Brevet FR2297431A1 — publié le 19760806

La présente invention concerne des modules optiques. Ces modules sont conçus pour réaliser des ensembles monoblocs permettant de sélectionner et de mesurer une longueur d'onde fixe ou plusieurs longueurs d'ondes discrètes, dans le proche UV, le visible et le poche infrarouge, notamment en vue de l'analyse spectrale d'un ou de plusieurs échantillons, en émission, absorption ou réémission. Les modules de l'invention permettent notamment de réaliser des appareils tels que spectrographes, spectrophotomètres et spectrofluorimètres qui, par rapport aux appareils connus, présentent comme avantages essentiels le fait d'être indéréglables, étanches, extrêmement robustes et facilement modifiables bien que constituant des ensembles monoblocs. Ces qualités des appareils conformes à l'invention font que ceux-ci conviennent notamment pour la recherche d'éléments polluants et pour entre utilisés par un personnel non spécialement qualifié, par exemplefipour des analyses en atelier ou en usine au cours du processus de fabrication d'un produit, alors que la même analyse au moyen-d'un spectrographe classique nécessiterait d'être faite dans un laboratoire adéquat par un personnel spécialement cualifié. On peut encore considérer que l'invention permet de réaliser un filtre interférentiel indéréglable à plusieurs longueurs d'onde. Un module optique conforme à l'invention est constitué par un bloc en matière plastique transparente ou translucide contenant, dans des positions respectives déterminées, des moyens pour constituer au moins un trajet de faisceau de lumière incident dans une direction choisie déterminée noyé dans la matière du bloc, des moyens optiques solidaires du bloc pour recevoir ce faisceau et le réfléchir avec focalisation, suivant un autre trajet de direction choisie et déterminée noyé dans la matière du bloc, et des moyens pour constituer à l'intérieur du bloc au moins un récepteur du faisceau réfléchi ou pour constituer au moins une sortie du faisceau réfléchi à 11 extérieur du bloc.Dans des réalisations préférées, ce bloc est juxtaposable et/ou superposable à un bloc similaire. Dans certaines réalisations, les moyens pour recevoir le faisceau incident et le réfléchir sont constitués, de façon simple, par un miroir ou autre élément optique à effet de miroir, ou par un élément optique dispersif, par exemple un réseau de diffraction, plan ou courbe. L'élément optique est noyé dans la matière du bloc ou est à la surface du bloc. Il est préconisé notamment de réaliser cet élément par copie à la surface du bloc, en particulier s'il s'agit d'un réseau. Dans certaines réalisations, le bloc comporte, à l'intérieur ou à la surface du bloc, au moins une fente d'entrée placée sur le trajet du faisceau incident et/ou au moins une fente de sortie placée sur le trajet du faisceau réfléchi. Les moyens pour constituer un traJet de faisceau incident peuvent comprendre au moins un passage formé dans le bloc pour recevoir un échantillon ou un support d'échantillon, et/ou au moins une source de hlmière, par exemple radioactive ou électro-luminescente, incorporée au bloc. Dans certaines réalisations, un ou plusieurs récepteurs photosensibles sont noyés dans le bloc ou fixés à sa surface de façon à recevoir le faisceau réfléchi. Ces récepteurs sont de préférence à sorties électriques. On utilise par exemple des photo-transistors. On utilise les blocs isolément, ou combinés, par superposition et/ou juxtaposition, selon les cas. On décrira ci-après des exemples non limitatifs de blocs conformés à l'invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'un bloc conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'un autre bloc conforme à l'invention; - la figure 3 et la figure 4 sont des vues de dessus de deux autres blocs conformes à l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective d'un appareil d'analyse spectrale comportant un ensemble de deux blocs superposés conformes à l'invention; - la figure 6 est une vue de détail d'une partie de la figure 5, et - la figure 7 est une vue de dessus d'un appareil d'analyse spectrale comportant deux blocs juxtaposés conformes à l'invention. Le module représenté sur la figure î est un bloc parallélépipédique 1 en polyméthacrylate de néthyle dans lequel sont présentes différentes insertions, à savoir une source de lumière 2, un conduit 3 pour échantil on à analyser, une fente d'entrée 4, une fente de sortie 5 et un récepteur 6. Sur l'une des faces la d bloc a été formé par copie un réseau de diffraction 7. Les éléments 4, 7 et 5 sont disposés de façon à sélect onner une longueur d'onde particulière, en sorte que la presence de cette longueur d'onde dans la lumière transmise par l'échantillon, longueur d'onde caracteristique d'un élément à détecter, soit sigrlalée par le détecteur 6, lequel fournit de lui-meme un signal de détection ou envoie ce signal, par exemple par des conducteurs électriues 8, à un appareil de signalisation 9. La figure 2 représente un autre exemple de réalisation dans lequel la source de lumière est une source 10 extérieure au bloc, ainsi que le récepteur 11. Par contre, un conduit de lumière 12, par exemple en fibres optiques, est partiel liement noyé dans le bloc pour conduire la lumière de la source jusqu'à l'échantillon à analyser. Le réseau 13 est dans cet exemple un réseau concave noyé dars le bloc et le bloc comporte sur l'une de ses faces latérales lb une fente de sortie 14 devant laquelle est placé le récepteur 11. Le nombre et la disposition des éléments insérés dans le bloc ou rapportés sur une face du bloc varient selon les cas. Pour l'exemple, on a représenté sur les figures 3 et 4 des réalisations comportant une pluralité de sources de lumière 15 à 18, une pluralité correspondante d'échantillons 19 à 22 et une pluralité correspondantede récepteurs 23 à 26. Sur la figure 3, le bloc fonctionne en spectrographe en ce sens que la lumière reçue par le réseau 27 provient des échantillons, tandis que le bloc de la figure 4 fonctionne en spectrophotomètre, en ce sens que les échantillons sont éclairés par les lumières monochromatiques fournies par le reseau 27. La figure 5 est un exemple, représenté schématique ment, d'un spectrographe constitué au moyen de deux blocs 28 et 29, chacun conforme à la présente invention, qui sont superposés, les deux blocs étant conçus pour sélectionner des longueurs d'onde différentes. Pour faciliter la réalisation de dispositifs de ce genre, il est préconisé de réaliser les blocs en sorte que les passages prévus pour le logement d'un échantillon soient superposés de façon à permettre l'examen d'un échantillon unique qui est enfilé dans les passages superposés. Cet échantillon unique est par exemple contenu dans un tube 30 éclairé par une source 31 extérieure à l'ensemble des blocs. Pour simplifier la représentation, on a supposé que les éléments de renvoi optique sont des réseaux 30 et 31 formés dans deux faces latérales superposées 28 a et 29a des blocs, et on a supposé que les faisceaux réfléchis par ces réseaux sont reçus par des récepteurs correspondants32 et 33 situés sur ou à proximité de deux faces latérales superposées 28 b et 29 b des blocs. Dans le cas représenté, on a supposé que ces récepteurs sont reliés à un détecteur unique 34 extérieur aux blocs. Le passage pour la réception de l'échantillon ou d'un tube contenant l'échantillon peut avoir toute forme désirée et, dans le cas où 1 source de lumière est dans l'axe du passage, il est commode de constituer le passage ou le tube de façon qu'il réalise l'éclairage du produit par réflexion. La figure 6 représente pour l'exemple un tube 35 dont le rrofil 36 a été étudié à cette fin. Les blocs de la présente inventi n sont utiles égale- ment pour constituer des spectrofluorimètres. La figure 7 représente pour l'exemple un spectrofluorimètre constitué de deux blocs 37 et 38 conformes à l'invention qui sont juxtaposés pour fonctionner en série. L'un des blocs reçoit l'échantillon 39 qui est éclairé par la lumière monochromatique provenant du réseau 40 du bloc tandis que l'autre bloc comporte un réseau 41 qui est disposé pour recevoir la lumière de I'échantilon 39 fonctionnant comme source, ce réseau 41 éclairant un récepteur 42. Le nombre des sources de lumière 43 qui éclairent le réseau 40 ainsi ue le nombre des récepteurs 42 qui reçoivent le faisceau réfracté par le réseau 41 peut varier selon le nombre de longueurs d'onde que l'on veut détecter. On peut encore constituer des spectrofluorimètres en utilisant deux dispositifs conformes à l'invention, l'un fonctionnant comme source excitatrice et l'autre fonctionnant en spectrophotomètre. L'échantillon peut être placé en dehors des deux dispositifs. Les conduits de lumières tels vue le conduit 12 de la figure 2 peuvellt titre utilisés pour former le faisceau incident ou pour former le faisceau réfléchi et le nombre de ces conduits peut varier selon les cas. De préférence, les réseaux utilisés à l'intérieur ou à la surface des blocs sont des réseaux concaves holographiques. La matière utilisée est une matière plastique transparente ou translucide. Le polyméthacrylate de méthyle présente l'intérêt d'avoir un indice de réfraction nettement plus élevé que celui de l'air, ce qui permet de réaliser des appareils qui, pour une même ouverture, ont un encombrement nettement moins élevé qu'un appareil dans lequel les faiscaux incidents et réfractés seraient situés dans l'air au lieu d'être dans la matière plasticue. REVENDICATIONS 1 - Module optique constitué par un bloc en matière plasti ue transparente ou translucide contenant, dans des positions respectives déterminées, des moyens pour constituer au moins un trajet de faisceau de lumière incident dans une direction choisie déterminée noyé dans la matière du bloc, des moyens optiques solidaires du bloc pour recevoir ce faisceau et le réfléchir avec focalisation, suivant un autre trajet de direction choisie et déterminée noyé dans la matière du bloc, et des moyens pour constituer à l'intérieur du bloc au moins un récepteur du faisceau réfléchi ou pour constituer au moins une sortie du faisceau réfléchi à l'extérieur du bloc. 2 - Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour recevoir le faisceau incident et le réfléchir sont un élément optique dispersif. 3 - Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément dispersif est un réseau de diffraction. 4 - Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réseau a été -fabriqué à la surface du bloc par copie. 5 - Module selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, à l'intérieur ou à la surface du bloc, au moins une fénte d'entrée placée sur le trajet du faisceau incident et/ou au moins une fente de sortie placée sur le trajet du faisceau réfléchi. 6 - Module selon ltune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour constituer un trajet ae faisceau incident comprennent au moins un passage formé dans le bloc pour recevoir un échantillon ou un support d'échantillon. 7 - Nodule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens pour constituer un trajet de faisceau incident comprennent au moins un conduit de lumière à relier à une source de lumière située à l'extérieur du bloc. 8 - Module selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé eri ce que les moyens pour constituer le faisceau incident comprennent au moins une source de mumière radioactive ou électro-luminescete incorpore au bloc. 9 - moule selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un récepteur photosensible à sortie électrique est noyé dans le bloc sur le trajet du faisceau réfléchi. 10 - Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour recevoir le faisceau incident et le réfléchir sont un miroir. i1 - Module selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc est superposable à un bloc similaire. 12 - Module selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bloc est juxtaposable latéralement à un bloc similaire. 13 - Instrument opti ue, caractérisé en ce qu'il est constitué ou en ce outil comporte eu moins deux blocs superposés, selon la revendication 11. 14 - Spectrogrphe ou spectrophotomètre, caractérisé en ce qu'il est constitué par un module selon l'une des revendications 1 à 12 ou par un instrument selon la revendication 1j. 15 - Instrument optique, caractérisé en ce qu'il est constitué ou en ce qu'il comporte au moins deux blocs juxtaposés selon la revendication 12. 16 - Spectrofluoriètre, caractérisé en ce qu'il est constitué par un instrument selon la revendication 15, l'un desdits blocs comportant un échantillon qui sert de source de lumière pour l'autre bloc .