Brevet FR2224747A1 — publié le 19741031

L'invention concerne un procédé de mesure photométrique et un appareil de photométrie mesurant suivant le principe du double rayon, procédé et appareil dans lesquels un faisceau unique de rayons d'éclairement forme, en une suceession dans le temps, un rayon de comparaison et un rayon de mesure, et dans lesquels des cuves de référence et des cuves d'échantillons sont disposées dans un support monté à demeure, avec décèlement photo-électrique des signaux de comparaison et des signaux de mesure. Des appareils de ce genre permettent d'effectuer sur des échantillons des mesures isolées, c1est-à-dire des opérations de mesure à un instant déterminé, et des mesures cinétiques de réaction, o'est-à-dire des opérations de mesure pendant un laps de temps déterminé, et de comparer le résultat obtenu à une référence, ce qui offre l'avantage que le rayon de mesure et le rayon de comparaison peuvent être dirigés à travers les mêmes éléments optiques. I1 est connu d'utiliser pour cela des photomètres à un rayon, dans lesquels l'extinction, la transmission ou la concentration d'un échantillon est constatée par la mise en place successive de cuves de référence et de cuves d'échantillons dans le parcours des rayons, et qui sont équipés de porte-cuves, par exemple rotatifs, permettant d'interposer un nombre important de cuves dans le parcours des rayons en vue de mesures aussi bien isolées que cinétiques. Les photomètres basés sur ce principe simple se caractérisent par leur agencement peu compliqué. L'utilisation de cuves individuelles rend toutefois l'exécution de la mesure difficile et longue. Si la mesure s'étend sur une période assez longue, il faut s'attendre en outre à un flottement des lampes et des groupes alimentant l'installation de traitement ultérieur des signaux. Un autre inconvénient réside en ce que la mesure est effectuée sur des cuves montées dans des supports agencés sous forme dtune table tournante, du fait qu'un résultat exact ne peut être obtenu que si les rayons traversent les cuves perpendiculairement. De plus, avec les supports rotatifs, l'épaisseur de couche dans les cuves est limitée et la mise en oeuvre de veuves à circulation n'est possible qu'à grands frais. Pour cette raison, on a déjà proposé des photomètres à un rayon, dans lesquels la référence et l'échantillon sont amenés en alternance dans le même parcours de rayons avec une fréquence prédéterminée, de préférence de 5 Hz. La vitesse de travail d'un appareil mesurant suivant ce procédé est faible et mal adaptée à la capacité de l'installation poursuivant le traitement des signaux ou exploitant les indications, car, pour des motifs de stabilité et pour des raisons mécaniques, les fréquences ne peuvent pas dépasser la valeur précitée. En ce qui concerne l'épaisseur de couche dans les cuves et l'emploi de cuves à circulation, les considérations faites plus haut restent valables. Une amélioration à cet égard est apportée par un photomètre mesurant suivant le principe du double rayon, qui explore les cuves se trouvant dans un support fixe par un double rayon lumineux engendré au moyen d'un miroir oscillant. Sans aménagement spécial, ce photomètre ne permet de mesurer toutefois que la cuve de référence et une cuve d'échantillon. Aux conditions requises répondent des photomètres à double rayon, dans lesquels un rayon de comparaison traverse de part en part la cuve de référence et un rayon de. mesure la cuve d'échantillon. Un appareil à double rayon de ce genre nécessite cependant un équipement optique non négligeable et demande beaucoup de place, car deux faisceaux de rayons de même intensité, partant d'une source lumineuse, doivent être produits, puis amenés de nouveau à un récepteur commun. Le problème servant de base à l'invention est par conséquent de fournir un procédé de mesure photométrique et un appareil de photométrie exempts des inconvénients sus-mentionnés, mesurant suivant le principe du double rayon en mettant à profit les avantages du principe à un seul rayon, et se distinguant par une grande vitesse de travail avec une dépense de matériel minimum et par une construction ramassée, le procédé et l'appareil permettant d'effectuer en synchronisme l'analyse d'un certain nombre d'échantillons, et dans lesquels, sans changement de la disposition, le passage d'une mesure individuelle à une mesure cinétique réactionnelle peut entre réalisé par une commutation électrique. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par un procédé dans lequel a) le faisceau de rayons d'éclairement est décalé par rapport à son axe optique. b) le faisceau de rayon d'éclairement décalé tourne autour de l'axe optique précité, c) le rayon tournant traverse les cuves fixes, d) les intensités du rayon traversant les cuves sont mesurées et e) les signaux de comparaison et de mesure engendrés sont associés aux cuves correspondantes. Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, l'invention concerne un appareil de photométrie dans lequel a) en direction de l'axe optique du faisceau de rayons d'éclairement est prévu un arbre tournant dans l'alignement dudit axe, b) à cet arbre est réuni au moins un système de déviation décalant le faisceau de rayons d'éclairement. c) dans le parcours des rayons du faisceau d'éclairement décalé est disposé un support pour les cuves de référence et d'échantillons, d) pour déceler le rayonnement traversant les cuves, il est prévu au moins un récepteur photo-électrique et e) un dispositif de commutation est intercalé pour associer le signal mesuré à la cuve traversée par le rayon et pour assurer la commutation au passage d'une mesure isolée à une mesure cinétique. Le système de déviation prévu à cet effet est constitué par un prisme rhomboldal. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est proposé un système de déviation se composant de miroirs plans. Comme autre forme de réalisation de l'appareil de photométrie, il est prévu d'exécuter le système de déviation sous la forme d'un conducteur de lumière disposé en gradins. Pour perfectionner et compléter l'invention, il est proposé de prévoir un système de déviation supplémentaire,correspondant au premier dans son mode d'action, qui ramène à sa direction d'origine le faisceau de rayons d'éclairement décalé axialement. I1 va alors de soi que ce système de déviation supplémentaire doit être disposé à une distance telle du premier système que, dans l'intervalle subsistant, on puisse introduire aussi bien des cuves du type usuel du commerce avec des épaisseurs de couche allant jusqu'à 10 cm par exemple, que des cuves de type spécial, ainsi que des accessoires. Pour permettre l'examen d'un nombre d'échantillons encore plus grand que dans un porte-cuvffl usuel du commerce, il est proposé en outre de conférer au porte-cuves une forme circulaire et de le munir à sa circonférence de dispositifs de support pour cuves cylindriques, de sorte que, moyennant un garnissage approprié du support, l'exploration peut être effectuée sur pratiquement 3600. Dans 1'invention,sont réunis les avantages des appareils de photométrie mesurant respectivement suivant le principe à un seul rayon et à double rayon, notamment la construction ramassée, la simplicité d'agencement, la symétrie optique du rayon de comparaison et du rayon de mesure, ainsi que la stabilité électronique. La mise en oeuvre de cuves à forte épaisseur de couche est possible, de même que l'utilisation de cuves à circulation. De plus,la mesure d'une série de cuves peut tre effectuée sangs transporteur, à une vitesse élevée compatible avec une installation électronique de traitement des indications ou des signaux. La dépense devant être engagée pour l'obtention de l'effet de double rayon est réduite, comparativement à la capacité de travail du photomètre. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ciaprès en référence au dessin annexé, dans lequel Fig. 1 représente schématiquement en perspective le photomètre selon l'invention. Fig. 2 est une vue détaillée du masque disposé devant les cuves. Le faisceaude rayons d'éclairement 6, venant d'une lampe à incandescence 1 ou d'une lampe à vapeur de mercure 2 3) d'un photomètre 5, est amené par un miroir de déviation 7 ou 7à à tra- vers une lentille convergente 8 sur une première face de déviation 9 d'un prisme rhomboidal 10, fixé sur un arbre 12 dans l'alignement du faisceau de rayons d'éclairement 6, d'où il est dévié à angle droit par réflexion totale sur une deuxième face de déviation 11 du même prisme rhomboidal 10. Par suite de cette double déviation à angle droit, l'axe optique du faisceau de rayons d'éclairement 6 subit un décalage parallèle. Le faisceau de rayons d'éclairement 6 est ramené en direction initiale de son axe optique par les faces de déviation 13 et 14 d'un autre prisme rhomboldal 15, qui est pareillement fixé sur l'arbre 12, de la même manière que le prisme rhomboldal 10 et à une distance prédéterminée de celui-ci. Dans l'intervalle 16 ainsi délimité sont disposées à demeure une cuve de comparaison 17 et des cuves de mesures 18 à 23. Ces cuves sont explorées 1'une après l'autre dans le temps par le faisceau de rayons d'éclairement 6 décalé axialement lorsqu un mouvement circulaire est imprimé aux prismes rhomboidaux 10 et 15 Axés sur l'arbre 12. En vue de l'obtention de signaux séparés pour les échantillons se trouvant dans les cuves 17 à 23, il est prévu un masque 24 (figure 2), dont les ouvertures 24a-24g sont plus petites que la largeur intérieure des cuves 17 à 23 pour éviter des reflets de paroi. Ces ouvertures sont disposées en conformité avec l'explo- ration circulaire par le faisceau de rayons rotatif 6 décalé paral lèlementà son axe. Les intervalles obscurs prenant ainsi naissance lors de l'exploration des cuves 17 à 23 permettent un emmagasinage exactement séparé des valeurs mesurées dans les canaux, associés aux cuves 17 à 23, d'un récepteur photo-électrique 31. La projection de l'image de la pupille d'entrée du faisceau de rayons 6 sur le récepteur photo-électrique 31 est assurée par des lentilles 32 et 52, disposées aux extrémités libres 10a et 15a des prismes rhombôidaux 10 et 15. L'arbre 12 est entraîné en rotation avec les deux prismes rhomboidaux 10 et 15 par un moteur 33 qui fait tourner, par l'intermédiaire d'un arbre 34 et d'un pignon 35, une roue dentée 36 calée sur l'arbre 12. La roue dentée 36 est placée en outre entre des petites lampes 37 à 43 et des diodes de commande 44 à 50, qui sont associées aux cuves 17 à 23. La roue dentée 31 est munie de plus d'une fente 36a qui, lors de la rotation de l'arbre lten synchronisme avec le faisceau de rayons 6 explorant les cuves 17 à 23 et décalé parallèlement à 1'axe, défile devant les petites lampes de commande 37 à 43 correspondant à ces cuves. Les impulsions lumineuses se formant ainsi successivement et tombant sur les diodes de commande 44 à 50 déterminent la mise en circuit des canaux du récepteur photo-électrique 31 qui correspondent aux cuves 17 à 23, en vue de ltenregistrement des signaux lumineux modifiés par le contenu de chaque cuve. I1 est possible naturellement de prévoir, à la place du montage d'association photo-électrique décrit, un mécanisme engendrant des impulsions d'arrêt. Pour éliminer les bandes spectrales lorsqu'on utilise des émetteurs continus de rayons ou les lignes d'émission gênantes en cas d'utilisation de rayons linéaires,il est prévu un plateau-révolver arrêtable 51, qui est intercalé dans le parcours des rayons devant le récepteur photo-électriqué 31 et dans lequel sont montés les filtres de spectre et de lignes de mercure nécessaires. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure photométrique, dans lequel un faisceau unique de rayons d'éclairement est utilisé en une succession dans le temps comme rayon de comparaison et comme rayon de mesure, dans lequel le faisceau de rayons traverse des cuves de référence et d'échantillons disposées sur un support à demeure et les signaux de comparaison et de mesure sont engendrés par voie photo-électrique, ledit procédé étant caractérisé en ce que a) le faisceau de rayons d'éclairement est décalé par rapport à son axe optique; b) le faisceau de rayons d'éclairement décalé tourne autour de l'axe optique précité, c) le rayon tournant traverse l-es cuves fixes, d) les intensités du rayon traversant les cuves sont mesurées et e) les signaux de comparaison et de mesure engendrés sont associés aux cuves correspondantes. 2. Appareil de photométrie mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1 et caractérisé en ce que ; a) en direction de l'axe optique du faisceau de rayons d'éclairement (6) est prévu un arbre tournant (12) dans l'alignement dudit axe, b) à cet arbre (12) est réuni au moins un système de déviation (10) décalant le faisceau de rayons d'éclairement (6), c) dans le parcours des rayons du faisceau d'éclairement décalé (6) est disposé un support pour les cuves de référence (17) et d'échantillon (18 à 23), d) pour déceler le rayonnement traversant les cuves (17 à 23), il est prévu au moins un récepteur photo-électrique et e) un dispositif de commutation (36 à 50) est utilisé pour associer le signal mesuré à la cuve (17 à 23) traversée par le rayon et pour assurer la commutation au passage d'une mesure isolée à une mesure cinétique réactionnelle. 3. Appareil de photométrie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de déviation est constitué par un prisme rhomboidal (10). 4. Appareil de photométrie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de déviation se compose de miroirs plans. 5. Appareil de photométrie selon la revendication 2, ca ractérisé en ce que le système de déviation est constitué par un conducteur de lumière disposé en gradins. 6. Appareil de photométrie selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un système de déviation supplémentaire (15)correspondant au premier (10) dans son mode d'action, qui ramène àsa direction d'origine le faisceau de rayons d'éclairement décalé axialement (6). 7. Appareil de photométrie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le porte-cuves présente une forme circulaire et est muni à sa circonférence de dispositifs de support pour cuves cylindriques.