Brevet FR2121877A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne un procédé pour la mesure de températures de couleur et de températures réelles au moyen d'un matériau photographique dont la courbe de noircissement se compose d'une branche positive et d'une branche négative de sensibilitésspectralesdifférentesavec un créneau disposé entre les deux. Pour la mesure de la température de corps incandescents, de masses fondues ou de gaz,ainsi que la détermination de la température de couleur d'émetteurs thermiques, on utilisait principalement jusqu'à présent, à part les thermo-éléments (jusqu'à environ 2000 K), des méthodes de mesure optiques, parmi lesquelles les différents procédés de mesure par pyrométrie à radiation, la pyrométrie au moyen de matériaux photographiques en couleurs à plusieurs couches, les déterminations de températurg 8 partir de l'élargissement Doppler des raies spectrales dans les gaz, l'enregistrement optique de températuresau moyen de deux caméras et,tout récemment, une méthode de réflexion du rayon laser. Tandis que les méthodes de mesure par pyrométrie à radiation ont pénétré sous diverses variantes la technique de la mesure, les méthodes habituelles sont des procédés très particuliers et en partie aussi très coûteux, en particulier en ce qui concerne l'étalonnage des systèmes de mesure en question. Parmi les pyromètres à radiation, on distingue, selon que l'on détermine la température à partir de la densité de radiation ou de la répartition spectrale relative, les pyromètres à densité de rayonnement et les pyromètres à répartition. On subdivise les premiers d'après leur domaine de sensibilité spectrale en a) pyromètres à radiation totale, dont la sensibilité est sensiblement indépendante de la longueur d'onde dans l'ensemble du domaine spectral énergétique du rayonnement de température; b) les pyromètres à radiation de bande dont la sensibilité s'étend sur un domaine spectral relativement large; et c) les pyromètres spectraux, ayant une densibilité dans un domaine spectral très étroit. On subdivise les pyromètres de répartition en a) les pyromètres dans lesquels la température est déterminée par ajustement de l'impression de couleur d'une couleur mixte obtenue dans deux domaines spectraux de l'objet à mesurer, sur la couleur mixte prédéterminée d'un émetteur témoin; et b) les pyromètres dans lesquels on détermine la température à partir du rapport des densités de rayonnement dans au moins deux domaines spectraux différents de l'objet à mesurer. Les types de pyromètres ci-dessus mentionnés se différencient très notablement par leur précision de mesure. Avec les appareils de mesure subjectifs dans lesquels le récepteur photosensible est l'oeil humain, on ne peut, bien entendu, obtenir de résultats reproductibles avec des observateurs différents. Les pyromètres plus coûteux, munis de récepteurs photo-électriques, dits pyromètres objectifs, sont plus précis. Ces appareils seuls peuvent également être munis d'un dispositif d'enregistrement. L'invention a pour objet un procédé photographique permettant de manière simple la détermination et l'enregistrement de températures de couleur et de températures vraies de corps incandescents. La demanderesse a découvert selon l'invention un procédé pour la mesure de températures de couleur et de températures de corps incandescents, caractérisé en ce qu'on expose au rayonnement émis par l'objet à mesurer, derrière un coin gris dégradé ou à échelons, un matériau photographique dont la courbe de noircissement, comme représenté schématiquement sur la figure 1, se compose d'une branche positive et d'une branche négative de sensibilité spectrale différente et d'un créneau disposé entre les deux branches, on développe et on effectue la mesure sensitométrique : la température de couleur ou la température réelle de l'émetteur thermique est déterminée au moyen d'une courbe d'étalonnage empirique ou calculée à partir de la largeur du créneau.Pour obtenir un créneau, la branche positive doit nécessairement se situer à l'intérieur du domaine de mesure de rayonnement intéressant à une sensibilité plus élevée que la branche négative, mais les deux branches doivent posséder des sensibilités spectrales différentes. Les sensibilités spectrales différentes des branches positive et négative de la courbe de noircissement ont pour résultat que des variations de la composition spectrale de la lumière tombant sur le matériau photographique provoquent des déplacements relatifs des deux branches l'une par rapport à l'autre. Cette circonstance permet,dans le procédé de l'invention, la mesure de températures de couleur et de températuresréellesdes corps incandescents car la composition spectrale du rayonnement des corps noirs et des corps gris est une fonction parfaitement définie de la température de couleur. A chaque température, il correspond donc une largeur déterminée 9 log I (pour t constant) du créneau entre les branches positive et négative, mesurée chaque fois à une même densité. La largeur n log I en fonction de la température de l'émetteur noir est donnée sous forme d'une courbe d'étalonnage déterminée empiriquement ou calculée. Pour la détermination empirique de la courbe d'étalonnage, on expose le matériau photographique avec des émetteurs de températures connues différentes. On obtient alors pour les sources de lumière différentes chaque fois une largeur déterminée du créneau, à partir de laquelle on peut obtenir la courbe d'étalonnage. Le calcul de la courbe d'étalonnage pour un matériau photographique déterminé peut s'effectuer de la manière suivante La relation entre la grandeur (fX log I)D=Constante et la température d'un émetteur noir s'exprime quantitativement par l'équation suivante dans laquelle et et 2 sont les limites inférieure et supérieure du domaine de sensibilité spectrale de la branche positive; 3 et A4 sont les limites inférieure et supérieure du domaine de sensibilité 4 spectrale pour la branche négative; E1 (A) est la sensibilité spectrale relative de la branche positive à la densité choisie; E2 (X) est la sensibilité spectrale relative de la branche négative à la densité choisie; ; W (A) est la densité spectrale relative donnée par la formule de Planck dans laquelle C1 et C2 sont des constantes, A est la longueur d'onde, T la température en "K. Une extension de la relation ci-dessus aux corps non noirs ou non gris a lieu simplement par multiplication des fonctions à intégrer par le pouvoir d'émission C() caractéristique pour les corps en question. Pour les émetteurs qui sont des corps noirs, F (A) = 1, pour les corps gris, t (A) On a donc en général (tSlog I > D=constante L'intégration, qui peut s'effectuer numériquement ou graphiquement,donne en fonction de la température les différences de sensibilité nlog I entre les branches positive et négative de la courbe de noircissement à la densité choisie. Les valeurs de a log I,reportées sur un graphique en fonction de T, donnent donc la courbe d'étalonnage de température caractéristique du matériau photographique, à partir de laquelle on peut lire la température correspondante pour chaque valeur de LX log I mesurée. Dans le cas où l'on expose le matériau photographique au moyen d'un émetteur thermique dont le pouvoir d'émission E (X) est inconnu, on obtient néanmoins,non pas la température réelle de la source de lumière, mais la température de couleur. Cette dernière est, par définition, la température réelle que possède un corps noir lorsqu'il présente la même couleur ou,plus précisément, le même rapport de brillance à toutes les longueurs d'ondes de la lumière visible que la radiation mesurée. Cette condition n'est strictement satisfaite dans la pratique par aucune source de lumière. On se limite donc en général à la comparaison du rapport d'intensité à au moins deux longueurs d'ondes. Dans le procédé selon l'invention, on "transforme" le rapport d'intensité entre les deux domaines de sensibilisation différents des branches positive et négative en la différence de sensibilité que provoquerait un émetteur noir à la température lue sur la courbe d'étalonnage. Mais cette température correspond précisément à la définition élargie de la température de couleur. Les domaines de longueurs d'ondes pour lesquels on choisit la sensibilisation spectrale sont donc, en principe, d'importance secondaire pour le procédé de l'invention, pour autant que ces domaines ne se recouvrent pas complètement. Néanmoins, des combinaisons diverses de domaines de sensi bilisation conduisent aussi à des courbes d'étalonnage a log I-T différentes, de sorte qu'il est possible d'optimiser ce procédé photographique pour des domaines de mesure de températures déterminés. On choisit ainsi avantageusement au moins un domaine de sensibilisation dans l'infrarouge ou le rouge pour des températures relativement basses, au moins un domaine de sensibilisation dans l'ultraviolet ou le bleu pour des températures relativement élevées. D'autre part, pour une combinaison donnée des domaines de sensibilisation, il est possible d'élargir le domaine de mesure de températures dans lequel le matériau photographique est exposé à travers des filtres appropriés du commerce (filtres Mired). Pour la mise en oeuvre pratique du procédé de l'invention, il est seulement nécessaire d'exposer le matériau photographique avec un faisceau de radiations émis par l'objet à mesurer et limité par exemple au moyen d'un diaphragme. La latitude de pose doit être choisie de grandeur telle qu'après développement dans des conditions telles que temps, température, mouvement, constantes, l'on puisse mesurer les branches positive et négative de la courbe de noircissement. On résout avantageusement ce problème,qui se pose fréquemment dans la technique photographique, en exposant le matériau derrière un coin gris à échelons ou dégradé. On peut effectuer l'exposition aussi bien sans système optique de formation de l'image ou sans fiItre spectral. Pour éliminer les effets Schwarzschild, il est recommandé d'effectuer l'ensemble des expositions avec un temps de pose constant. Par contre, on peut élargir l'intervalle d'intensité au moyen d'un filtre gris neutre et/ou par le choix approprié du diaphragme. L'évaluation du matériau photographique développé peut s'effectuer avec une grande précision au moyen d'un densitomètre. La différence de sensibilité d'après l'allure de la courbe de noircissement à la densité valable pour la courbe d'étalonnage peut être lue directement sous forme de longueur ou de largeur d'un domaine de transparence. La valeur de température ou de température de couleur correspondante peut alors être déterminée sur la courbe d'étalonnage. Une évaluation purement visuelle est également possible : on utilise avantageusement à cet effet un coin à échelons ayant des écarts de densité aussi faibles que possible, par exemple un coin de coefficient Xr2 ayant des sauts de densité de 0,05 unité logarithmique. De cette manière, le nombre des plages de densité est accru et la densité valable pour la courbe d'étalonnage peut être déterminée visuellement de manière simple et avec une précision connue par comparaison avec un échantillon de même densité. Le procédé photographique selon l'invention permet donc d'enregistrer et de mesurer de manière simple des températures ou des températures de couleur d'émetteurs thermiques. Dans le cas de l'évaluation densitométrique, il s'agit d'une méthode de mesure objective de haute précision, qui rend illusoire un ajustement d'impressions de brillance ou un ajustement de couleur par l'objet à mesurer. Le matériau photographique d'enregistrement joue simultanément le rôle de filtres spectraux et de récepteur de rayonnement. Le procédé peut être optimisé entre de larges limites par un choix approprié des sensibilisateurs pour les domaines désirés de mesure de températures. De préférence, on peut utiliser pour le procédé de l'invention un matériau photographique décrit dans le brevet français n" 1.588.117 au nom -de la demanderesse. Les matériaux de ce type contiennent en quantité prépondérante, jusqu a environ 99% en poids, ue émulsion de chlorure d'argent et,en plus faible quantité, jusqu'à environ 25% en poids, une émulsion de bromure- d'argent de sensibilité spectrale différente,en mélange ou en couches séparées. La sensibilité absolue de l'émulsion de chlorure d'argent doit seulement être un peu plus faible que celle de l'émulsion de bromure d'argent. Des rapports de sensibilité à la lumière blanche de l'émulsion de chlorure d'argent à l'émulsion de bromure d'argent de 1:10 à 9:10 se sont révélés particulièrement appropriés. On utilise,de préférence,des émulsions qui contiennent des germes de développement, comme on les utilise habituellement par exemple dans les couches réceptrices d'image pour le procédé de diffusion du sel d'argent. Les germes appropriés sont, par exemple, des métaux finement divisés, en particulier l'argent, ou leurs sulfures et/ou séléniures. Après l'exposition, on opère selon le principe du procédé de diffusion des ions bromure avec un révélateur sans bromure de potassium. On trouvera les détails concernant ce matériau dans le brevet français ci-dessus mentionné. Les révélateurs ont la composition habituelle pour le procédé de diffusion des ions bromure. Comme développateurs appropriés, on peut citer, par exemple, les composés suivants : hydroquinone, développateurs de la série de l'aminophénol, par exemple p-méthylaminophénol, dérivés de la p-phénylènediamine, développateurs de la série de la pyrazolidone, par exemple phényl-l pyrazolidone-3 et d'autres, seuls ou en combinaison. La teneur en bromure de potassium ne doit pas dépasser 50 mg/l. Comme solvant approprié de l'halogénure d'argent, on peut citer, par exemple, le sulfite de sodium à des concentrations d'environ 1 à 150 g/l de révélateur. Dans le cas où :a substance développatrice ou d'autres additifs peuvent agir eux-mêmes comme solvants de l'halogénure d'argent, comme dans le cas de la p-phénylènediamine ou de ses dérivés, on peut éventuellement renoncer à l'addition de solvants de l'halogénure d'argent. Les révélateurs contiennent en outre les additions habituelles en agents anticalcaire, antioxydart, substances alcalinisantes, etc. Le pH du révélateur est d'environ 8,5 à 12,5. Le mode d'action des matériaux photographiques à utiliser selon l'invention apparaît dans la figure 2 du dessin annexé. Cette figure représente un diagramme de noircissement habituel, l'exposition I.t étant portée en unités logarithmiques sur l'axe des abscisses et les densités en ordonnées. Le diagramme de noircissement se distingue des diagrammes habituels en ce qu'il comporte plusieurs courbes de noircissement. La courbe 1 est la courbe de noircissement qui se forme par développement physique de l'émulsion de chlorure d'argent sur les zones faiblement exposées.Dans leszones plus fortement exposées, où le bromure d'argent présent est développé et il se forme une très faible densité par développement de l'émulsion de bromure d'argent présente en faible quantité (voir courbe 2), le développement de l'émulsion de chlorure d'argent non exposé est inhibé parles ions bromure formés. On n'obtient donc dans ce domaine d'exposition que la faible densité des émulsions de bromure d'argent. Pour une intensité d'exposition plus élevée, le développement chimique de l'émulsion de chlorure d'arguent démarre. On obtient la courbe de noircissement représentée par 3 sur le diagramme. La courbe de noircissement globale du matériau photographique consiste donc en une branche positive et une branche négative et un créneau situé entre les deux. Les deux émulsions d'halogénure d'argent doivent avoir des sensibilités spectrales différentes. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on utilise des émulsions de chlorure d'argent qui sont en outre sensibilisées spectralement dans la région du vert et/ou du rouge du spectre visible. I1 s'agit là d'une sensibilisation orthochromatique et/ou panchromatique. L'émulsion de chlorure d'argent doit être plus sensible que l'émulsion de bromure d'argent à la lumière de longueursd'onde de plus d'environ 500 mtu. L'émulsion de bromure d'argent est essentiellement sensible au bleu. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE On mélange dans le rapport 20:1 une émulsion de chlorure d'argent à fort contraste sensibilisée au vert avec un sensibilisateur de formule avec une émulsion de bromure d'argent non sensibilisée, essentiellement sensible au bleu. On prépare les deux émulsions par des procédés connus. On ajoute 0,12 g de séléniure d'argent collotdalà 1 litre de ce mélange. La sensibilité de l'émulsion de chlorure d'argent sensibilisée à la lumière blanche d'une lampe incandescente à filament de tungstène de 27500K est de 1/10e de celle de l'émulsion de bromure d'argent. On coule le mélange d'émulsions sur un support en polytéréphtalate d'éthylène (teneur en 2 argent, environ 4 g/m ). On expose ensuite le matériau à la source de rayonnement mesurée derrière un coin gris dégradé ayant une différence de densité de 0,2/cm et on développe à 200C dans le révélateur de composition suivante Eau 1 litre Hydroquinone g g Acide éthylènediaminetétracétique 1 g Phényl-l pyrazolidone-3 0,5 g Sulfite de sodium anhydre 120 g Carbonate de sodium 60 g Hydroxyde de sodium 2 g On arrête ensuite le développement par l'acide acétique à 2%, on fixe, on rince et on sèche. La distance de la branche positive à la branche négative de la courbe de noircissement à la densité de 2,0 valable pour la courbe d'étalonnage selon la figure 2 est de 5 cm. On lit sur la courbe d'étalonnage la température de la source de rayonnement mesurée. Elle est,dans ce cas,de 2750"K. Dans la figure 2, les ordonnées représentent la largeur du créneau entre les branches négative et positive de la courbe de noircissement pour la densité D=2,0. La température est portée en OK sur l'axe des abscisses. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la mesure de températures de couleur et de températures de corps incandescents, caractérise en ce que l'on expose au rayonnement émis par l'objet a mesurer, derrière un coin gris a échelons ou dégradé, un matériau photographique dont la courbe de -rnircissement se compose d'une branche positive et d'une branche négative de sersibilité spectrale différente avec un créneau disposé entre les deux, on développe et on évalue sensitométriquement, et on obtient la température de couleur ou la température réelle de l'émetteur thermique à partir de la largeur du créneau au moyen d'une courbe d'étalonnage déterminée empiriquement ou calculée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un matériau photographique qui contient au moins deux émulsions d'halogénure d'argent de sensibilité spectrale différente mélangées dans une couche ou disposées dans des couches séparées voisines. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on expose un matériau photographique comportant une couche d'émulsion d'halogénure d'argent qui contient jusqu!à 99% en poids dune émulsion de chlorure d'argent de sensibilité relativement élevée et jusqu'à 25% en poids dune émulsion de bromure d'argent relativement peu sensible qui est plus sensible à la lumière blanche que l'émulsion de chlorure d'argent, les émulsions ayant des sensibilités spectrales différentes vis-à-vis du rayonnement émis par l'objet à mesurer, et on développe avec un révélateur sans ions bromure et contentant un solvant du chlorure d'argent.