support au miroir 6. Un faisceau lumineux 8 centré sur l'axe de l'échantillon cylindrique 2, éclaire la cavité PEROT-FABRY définie par les miroirs 5 et 6. 30 Une lunette 9, placée sur le faisceau émergent de la cavité, permet d'obser ver des franges d'interférence sous la forme d'anneaux alternativement clairs et foncés. Lorsqu'une variation de température;Aï est appliquée à l'échantillon 2, ce dernier subit une dilatation qui produit un défilement de franges d'interférence, 35 par déplaçaient des miroirs 5 et 6. Le nombre de franges qui défilent en un point fixe permet de calculer la variation de longueur A L de l'échantillon 2. Pour effectuer ces mesures avec une très grande précision on est obligé de maintenir le four successivement à deux températures constantes d'équilibres To et T telles que T1 - To = /S.T. 40 Le dispositif illustré par la figure 1 ne permet pas l'obtention d'une régu 69 00965 3 2029354 lation de température suffisamment précise et l'obtention rapide de l'équilibre thermique de l'ensemble formé par le four 1 et l'échantillon 2. Bar contre le four illustré sur les figures 2 et 3 permet de pallier ces inconvénients. Le four 10 des figures 2 et 3 est constitué de deux demi-coquilles 11 et 12 accolées l'une à l'autre pour définir un logement cylinlrique 13 à section droite carrée ouvert à ses deux extrémités. Des moyens de rappel, représentés sur la figure à titre d'exemple par deux ressorts hélicoïdaux, 14 appliquent les demi-coquilles l'une contre l'autre. Chaque demi-coquille comporte des éléments de chauffage non représentés sur les figures. Un ergot 16 usiné dans une demi-coquille coopère assez librement avec une partie en creux 16, réalisée dans l'autre demi-coquille. Cet ergot sert de support et de guide pour le positionnement face à face de ces deux demi-coquilles. Selon l'invention, l'échantillon 15 est taillé de façon que les dimensions de sa section droite soient sensiblement les mêmes que celles de la section droite •' du logement 13 de façon à mettre en contact intime les parois latérales de ce logement avec celles de l'échantillon. L'échantillon comporte deux miroirs 17 et 18 pour former comme précédemment une cavité PEROT-FABRY. Ces miroirs sont fixés sur les faces extrêmes de l'échantillon 15 par exemple par collage. De même pour pointer les franges qui défilent en un point fixe, on utilise un» lunette 19 qui reçoit les faisceaux 20 qui ont traversé la cavité PEROT-FABRY définie ci-dessus. Le four selon l'invention permet de réaliser un contact thermique avec les parois d'un échantillon convenablement taillé. Les pièces 11 et 12 du four et l'échantillon étant en contact, réalisent un ensemble qui possède une grande inertie thermique ce qui permet de rendre non nécessaire l'utilisation de dispositifs de régulation thermique et même supprimer les fenêtres telles que 3 et 4» Le contact direct entre les parois du four et celles de l'échantillon permettent en outre d'obtenir une mise ai température rapide. Avec les parois du four en cuivre ou argent par exemple on obtient une montée en température avec un gain de temps appréciable (ce temps peut être cinq ou six fois inférieur au temps obtenu avec un four normal) ainsi qu'une bonne stabilité de cette température. Autour du four on peut aussi placer une pièce massive non chauffée permettant de réaliser un écran entre les parois du four et l'atmosphère ambiante. Les mesures effectuées sur des cristaux dont les dimensions sont de l'ordre de 5 m3 ont donné des résultats numériques avec des précisions supérieures à 2 ou -7 3.10 '. Bien entendu la variation de dimension de l'échantillon 15 se fait non seu 69 00965 4 2029354 lement dans le sens longitudinal mais aussi dans le sens transversal. C'est pourquoi les moyens élastiques 14 travaillent sensiblement perpendiculairement à l'axe du logement cylindrique 13, et ont pour but d'absorber les variations de dimensions transversales de l'échantillon 2, tout en maintenant appliquées les faces 5 intérieures des demi-coquilles 11 et 12 sur les faces latérales de l'échantillon 15•Avantageusement, la forme de la section droite du logement 13 est carrée, car les coefficients de dilatation du matériau- constituant les parois du four et de l'échantillon n'étant généralement pas identiques, il s'effectue xm léger glissement les unes sur les autres des faces du four et de l'échantillon. En adoptant 10 cette forme en carré le contact thermique est donc toujours réalisé, à condition que les deux demi-coquilles prennent appui l'une sur l'autre suivant m plan défini par le plan diagonal du logement 13 à section droite carrée. Le frottement inévitable des faces intérieures des pièces 11 et 12 sur les faces latérales de l'échantillon 15 peut être facilité en enduisant les faces en 15 contact, d'une graisse conduisant la chaleur par exemple une graisse au silicone. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut sans sortir du cadre de l'invention apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. 69 00965 5 2029354 REVENDICATIONS 1 - Procédé de mesure interférentielle du coefficient de dilatation et du coeffi cient thermique de l'indice optique d'un échantillon solide sous la forme .d'un cylindre creux comportant sur ses faces continues deux miroirs semi-réfléchissants formant une cavité PEROT-FABRY caractérisé par le fait qu'il consiste à chauffer ledit échantillon par contact thermique de la paroi laté-. raie avec les parois intérieures du four0 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il consiste à enduire les parois intérieures du four et les parois latérales de l'échantillon de graisse conductrice de la chaleur» 3 - Dispositif peimettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est constitué par un four comprenant deux demi-coquilles comportant des éléments de chauffage appliquées l'une contre l'autre par des moyens élastiques agissant sensiblement orthoganalement à l'axe de symétrie des demi-coquilles. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que lesdites demi- coquilles définissent un logement cylindrique ouvert à ses deux extrémités. 5 — Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que lesdites demi- coquilles comportent des moyens pèrmettant de les positionner l'une en regard de l'autre. . 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que lesdits moyens sont constitués par un ergot réalisé sur l'une des demi-coquilles coopérant avec une partie en crcux réalisée dans l'autre demi-coquille. 7 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que ledit loge ment intérieur du four est en forme de parallélépipède rectangle à section droite carrée, lesdites deux demi-coquilles étant en contact suivant un plan diagonal de la section droite carrée du parallélépipède. 8 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les deux demi-coquilles sont entourées par une pièce massive.