Brevet FR2113993A1 — publié le 19720630

-1- 2113993 La présente invention est relative à un photomètre pour la détermination des intensités de couleurs d'échantillons. . L'on connaît des photomètres pour la mesure de la transparence ou de la réflexion spectrale d'un échantillon, dans les-5 quels la lumière provenant d'une source lumineuse, qui tombe sur des photo-récepteurs, en traversant un échantillon, est mesurée de façon absolue et est comparée avec l'intensité de la lumière d'échantillons d'intensité de couleur connue, mesurée au préalable. Les difficultés de cette comparaison de mesures absolues résident 10 dans l'inconstance de la source lumineuse et des photo-récepteurs, en fonction du temps. Pour réduire ces erreurs, il est normalement nécessaire de réaliser un réglage et une stabilisation coûteux. C'est ainsi que la demande de brevet allemand publiée 1 920 404 décrit par exemple ion spectromètre à réflexion dans le-15 quel la source lumineuse est stabilisée par l'intermédiaire d'un circuit de réglage commandé par une cellule photo-électrique de référence. Indépendamment du fait que ce réglage est très coûteux, les erreurs dues à la source lumineuse sont remplacées, dans ce cas, par les erreurs dues à la deuxième cellule photo-électrique. 20 En outre, l'on connaît des photomètres à double-faisceau dans lesquels l'inconstance de la source lumineuse et de l'élément photo-électrique est compensée en faisant tomber la lumière d'une source lumineuse sur l'élément photo-électrique, par l'intermédiaire d'un miroir rotatif à secteurs ou d'un miroir oscillant, suivant 25 une succession rapide, alternativement à travers l'échantillon à mesurer et à travers un échantillon de comparaison réglable de.façon définie. Comme l'on utilise la même source lumineuse.et .le même élément photo-électrique pour la mesure et pour la référence, leurs variations lentes se compensent. Dans cette méthode, le fait 30 que les systèmes de miroirs qui se déplacent rapidement, sont sensibles aux perturbations, doivent être fabriqués avec une grande précision et requièrent d'importantes dispositions supplémentaires de réglage, constitue un inconvénient important. La Demanderesse a trouvé à présent que 1'on peut éviter les 35 inconvénients du photomètre à double-faisceau qui vient d'être décrit, c'est-à-dire les pièces déplacées mécaniquement, en faisant provenir la lumière qui émane alternativement de l'échantillon et de l'échantillon de comparaison, dès le début de deux sources lumineuses séparées qui sont alternativement mises en circuit et 40 hors-circuit. Ce rythme de commutation doit bien entendu être pris COPY 71 40908 -2- 21 13993 en considération lors de l'évaluation du courant photo-électrique, de même que dans les photomètres à double-faisceau connus, et requiert par conséquent un couplage approprié avec l'amplificateur photo-électrique. 5 Les lampes à décharge lumineuse, en particulier les lampes à effluves, se sont avérées avantageuses en tant que sources lumineuses car elles peuvent être mises en circuit et hors-circuit' sans retard, dans le cas des courants alternatifs habituellement utilisés, dont la fréquence est comprise entre 10 et 100 Hz* Dans le cas de 10 fréquences de l'ordre de 1 Hz environ, l'on peut également utiliser avec succès des lampes à incandescence normales. La commutation sans retard des deux sources lumineuses est réalisée de la façon la plus satisfaisante, grâce à l'électronique. Comme commutateurs électroniques, l'on peut utiliser tous "les 15 circuits à redresseurs à deux alternances qui peuvent extraire les demi-phases positives et négatives d'un courant alternatif. Une détection par diodes à deux alternances, ou un couplage de Graetz, sont particulièrement satisfaisants. Dans le cas où l'on ne dispose que de courant continu, celui-ci doit être transformé en un courant 20 alternatif, de la fréquence voulue, par exemple à l'aide de circuits oscillateurs usuels. La présente invention a en conséquence pour objet un photomètre à double-faisceau comportant un ou plusieurs récepteurs et un appareillage électronique, connu en lui-même, qui sert à distin-25 guer le faisceau de mesure du faisceau de comparaison et à les mesurer, lequel photomètre est,caractérisé par deux sources lumineuses pour la production du faisceau de mesure et du faisceau de comparaison, qui sont reliées à une source de courant alternatif par l'intermédiaire d'un commutateur électronique périodique couplé 30 avec l'appareillage électronique. Cette possibilité relativement simple de compenser ou même d'exclure l'inconstance des récepteurs photo-électriques en fonction du temps, et les erreurs, dues aux pièces qui se déplacent mécaniquement, n'a pas été utilisée jusqu'à présent par la technique, 35 car il paraissait impossible de maintenir deux sources lumineuses constantes pendant une période de temps prolongée, ou de maintenir des déviations pratiquement parallèles, à l'aide de moyens simples. La stabilisation des sources lumineuses est réalisée, néanmoins, de façon surprenante, dans les photomètres conformes à 40 la présente invention, à l'aide de moyens simples, connus de la COPY I 71 40908 -3- 21 13993 technique de réglage électrique. La variation de la sensibilité du photomètre, gênante dans les photomètres à faisceau unique ou dans les photomètres conformes à la demande de brevet allemand publiée 1 920 404, ne joue bien entendu aucun rôle dans les photomètres conformes à la présente 5 invention, car elle est compensée par la mesure de comparaison, de même que dans les photomètres à double-faisceau connus. Le principe du dispositif conforme à la présente invention peu être utilisé aussi tien dans le visible que dans l'ultra-violet, pour la mesure de la transparence ou de la réflexion spectrale 10 d'échantillons. La gamme de longueurs d'ondes dans laquelle la source lumineuse rayonne dé façon particulièrement intense et qui convient, de ce fait, particulièrement à la mesure, peut varier , dans des limites étendues, si l'on utilise des lampes à décharge lumineuse,,d'une manière connue du technicien, en faisant va-15 rier les gaz de remplissage et la pression de remplissage, ou- en recouvrant les lampes de luminiphores. Des filtres optiques montés en série , ou une décomposition spectrale de la lumière à l'aide de prismes optiques ou de grille^ permettent de choisir une zone de mesure particulière. 20 Le nouveau dispositif conforme à l'invention sera décrit de façon plus détaillée en se référant à un photomètre simple à réflexion spectrale, réalisé conformément à l'invention. Ce photomètre a été particulièrement mis au point pour la détermination de l'intensité de couleur de bandes d'indicateurs d'épreuve et com-25 porte de ce fait des équipements spéciaux qui ne doivent néanmoins pas constituer des limitations de la portée de la présente invention. La mise sur le marché d'un appareil d'analyse pour les bandes d'épreuve , qui soit bon marché, facile à utiliser, qui puisse être placé pratiquement n'importe où et qui soit en outre 30 si léger et si petit qu'il puisse être emporté, par exemple, dans une serviette de médecin, correspond à un besoin important. Le photomètre à réflexion spectrale décrit dans ce qui va suivre et représenté aux dessins, qui remplit les conditions précitées, constitue,de ce fait, un mode de réalisation préféré du photomètre 35 conforme à l'invention, défini dans ce qui précède. Dans les dessins : - La figure 1 représente un agencement schématique du système optique ; - la figure 2 représente un agencement schématique du COPY 40908 2113993 systèrne électrique ; - la figure 3 représente une vue de dessus du photomètre ; - lâ figure 4 est une vue de dessus du photomètre dont les parois sont partiellement ouvertes ; - la figure 5 représente un dispositif de fixation des échantillons, ouvert, ainsi que sa mise en place sur le photomètre, et - la figure 6 représente le schéma de montage du photomètre. La figure 1 montre une source lumineuse 1 d'où émane un faisceau de mesure qui tombe sur les récepteurs photo-électriques 6, après avoir passé par une lumière 2 ménagée dans le carter et par une lumière 3 ménagée dans le porte-échantillons 4 non- représenté, et avoir traversé l'échantillon 5s puis être à nouveau passée par les lumières 3 et 2. De la source lumineuse J, le faisceau de comparaison tombe également sur le récepteur photo-électrique 6, après avoir passé par la lumière 2, le miroir 8 et la lumière 2. La figure 2 représente de façon schématique les sourc.es lumineuses 1 et 7 d'où la lumière tombe alternativement sur le récepteur photo-élec.trique 6 qui émet un courant photo-électrique •qui est envoyé à l'appareillage électronique 9 qui amplifie ce courant par rapport aux sources lumineuses 1 et 7, 1® décompose exactement en phases, compare les deux phases entre elles et indique la différence à l'aide d'un instrument indicateur 10. Le courant alternatif que requiert l'appareillage électronique 9 provient du bloc d'alimentation 11 qui fournit également le courant continu redressé qui. excite les sources lumineuses 1 et 7 l'intermédiaire des éléments de réglage 12 et 13. La compensation de. l'appareil indicateur 10 et, par suite, la mesure des déviations de l'intensité lumineuse par l'introduction d'un échantillon 5 entre la source lumineuse 1 et le récepteur 6 photo-électrique, est réalisée à l'aide d'un élément de réglage 14 supplémentaire monté dans le circuit de la source lumineuse 7» Les figures 3 et 4 représentent une vue de dessus du photomètre comportant le porte-échantillons 4, l'indicateur 10 et les boutons de commande des éléments de réglage 12, 13 et 14, ainsi que le branchement de courant 27. La figure 5 représente le porte-échantillons 4 ouvert, lequel comporte des plaques de fond 15, des guide-échantillons 16 et 17, une lumière 3» un couvercle 18 dans lequel est découpé un évidement 19 pour la partie de l'échantillon qui avance et pour COPY 71 40901 -5- 21 13993 la pièce de serrage 20, ainsi qu'un patin 21 de porte-éehantillons, lequel comporte des guides 22 et 23, un ressort de pression 24, un miroir 8 et une lumière 2. La figure 6 représente le scnéma de montage exact de 1'ap-5 pareil, dans lequel les éléments de la figure 2 sont indiqués en traits discontinus et sont désignés par les mêmes références qu'à la figure £ » En particulier : désignent des résistances désignent des résistances réglables et Dj - désignent des diodes R1 " Rlb D x - - p6 0 D2 - D5 ■ D1 et Dg T-, - f £ b rH o ~ C6 désignent "des transistors désignent des condensateurs G désigne une lampe à effluves. ^5 Un transformateur 25 et un amplificateur intégré 26 ont également été représentés. Le principe de la commutation et de la stabilisation électronique des sources lumineuses sera Drièvement décrit en se référant a - circuit .e la source lumineuse I : 20 La tension alternative nécessaire au fonctionnement est appliquée aux douilles de branchement désignées par O et 220 V; cette tension alternative excite la lampe à effluves G-^ , par l'intermédiaire des diodes Dg et D^ utilisées pour la détection, du transistor T-^ et des résistances P^ et Rg qui servent au régla-25 ge de l'intensité du courant. Le condensateur C^ monté en parallèle réalise le filtrage du courant redressé par les diodes, en sorte que la lampe à effluves reçoit une tension pratiquement constante. Comme ce filtrage ne s'exerce pas à partir de la diode D^, l'on obtient entre Dg et D^ un courant continu redressé qui commande le 30 transistor T-, de telle manière qu'il laisse passer le courant de d o base dans le circuit de commande, en présence d'un flux/courant, et arrête ce courant de base, en l'absence de flux/courant. La diode Zener D-^ veille, conjointement avec la résistance R^, à maintenir la tension dans le circuit de commande constante, pendant 35 le flux de courant, et égale à la tension de rupture de D^, et à la faire tomber à zéro au repos, ce qui a pour effet que le courant qui traverse le transistor prend également un profil en forme de caisson. La tension de oase au transistor T-^ est calculée de manière à atteindre la zone de saturation. Il en résulte que le 40 courant qui traverse le transistor et la lampe à effluves est GOPY 40908 -6- 2113993 pratiquement indépendant des variations de tension, ce qui procure une stabilisation de la source lumineuse, qui est suffisante pour la mesure. Le circuit de l'autre source lumineuse et de 1'appareilla-5 ge électronique monté en série sur l'appareil indicateur, est analogue. 71 40908 -7- 2113993 REVENDICATIONS 1. Photomètre à double-faisceau comportant un ou plusieurs récepteurs et un appareillage électronique, connu en lui-même, qui sert à distinguer le faisceau de mesure du faisceau de compa-5 raison et à réaliser la mesure, lequel photomètre est caractérisé par deux sources lumineuses pour la production du faisceau de mesure et du faisceau de comparaison, qui sont reliées à une source de courant alternatif par l'intermédiaire d'un commutateur électronique périodique couplé avec l'appareillage électronique. 10 2. Photomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise des lampes à effluves comme sources lumineuses. j5. Photomètre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source de courant alternatif est une source de courant extérieure dont la fréquence est de 10 à 15 100 Hz et dont la tension est de 10 à 400 V. 4. Photomètre à double-faiseeau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échantillon se trouve en position de transmission par rapport à la source lumineuse et au récepteur photo-électrique. 20 5. Photomètre à double-faisceau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échantillon se trouve en position de réflexion spectrale par rapport à la source lumineuse et au récepteur photo-électrique.