Brevet FR2309922A1 — publié le 19761126

L'invention a pour objet un dispositif d'asservissement de l'énergie lumineuse reçue par une plaque photosensible. De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif qui permet de piloter la quantité d'énergie lumineuse issue d'un tube électroluminescent venant impressionner la plaque photographique d'un spectrographe du type Jarrel Ash. Cet asservissement comprend en particulier un photomultiplicateur de référence qui permet de programmer en temps ou en nombre de photons reçus par la plaque photographique la durée d'exposition de ladite plaque. Ce dispositif est particulièrement bien adapté à l'analyse de la composition d'un alliage métallique constituant la cathode d'un tube à décharge. Pour déterminer la composition de cet alliage, il faut analyser le spectre d'énergie lumineuse émis par ledit tube à décharge. On sait que pour une telle analyse, la source électroluminescente a une énergie variable et que pour que la mesure soit correcte, il est nécessaire que, pour une mesure, l'énergie lumineuse totale reçue par la plaque soit constante. Dans le cas où l'énergie lumineuse fluctue peu, il peut suffire de soumettre la plaque au faisceau lumineux pendant un temps donné. La présente invention a précisément pour objet un dispositif d'asservissement d'un spectrographe qui permet de réaliser les deux impératifs évoqués ci-dessus. Le dispositif se caractérise en ce qu'il comprend des moyens pour dévier une partie de la lumière émise par la source vers un photomultiplicateur, un premier obturateur mobile commandé, placé entre lesdits moyens et ledit spectrographe, un deuxième obturateur mobile commandé, placé entre lesdits moyens et le photomultiplicateur, des moyens pour ouvrir en synchronisme lesdits obturateurs, des moyens pour compter les impulsions émises par ledit photomultiplicateur, des moyens pour comparer le nombre d'impulsions à un nombre préaffiché, des moyens pour élaborer un signal électrique lorsque ces deux nombre sont égaux, des moyens commandés par ledit signal électrique pour fermer en synchronisme lesdits obturateurs, un diaphragme a ouverture réglable interposé entre la source lumineuse et lesdits moyens de déviation de la lumière, des moyens pour compter le nombre d'impulsions émises par le photo multiplicateur par seconde, et des moyens de commande de l'ouverture dudit diaphragme pour maintenir le nombre d'impulsions par seconde correspondant en un point de fonctionnement dudit photomultiplicateur. Elle a également pour objet un obturateur qui est constitué par un disque fixé par son centre sur l'arbre d'un moteur pas à pas, ledit disque comportant n secteurs pleins régulièrement répartis alternant avec n secteurs vides, chaque secteur faisant un angle égal à IT, le pas dudit moteur étant égal à r. n n De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation du dispositif donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, un schéma illustrant la partie optique du dispositif, - sur la figure 2, un schéma synoptique de l'installation complète, et - sur la figure 3, un mode de réalisation des obturateurs du spectrographe et du photomultiplicateur de référence. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la partie optique du dispositif. On trouve la source électroluminescente émettant un faisceau lumineux 4 dont, après avoir traversé le diaphragme réglable 6, une fraction vient frapper le miroir 8 qui fait un angle de 450 avec la direction du faisceau lumineux 4 : une partie du faisceau 4 est réfléchie par le miroir pour donner le faisceau 10 qui, après avoir traversé le dispositif à fentes variables 12 et l'obturateur 14, pénètre dans le photomultiplicateur de référence 16. La partie du faisceau lumineux 6 qui est référencée 18 traverse le dispositif à fente variable 20 puis l'obturateur 22 pour pénétrer dans le spectrographe 24. On voit. donc que pour piloter l'énergie lumineuse contenue dans le faisceau 4 on va utiliser le photomultiplicateur 16 qui servira de référence. Sur la figure 2, on a représenté l'ensemble du circuit d'asservissement du spectrographe en fonction des indications données par le photomultiplicateur. Le circuit d'asservissement comprend tout d'abord un circuit d'horloge 24 qui délivre à sa sortie 26 un signal d'horloge délivrant soit des impulsions toutes les secondes, soit des impulsions toutes les 10 secondes et une sortie 28 qui donne des impulsions toutes les secondes. Le circuit d'horloge 24 peut par exemple être constitué de la façon suivante : un circuit d'écrêtage et de mise en forme 30 est alimenté par le secteur à 50 hertz. Un diviseur par 50, réfé rencé 32, délivre à sa sortie un signal présentant une impulsion toutes les secondes. La sortie du diviseur 32 attaque d'une part un diviseur par 10, référencé 34, qui délivre donc à sa sortie 36 un signal présentant une impulsion toutes les 10 secondes. D'autre part, la sortie du diviseur 32 est reliée directement à la borne 38.Un commutateur 40 relie à sa borne de sortie 42 soit la borne 38, soit la borne 36. On a donc bien à la sortie de l'horloge 26, soit un signal présentant une impulsion toutes les secondes, soit un signal présentant une impulsion toutes les 10 secondes. On sait qu'une source électroluminescente met un certain temps t avant de devenir stable. il est donc nécessaire de laisser s'écouler le temps t entre l'instant ou l'on met en route l'installation et l'instant tl ot l'on commence les mesures. Le dispositif comprend donc un circuit 44 de déclenchement. Ce circuit est relié à la borne 26 de l'horloge. il comprend essentiellement un compteur 46 dont l'entrée d'horloge est reliée directement à la borne 26. Ce compteur 46 est préaffiché par le dispositif 48 à une certaine valeur qui est exprimée en secondes ou en dizaines de secondes selon la position du commutateur 40 et qui correspond au temps t de stabilisation de la source.Le déclenchement du système correspondant à l'instant t est provoqué par l'action manuelle sur le poussoir 50 qui délivre une impulsion qui attaque la première entrée de la porte ET 52, laquelle reçoit sur sa deuxième entrée le signal délivré par l'horloge 26. I1 s'agit donc d'un circuit à coïncidence. La sortie de la porte 52 attaque l'entrée S(SET) du bistable 54 dont la sortie est reliée à l'entrée d'autorisation 56 du compteur 46. La sortie du compteur 46 constitue la borne de sortie 58 du circuit de déclenchement 44, cette sortie est également reliée à entrée R (RESET) du bistable 54. Le fonctionnement du circuit de déclenchement 44 est très simple. Selon le temps t de stabilisation de la source lumineuse, le commutateur 40 est placé sur la position correspondant aux impulsions toutes les secondes ou aux impulsions toutes les 10 secondes. Par ailleurs on affiche à l'aide du dispositif 48 le nombre d'impulsions qui devront être comptées pour obtenir le temps t. A l'instant tl, c'est-à-dlre à la première impulsion d'horloge suivant l'impulsion délivrée par le poussoir 50, le bistable 54 se met au niveau logique 1. Le compteur 46 compte donc toutes les impulsions d'horloge. Lorsque le compteur arrive à l'état préaffiché il délivre une impulsion à sa borne 58 qui est également appliquée à l'entrée R du bistable 54 et qui interrompt donc le comptage. Le reste du circuit d'asservissement comporte d'une part un asservissement du temps d'exposition exprimé en secondes ou en photons à partir des indications données dans le photomultiplicateur et d'autre part un circuit d'asservissement de l'ouverture du diaphragme également en fonction des indications du photomultiplicateur. Le circuit d'asservissement du temps d'exposition exprimé en secondes comprend, le compteur 60 dont l'entrée d'horloge est reliée à la sortie 28 du circuit l'horloge 24 par l'intermédiaire de la borne 62 du commutateur 64. Au compteur 60 est associé un dispositif d'affichage en temps 66. La sortie 68 du compteur 60 attaque d'une part l'entrée RESET du bistable 70 et d'autre part l'entrée d'un mélangeur 72. Par ailleurs l'entrée SET du bistable 70 est reliée à la borne 58 du circuit de déclenchement. Cette borne 58 est également reliée à la porte OU 72. La sortie de la porte OU 72 attaque un monostable 74 qui délivre une impulsion amplifiée par les amplificateurs 76 et 78. L'impulsion délivrée par l'amplificateur 78 alimente d'une part le moteur pas à pas 80 commandant l'obturateur 22et d'autre part le moteur pas à pas 82 commandant l'obturateur 14 du photomultiplicateur. Le fonctionnement du circuit de commande du temps d'exposition exprimé en secondes est le suivant. Le commutateur 64 est placé sur la borne 62 et les obturateurs sont fermés. Lorsqu'une impulsion de déclenchement correspondant à l'instant tl apparat à l'entrée S du bistable, celui-ci passe à l'état logique 1, ce qui applique une impulsion à l'entrée d'autorisation A du compteur 60. En même temps cette impulsion passe par la porte OU et excite les moteurs pas à pas 80 et 82, ce qui provoque l'ouverture des obturateurs. Le compteur 60 commence à compter les impulsions exprimées en secondes délivrées par le circuit d'horloge 24. Lorsque le compteur atteint l'état préaffiché par le dispositif 66, il délivre à sa sortie 68 une impulsion qui fait passer le bistable à l'état logique zéro arrêtant ainsi le compteur 60. Cette impulsion déclenche également le monostable 74 qui délivre une impulsion amplifiée commandant la rotation d'un pas des moteurs 80 et 82 fermant ainsi les obturateurs. Cet instant correspond au temps t2. Le temps d'exposition est bien ainsi égal au temps qui sépare les instants t2 et tl. On va maintenant décrire le circuit de pilotage du temps d'exposition en fonction du nombre de photons. Les impulsions délivrées par le photomultiplicteur 16 sont appliquées à l'entrée de l'amplificateur 90. Les impulsions délivrées par I'amplificateur 90 attaquent l'entrée d'un discriminateur d'amplitude 92 qui ne délivre une impulsion que si l'impulsion appliquée à son entrée est supérieure à un certain seuil. Ce dispositif permet donc d'éliminer la majeure partie du bruit de fond. La sortie du discriminateur est reliée à entrée d'un diviseur par 1000 référencé 94, lui-même suivi d'un diviseur par 10 référencé 96. La sortie du diviseur 96 est appliquée à la deuxième borne 98 du commutateur 64.Le fonctionnement du circuit d'asservissement du temps d'exposition en fonction du nombre de photons fonctionne de la façon suivante : l'interrupteur 64 est placé dans la position qui permet de relier le compteur 60 à la borne 98. Les impulsions délivrées par le photomultiplicateur sont amplifiées. On ne retient à la sortie du discriminateur 92 que celles qui ont une amplitude supérieure à un seuil donné et le nombre de ces impulsions est divisé par 10 000 grâce aux diviseurs 94 et 96. Lorsque l'impulsion de déclenchement correspondant à l'instant tl apparaît à la sortie 58 du circuit de déclenchement 44, le bistable 70 passe à un niveau logique 1 et ouvre donc le compteur 60 qui va compter le nombre d'impulsions déli vrées par le photomultiplicateur divisé par 105. Lorsque le compteur atteint l'état préaffiché par le dispositif 66, il délivre à sa sortie 68 une impulsion qui remet à zéro le bistable 70 et arrête ainsi le comptage. Cette impulsion déclenche le monostable 74 qui délivre ainsi une impulsion amplifiée qui vient commander les moteurs pas à pas 80 et 82 provoquant ainsi la rotation des obturateurs 14 et 22. On va enfin décrire le circuit d'asservissement du diaphragme permettant de réguler le flux lumineux émis par la source, pour faire fonctionner le photomultiplicateur en un point de sa caractéristique donnant le meilleur rapport signal/bruit. Le circuit comprend une bascule de type T référencée 100 dont l'entrée est reliée à la sortie 28 du circuit d'horloge 24. La sortie de la bascule 100 attaque un circuit ET 102 dont l'autre entrée est attaquée par la sortie du diviseur 94. La sortie de la porte ET 102 attaque un compteur par exemple à trois décades 104. La sortie de ce compteur est reliée à un dispositif d'affichage 106 du nombre de coups par seconde du photomultiplicateur lui-même relié à un circuit d'asservissement de type connu 108 commandant le moteur 110 agissant lui-même sur le diaphragme à ouvérture variable. Le fonctionnement de cet asservissement est le suivant la bascule T délivre comme on le sait un signal de niveau logique 1 pendant une seconde suivi d'un signal logique zéro pendant une seconde etc... du fait qu'elle est attaquée par les impulsions de période une seconde. La bascule T peut être remplacée par un registre en anneau qui permet par exemple d'obtenir à sa sortie un signal de niveau logique 1 de durée une seconde suivi d'un signal de niveau logique O de durée par exemple 3 secondes. Ces signaux de durée une seconde attaquent une des entrées de la porte ET 102 dont l'autre entrée est attaquée par le diviseur 94. Celui-ci délivre en réalité les impulsions de sortie du photomultiplicateur divisées par un certain coefficient qui vaut ici 1.000.A la sortie de la porte E, on obtient donc des trains d'impulsions qui correspondent au nombre d'impulsions émises par le photomultiplicateur en une seconde. Ces impulsions sont comparées dans les circuits 108 par exemple à un signal de commande et le signal d'erreur résultant vient commander de façon connue le moteur 110. Sur ia figure 3 on a représenté un exemple de réalisation d'obturateur. Un obturateur est constitué par un disque 140 qui comprend 6 secteurs pleins 142a, 142b... 142f de 300 régulièrement répartis et fixés sur un moyen 144 solidaire d'un arbre 146. Les secteurs pleins sont séparés par six secteurs vides 148a, 148b.. 148f, qui font bien sur également 300. L'arbre 146 est solidaire du rotor d'un moteur pas à pas de type connu. Le pas du moteur vaut également 300. A chaque fois que le moteur reçoit une impulsion de commande son rotor tourne de 30c. On voit qu'à chaque impulsion l'obturateur passe d'une position fermée (interposition d'un secteur plein devant le faisceau lumineux) à une position ouverte (pas de secteur plein devant le faisceau lumineux). Un tel obturateur est particulièrement bien adapté à la solution du problème posé, mais il va de soi qu'on peut l'utiliser dans d'autres dispositifs dans lesquels on veut couper un faisceau lumineux sensiblement perpendiculaire au plan de l'obturateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'asservissement de la quantité d'énergie lumineuse émise par une source et reçue par la plaque photosensible d'un spectrographe, caractérisé en ce qutil comprend des moyens pour dévier une partie de la lumière émise par la source vers un photomultiplicateur, un premier obturateur mobile commandé, placé entre lesdits moyens et ledit spectrographe, un deuxième obturateur mobile commandé, placé entre lesdits moyens et le photomultiplicateur, des moyens pour ouvrir en synchronisme lesdits obturateurs, des moyens pour compter les impulsions émises par ledit photomultiplicateur, des moyens pour comparer le nombre d'impulsions à un nombre préaffiché, des moyens pour élaborer un signal électrique lorsque ces deux nombres sont égaux, des moyens commandés par ledit signal électrique pour fermer en synchronisme lesdits obturateurs, un diaphragme à ouverture réglable interposé entre la source lumineuse et lesdits moyens de déviation de la lumière, des moyens pour compter le nombre d'impulsions émises par le photomultiplicateur par seconde, et des moyens de commande de l'ouverture dudit diaphragme pour maintenir le nombre d'impulsions par seconde en un point des caractéristiques dudit photomultiplicateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur est constitué par un disque fixé par son centre sur l'arbre d'un moteur pas à pas, ledit disque comportant n secteurs pleins régulièrement répartis alternant avec n secteurs vides, chaque secteur faisant un angle égal à , le pas dudit moteur étant égal à ' le plan dudit disque étant sensiblement n' perpendiculaire à l'axe du faisceau. SP 23 GD - Nouvelles revendications déposées le 18 août 1975.