Brevet FR2386813A1 — publié le 19781103

On a déjà. utilisé des spectrophotomètres pour mesurer la gradation de couleur d'un echantillon de couleur par rapport a la capacité de l'oeil humain. Dans de tels spectrophotomètres un échantillon coloré plan est souvent éclaire par un dispositif du type à sphère intégrante ou intégrée. Un tel dispositif est interieurement revetu d'une peinture blanche réfléchissant et diffusant la lumière, et la sphère est éclairée par une source émettant dans l'intervalle de toutes les longueurs d'onde de la partie visible du spectre La lumière provenant de- l'échantillon de couleur est dirigée vers le spectrophotomètre au niveau duquel cette lumière est-mesurée.On mesure également en même temps la lumière émise par un échantillon de référence qui se présente souvent sous la forme d'un échantillon peint en blanc de caractère connu. On mesure les intensités des diverses composantes de longueurs d'onde distribuées de manière régulière dans l'intervalle de la partie visible du spectre entre 400 nm et 700 nm, les points de mesure étant généralement écartes d'environ 20 nm. Les mesures de l'intensité sont effectuées simultanément pour chaque composante de longueurs d'onde, à la fois pour 1-' échantillon de couleur et pour l'Echantillon de référence. Le rapport des valeurs obtenues pour l'échantillon de couleur et pour l'échantillon de référence est calculé pour chaque composante de longueurs d'onde.Ces rapports sont appelés taux de réflexion et sont les chiffres sur lesquels est basée l'analyse de l'échantillon de couleur. Un procédé analogue est utilisé pour évaluer la couleur des liquides, et dans ce procédé on fait passer la lumière à travers une ampoule contenant un échantillon de couleur. On évalue l'intensité de la lumière traversant l'échantillon par rapport à une intensité correspondante de lumière traversant 11 échantillon de référence. De manière à relier les valeurs mesurées à la vision de l'oeil humain, on utilise maintenant souvent des éléments de calcul reliés au spectrophotomètre. A l'aide de tels dispositifs spectrophotométriques, il devient alors possible d'établir des gradations de couleur et de prévoir et corriger les formules de colorants. Des dispositifs de ce type sont largement utilisés dans les industries des peintures, des textiles ainsi que dans les industries graphiques Les dispositifs spectrophotométriques utilisent souvent, pour séparer les composantes de longueurs d'onde, des organes appelés filtres interférentiels.Pour chaque mesure d'intensité, il est alors nécessaire de déplacer des paires de filtres interférentiels identiques pour les placer sur le trajet des faisceaux lumineux provenant de l'échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence, puis hors de ce trajet. Pour des longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 700 nm, il est en général considéré comme nécessaire d'utiliser 16 de ces paires de filtres interférentiels. Les intensités lumineuses des deux faisceaux ayant traversé les filtres sont mesurées à l'aide de photomultiplicateurs distincts. Les dispositifs spectrophotométriques du type décrit ci-dessus, présentent l'inconvénient notable que le décalage mécanique des filtres interférentiels prend un temps relativement long. Ainsi pour chaque mesure il est nécessaire de prévoir environ 30 secondes. Il est de plus impossible de modifier la gamme des longueurs d'onde choisies pour les mesures de couleur, ou encore les écarts entre les-composantes de longueurs d'onde, sans reconstruire le spectrophotomètre. Le déplacement mécanique des filtres interfêrentiels est de plus nuisible, car la répétition - de ce déplacement signifie une usure des filtres et, par conséquenti une maintenance accrue. La présente invention élimine complètement les inconvénients mentionnés ci-dessus et utilise un tube a rayons cathodiques ou tube image sensible à la lumière pour mesurer les intensités ainsi que pour choisir les composantes de longueurs d'onde. Un procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'on éclaire un échantillon de couleur du produit à essayer et un échantillon de référence connue par la même source de lumière, on dirige un faisceau lumineux provenant de l'échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence vers des spectrographes identiques, on disperse au moyen de réseaux de diffraction la lumière provenant de ces faisceaux en composantes de longueurs d'onde, on focalise ensuite ces composantes en tant que bandes spectrales analogues sur la photocathode d'un tube image entouré par des enroulements prévus pour créer des champs magnétiques, on choisit les composantes de longueurs d'onde en contrôlant ou commandant ces champs magnétiques, on évalue l'intensite de ces composantes et on compare les valeurs obtenues pour l'échantillon de couleur et pour l'échantillon de référence à l'aide d'un élément de calcul relié au tube image. Un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention comprend des moyens pour éclairer simultanément un échantillôn de couleur du produit et un échantillon de référence connu avec la même source de lumière et faire sortir un faisceau de lumière en provenance de chacun de ces échantillons, un tube image et des enroulements prévus pour produire des champs magnétiques au niveau de ce tube, des réseaux de diffraction permettant de disperser les faisceaux lumineux en bandes spectrales et focaliser celles-ci sur la photocathode du tube image, des moyens pour commander ces enroulements de manière à choisir des composantes de longueurs d'onde désirées dans-ces bandes spectralesr ta- élément de calcul relié au tube imagé étant prévu pour évaluer l'intensité de ces composantes et comparer les valeurs obtenues pour l'échantillon de couleur et pour l'échantillon de référence. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé La fig. 1 montre schématiquement un tube à rayons cathodiques, ou tube image7 du type "dissecteur d'image". La fig. 2 montre une variante d'un tel tube. La fig. 3 montre schématiquement un dispositif spectrophotométrique réalisé conformément à l'invention. La fig. 4 représente schématiquement les bandes spectrales focalisées sur la photocathode du tube à image par le spectrographe du dispositif conforme à l'invention. A la fig. 1, 10 désigne une photocathode prevue à l'intérieur d'une fenêtre ll d'un tube à rayons cathodiques ou tube image.l2 désigne un cylindre métallique dont une extrémité s'étend près de la photocathode 10 et est recouverte d'une grille métallique 13. A l'extrémité opposée du cylindre est disposée une plaque métallique 14 présentant des ouvertures centrales 15 dont les dimensions et la forme sont choisies pour remplir certaines conditions. Un multiplicateur d'électrons de type arbitraire connu est désigné par 16 et 17 désigne l'anode du tube image. Lorsqu'un spectre est projeté sur la photocathode 10 du tube image, la lumière libère des photoélectrons à partir de la photocathode. A l'aide d'une tension appliquée extérieurement entre la photocathode 10 et la grille 13, on accélère les photoélectrons de telle sorte que ceux-ci présentent la meme vitesse lorsqu'ils traversent la grille 13. A l'intérieur du cylindre 12, les électrons -se déplacent- ainsi avec une vitesse uniforme en direction de la plaque 14 à l'autre extrémité du cylindre. A l'aide d'enroulements 18 situés à l'exterieur du tube image, il est possible de produire un champ magnétique pratiquement uniforme parallèle à l'axe de symetrie du tube. Ce champ magnétique est représenté par une flèche par rapport à la tension accélératrice entre la photocathode 10 et la grille 13. De cette façon, il est possible de focaliser les électrons sur la plaque d'extrémité 14 du cylindre, de sorte qu'une image est produite sur la photocathode par des électrons du spectre optique. Les enroulements 18 sont, de manière connue, munis d'enroulements de déviation produisant des champs de déviation qui sont respectivement perpendiculaires et sont, de plus, perpendiculaires au champ de focalisation. Ces champs de déviation permettent de faire varier l'image sur la plaque 14 de telle sorte que des photoélectrons d'une partie de la photocathode choisie à l'avance et correspondant à la-forme et à la taille de llouverture 15 puissent être amenés à passer à travers cette ouverture.Ces photoélectrons sont, d'une manière connue, amplifiés par un multiplicateur'd'électrons 16, et un courant photoélectrique apparaît dans l'anode 17. Ce courant photoélectrique est proportionnel à l'intensité de la partie de la lumière qui tombe sur la photocathode et est en liaison avec l'intensite des champs de déviation. La fig. 2 montre un tube image d'un type différent de celui de la fig. 1. Le tube image de la fig. 2 contient, comme celui de la fig. 1 une photocathode 10, une plaque 14 présentant une ouverture 15, un multiplicateur d'électrons 16 ainsi qu'une anode 17. Dans la réalisation conforme à la fig. 2, 20 désigne des électrodes annulaires auxquelles une tension est appliquée. Les électrodes 20 produisent un champ électrostatique uniforme entre la photocathode 10 et la plaque 14. Ce champ accélère, d'une manière continue, les photoélectrons de la photocathode tandis que simultanément le champ magnétique produit par les enroulements 18 focalise les électrons sur la plaque 14. Le tube est commandé au moyen de champ de déviation de la même manière que le tube de la fig. I. Le tube image est désigné par 30 à la fig. 3, les enroulements de focalisation et de déviation étant désignés par 31 à cette figure. Une sphère dite intégrante ou intégrée d'un type arbitraire connu est désignée par 32, et elle est entièrement revêtue d'une peinture blanche réfléchissante et diffusant la lumière. La sphère est éclairée par une lampe indiquée schématiquement en 33 à la fig. 3. Cette lampe peut être une lampe électrique usuelle, ou un arc sous haute pression, et elle émet de la lumière comprenant toutes les longueurs d'onde à l'interieur du champ visible. A la fig. 3, on a designe par 34 lechantillon à éssayer et par 34a l'échantillon de référence, les.échantillons 34 et 34a étant montés dans des ouvertures de la sphère: Les faisceaux lumineux 50 et 51 provenant des échantillons 34 et 34a sont dirigés vey.s des lentilles 36 et respectivement 37, et ils sont focalisés sùr les fentes d'entrée 38 et 39 de deux spectrographes. Chacun des faisceaux lumineux traversant ces fentes est rendu parallèle à son axe par des miroirs collimateurs concaves 40 et respectivement 41, et il rencontre ensuite des réseaux concaves 42 et respectivement 43 qui focalisent chacun un spectre sur la photocathode 44 du tube image 30. Un élément de calcul est à la fig. 3 désigné par 45. Cet élément de calcul commande une source 46 dont les sorties sont reliées aux enroulements de focalisation et de déviation 31. L'élément de calcul commande de plus un amplificateur électronique 47 faisant que le courant anodique provenant de l'anode du tube image soit lisible par l'élément de calcul Comme les directions et les positions des deux spectres sur la photocathode sont connues, l'élément de calcul peut calculer le champ magnétique nécessaire pour rendre le tube image prêt à lire, sur la photocathode et pas à pas, les composantes de longueurs d'onde voulues provenant des spectres de 1' échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence. La fig 3 représente schématiquement des organes 48 et 49 permettant de maintenir des ampoules contenant des échantillons colorés liquides et respectivement des échantillons de référence soumis à des mesures de transmission de lumière. Au moyen d'un spectrophotomètre conforme à l'invention, on peut électroniquement diriger la sélection des composantes de longueurs d'onde lumineuses et leur évaluation à partir d'un élément de calcul prévu pour analyser les résultats des essais. L'invention fait que les mesures peuvent être effectuées d'une manière rapide et le dispositif spectrophotométrique ne contient aucun élément déplaçable de manière mécanique. A la fig. 4, le cercle périphérique de la surface de la photocathode est désigné par 50, et des bandes 51 et 52 indiquent schématiquement comment les spectres de l'échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence sont focalisés sur la photocathode. Lorsque l'on choisit l'ouverture du tube image (référencel5 aux fig. 1 et2), les hauteurs des bandes spectrales doivent alors être prises en considération. Chaque ouverture est de préférence rectangulaire et présente une hauteur correspondant à celle des bandes, tandis que la largeur de l'ouverture est choisie pour correspondre à la bande de longueur d'ondes qu'il est souhaitable de mesurer, en général 5 à 10 nm. Les réseaux concaves sont placés de manière à focaliser les bandes spectrales sur la photocathode du tube image selon des angles de diffraction tels que la lumière réfléchie en provenance de la photocathode 10 ou respectivement de la fenêtre 11, et qui rencontre les réseaux concaves, ne soit pas de nouveau réfléchie vers le tube image. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être appliquées sans sortir de son cadre. En particulier, au lieu d'un tube de type dissecteur d'image, on peut utiliser d'autres~tubes image, et il est également possible de combiner un tube de type dissecteur d'image et un certain nombre d'autres tubes image. D'autres dispositions des réseaux peuvent également être utilisées pour focaliser les bandes spectrales 50 et 51 sur les photocathodes du tube image. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de détermination de la gradation de couleur d'un produit, caractérisé en ce que on éclaire un échantillon de couleur (34) du produit et un échantillon de référence(34a) connu par la même source de lumière (33), on dirige un faisceau de lumière (50,51) provenant de l'échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence vers des spectrographes identiques, et on disperse au moyen de réseaux de diffraction (42,43) la lumière provenant de ces faisceaux en composantes-de longueurs d'onde, on focalise ensuite ces composantes en tant que bandes spectrales analogues sur la photocathode (44) d'un tube image (30) entouré par des enroulements (31) prévus pour créer des champs magnétiques, et on choisit des composantes de longueurs d'onde en contrôlant ou commandant ces champs magnétiques, on évalue l'intensité de ces composantes et on compare les valeurs obtenues pour l'échantillon de couleur et pour l'échantillon de référence à l'aide d'un élément de calcul (45) relié au tube image (30). 2 - Procédé,selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place l'échantillon de couleur (34) et l'échantillon de référence (34a) dans des ouvertures de la paroi d'un dispositif (32 > du type sphère intégrante ou intégrée qui est éclairé intérieurement par une source de lumière (33)-. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on rend parallèle chaque faisceau (50,51) au moyen d'un miroir collimateur concave (40,41), on dirige les faisceaux résultants vers des réseaux concaves (42,43) qui focalisent des bandes spectrales sur la photocathode du tube image (30), et on monte ces réseaux de manière à empêcher que la lumière réfléchie sur la photocathode soit réfléchie à nouveau en direction du tube image. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de détermination de la gradation de couleur d'un produit selon la revendication 1, caractérisé par des moyens (32) pour éclairer simultanément un échantillon de couleur (34,48) du produit et un échantillon de référence (34a,49) connu avec la même source de lumière (33) et pour faire sortir de chacun de ces échantillons un faisceau lumineux (50,51), un tube image (30) et des enroulements (31) prévus pour produire des champs magnétiques au niveau de ce tube, des réseaux de diffraction (42,43) permettant de disperser les faisceaux lumineux (50,51) -en bandes spectrales et focaliser celles-ci sur la photocathode (44) du tube image, des moyens (46) pour commander ces enroulements (31) de manière à choisir les composantes de longueur d'onde désirée dans ces bandes spectrales, et un-élément de calcul (45) relié au tube image et prévu pour évaluer l'intensité de ces composantes et -comparer les valeurs obtenues pour l'échantillon de couleur et pour l'échantillon de référence. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage (32) comprennent un dispositif du type sphère intégrante ou intégrée présentant des ouvertures sur sa paroi pour le montage de l'échantillon de couleur et respectivement de l'échantillon de référence, ainsi que pour en faire sortir les faisceaux lumineux (50,51), ledit dispositif étant éclairé intérieurement par la source de lumière (33). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le tube image (30) est du type dissecteur d' image 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que deux miroirs concaves (40,41) sont montés de telle manière que chacun d'entre eux intercepte l'un des faisceaux lumineux (50,51) et dirige ces faisceaux vers le réseau de diffraction correspondant (42,43). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque réseau de diffraction (42,43) est un réseau concave. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les réseaux concaves sont prévus- pour focaliser sur la photocathode du tube image des bandes spectrales selon des angles de diffraction tels que la lumière réfléchie par la photocathode ne soit pas de nouveau dirigée vers le tube.