Brevet FR2386805A1 — publié le 19781103

La présente invention, due à la collaboration de Nonsieur Jean, Antoine, Alphonse ANDRU et réalisée dans les services de la demanderesse, est relative à un procédé et à un dispositif de formation d'un signal représentatif de l'intimité du contact entre une surface et un produit mince et souple qui défile contre cette surface. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel procédé et un tel dispositif adaptés à la mesure de l'intimité du contact établi entre un transducteur magnéto-électrique (couramment appelé "tête" magnétique) et un support de magnétogramme tel qu'une bande magnétique, par exemple. Pour enregistrer ou lire un signal sur une bande magnétique, on fait défiler celle-ci sur une têtue magnétique. Que le signal à transférer provienne de la bande ou de la tête, on s'est rendu compte que le rendement de ce transfert dépendait étroitement de l'intimité du contact établi entre la bande et la tête. Grossièrement, le "niveau" du signal s'abaisse exponentiellement en fonction de la distance qui sépare la tête de la bande. Cela est particulièrement notable lorsque le signal à enregistrer est de petite longueur d'onde (de l'ordre de liim par exemple). On notre alors une perte de 1 dB sur le niveau du signal pour un accroissement de l'ordre de 0,02 micron de l'épaisseur de. cet espace. I1 est clair que l'imperfection du contact tête-bande résulte de l'irrégularité des surfaces en contact et notamment de celle de la couche magnétique de la bande. Pour étudier la surface de-la couche magnétique, on connatt, par exemple, un procédé qui consiste à appliquer un échantillon de celle-ci contre la face hypoténuse d'un prisme à réflexion totale éclairée sous l'incidence limite, puis à observer au microscope cette face du prisme, du côté opposé à celui contre lequel la bande est appliquée. Là où la couche magnétique est parfaitement appliquée contre le prisme, la réflexion totale est supprimée et le microscope ne reçoit aucun flux lumineux de la plage de contact. On dit que le pourcentage de contact sur cette plage est de 100 %. Là où la couche magnétique s'écarte de la surface du prisme d'une distance grande par rapport à la longueur d'onde la lumière incidente, la réflexion totale est conservée et le microscope recueille tout le flux lumineux reçu par la plage du prisme contre laquelle la couche magnétique n'est pas appliquée. On dit que le pourcentage de contact sur cette plage est de 0%.Là où la distance prisme-bande est petite par rapport à la longueur d'onde de la lumière utilisée, une partie de la lumière est réfléchie etc'autre transmise. D'une manière générale, le microscope "voit" alors la couche magnétique comme une moatque de plages sombres et claires. Ainsi, pour une certaine plage de l'interface bande-prisme, le rapport du flux lumineux réfléchi au flux lumineux incident est significatif de la distance moyenne qui sépare la bande et le prisme dans cette plage.On chiffre l'intimité du contact bande-prisme par le "pourcen tage de contact" ainsi défini pourcentage de contact = 100 (1 - flux réfléchi flux incident Le procédé ci-dessus rend de grands services dans l'étude de l'état de surface des bandes magnétiques. Néanmoins, on s'est rendu compte que, du fait même de son caractère "statique", il ne permet pas de rendre compte de ce qui se passe dans l'interface tête-bande dans les conditions réelles d'exploitation de la bande, c'est-à-dire quand celle-ci défile contre la tête.En effet, de nombreux facteurs influent alors sur l'étendue du contact tête-bande tels que, par exemple, la forme de la tête et la tension de la bande Il est clair que le procédé décrit ci-dessus ne permet pas de mesurer un "pourcentage de contact" tête-bande dans des conditions simulant exactement les conditions ruelles d'exploitation de la bande. C'est donc le but de la présente invention que d'obvier à ces inconvénients de cette technique connue. On atteint ce but avec un procédé de formation d'un signal représentatif de llintimité du contact entre une surface et un produit mince et souple qui défile contre cette surface, qui consiste en ce qu'on fait défiler ce produit contre un dioptre dont la géométrie simule celle de la surface, dans des conditions de défilement qui simulent celles de l'exploitation normale du produit, et en ce qu'on éclaire la région de contact par celui des demi-espaces définis par le dioptre qui est opposé à celui qui contient le produit et sous une incidence correspondant, en l'absence du produit, à une réflexion totale sur le dioptre. On tire de la mesure du flux lumineux réfléchi par une plage déterminée de la région du contact le signal représentatif recherché. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention permet de réaliser un dispositif qui comprend (a) une pièce optique présentant une surface simulant celle sur laquelle passe le produit en exploitation normale, (b) un mécanisme pour faire défiler le produit contre cette surface dans des conditions simulant celles de l'exploitation normale, (c) une source lumineuse pour éclairer la région du contact par l'intérieur de la pièce optique sous une incidence donnant une réflexion totale en l'absence du produit contre la surface et (d) un moyen sensible au flux lumineux réfléchi par une plage déterminée de la région du contact pour fournir le signal représentatif recherché. Au dessin annexé, donné seulement à titre- d'exemple - la figure 1 est un schéma du dispositif suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe d'une partie de ce dispositif, prise suivant le trait de coupe 2-2 de la figure 1 - la figure 3 représente l'image projetée par un microscope, formant partie du dispositif suivant l'invention, dans le plan d'un écran incorporé à ce dispositif, et - la figure 4 représente deux enregistrements graphiques du signal élec~. trique fourni par un photomultiplicateur formant partie du dispositif suivant l'invention. Dans la suite, on décrira ltinvention dans une mise en oeuvre adaptée à l'étude de l'état de surface des bandes magnétiques. il est clair cependant que 1 invention peut trouver des applications dans l'étude de l'état de surface de tout produit en bande souple et, notamment, dans lsétude des supports destinés à recevoir la couche magnétique des bandes magnétiques On se réfère à la figure 1 ou le dispositif suivant l'invention est représenté comme comprenant essentiellement une pièce optique formée d'un prisme 1 à réflexion totale qui porte sur- sa face hypoténuse une baguette hémicylindrique 2 présentant une surface incurvée 2' (voir figure 2).On choisit le rayon de courbure de la surface incurvée de la baguette de manière à simuler celui des pièces polaires d'une tête magnétique. Le prisme et la baguette sont en une matière optiquement transparenteb telle que du verre. On assure la transmission de la lumière du prisme à la baguette à l'aide d'un produit d'indice voisin de celui du prisme et de la braguette, tel que par exemple du baume du Canarda. On pourrait- aussi former le prisme et la baguette d'une seule pièce. On préfère cependant que la baguette soit amovible car il est possible alors de la remplacer (1) lorsqu'elle est raye et (2) lorsqu'on souhaite lui substituer une baguette propre à simuler une tête magnétique différente, tout ceci sans pour autant avoir à changer le prisme. Un collimateur 4 reprend la lumière issue dtune source lumineuse 3 pour éclairer la face interne de la surface incurvée de la baguette 2,de préférence sous l'incidence limite donnant une réflexion totale sur cette surface, ou dans le voisinage de cette incidence limite. Une bande magnétique 5 défile sur la surface 2' de cette braguette, sous l'action d'un mécanisme d'entraînement (non représenté) > en passant d'une bobine débitrice 6 à une bobine réceptrice 7 (voir figure 2). On règle l'angle d'enveloppement de la baguette par la bande en agissant sur la position de deux galets de guidage 8 et 9. L'ensemble (2,5,6,7,8,9) reproduit ou simule les- conditions de défilement d'une bande magnétique dans un appareil d'exploitation tel qu'un magnétophone par exemple. La lumière réfléchie par la baguette est focalisée par un système optique tel qu'un microscope 10, dans le plan d'un écran 11 percé d'une fente 12. Le microscope 10 est équipé d'un oculaire de contrôle 10' pour faciliter les réglages. Le grossissement de l'objectif est assez faible (par exemple x5 ou xlO) pour que la profondeur de champ soit suffisante. le grossissement de l'oculaire peut être plus éleVé (par exemple x10 ou x20) pour accroître les dimensions de l'image projetée. On a représenté à la figure 3 l'image projetée sur l'écran 11. La fente délimite une plage de la partie nette de l'image de la région centrale de la surface de la baguette qui est en contact avec la bande. La densité optique de chaque point de cette image est fonction de l'intimité du contact baguette-bande en ce point. La flèche 14 repère le sens de défilement de la bande magnétique. Un moyen sensibleltel tel que la surface sensible d'un photomultiplicateur 13,est placé immédiatement en arrière- de la fente 12, comme représenté à la figure 1. On conçoit aisément que l'éclairement de cette surface sensible varie en sens inverse du "pourcentage de contact" tel que défini plus haut, entre la tête et la bande, sur la plage de la surface de la baguette dont l'image est intérieure å la fente 12. Le signal électrique fourni par le photomultiplicateur est donc représentatif de l'intimité du contact tête-bande. il est maximum en l'absence de bande. Il est minimum pour un contact tête-bande parfait. En fonctionnement, alors que la bande magnétique défile contre la baguette 2, le signal produit par le photomultiplicateur alimente un enregistreur. On obtient ainsi, par exemple, la représentation graphique des fluctuations de ce signal. La figure 4 représente deux exemples typiques d'enregistrements obtenus. I1 est clair qu'on peut déduire de ceux-ci une valeur moyenne du "pourcentage de contact't ainsi que la valeur de I'écart-type caractérisant les fluctuations de ce pourcentage du contact, pour une bande magnétique donnée défilant dans des conditions données. Ces mesures permettent notamment (1) le classement de différentes bandes du point de vue de l'intimité du contact tete-bande, (2) l'étude de l'influence des paramètres du défilement sur le pourcentage de contact (tension et/ou vitesse de la bande, angle d'enveloppement de la tête, pression tête/bande, etc..), (3) l'étude des éventuelles corrélations existant entre le pourcentage de contact et certaines caractéristiques électriques de la bande telles que, par exemple, le rapport signal/bruit de modulation en haute fréquence. On pourra aussi évaluer l'influence d'un traitement de surface de la bande, tel qu'un calandrage par exemple, sur le contact tête-bande il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que certains facteurs sont susceptibles d'influer sur les mesures réalisées. Parmi ceux-ci on peut noter l'angle d'incidence, la longueur d'onde et la polarisation de la lumière utilisée, l'indice du prisme et de la baguette, la nature de la couche magnétique étudiée. Une conception appropriée et un étalonnage du dispositif sont évidemment nécessaires pour que les mesures opérées sur diverses bandes ou dans diverses conditions puissent être valablement comparées. Outre les applications de l'invention mentionnées plus haut, il est clair qu'on pourrait adapter aisément celle-ci à la lecture d'informations enregistrées sur une bande thermoplastique par exemple, sous la forme de déformations de sa surface susceptible d'affecter l'intimité du contact de cette surface avec la baguette de verrue du dispositif. La sortie du photomultiplicateur constitue alors un signal de lecture modulé par des informations enregistrées sur la bande. REVENDIGATIONS 1 - Procédé de formation d'un signal représentatif de l'intimité du contact entre une surface et un produit mince et souple qui défile contre cette surface, caractérisé en ce que (1) on fait défiler ce produit contre un dioptre dont la géométrie simule celle de la surface, dans des conditions de défilement qui simulent celles de l'exploitation normale du produit, (2) on éclaire la région du contact par celui des demi-espaces définis par le dioptre qui est opposé à celui qui contient le produit et sous une incidence correspondant, en l'absence du produit, à une réflexion totale sur le dioptre et (3) on tire de la mesure du flux lumineux réfléchi par une zone de la région du contact le signal représentatif recherché. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on éclaire la région du contact sous une incidence située dans le voisinage de l'incidence limite donnant la réflexion totale. 3 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on éclaire la région du contact avec un faisceau de lumière pola risée. 4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications-l à 3, caractérisé en ce qu'on éclaire la région du contact avec un faisceau de lumière monochromatique. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend (a) une pièce optique présentant une surface simulant celle sur laquelle passe le produit en exploitation normale, (b) un mécanisme pour faire défiler le produit contre cette surface dans des conditions simulant celles de l'exploitation normale, (c) une source lumineuse pour éclairer la région du contact par l'intérieur de la pièce optique sous une incidence déterminant une réflexion totale en l'absence du produit contre la surface et (d) un moyen sensible au flux lumineux réfléchi par une plage déterminée de la région du contact pour fournir le signal représentatif recherché. 6 - Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la lumière réfléchie par la pièce optique est reprise par un système optique qui forme une image de la zone de contact sur un écran percé d'une fente en arrière de laquelle est placée le moyen sensible. 7 - Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen sensible est un photomultiplicateur qui forme un signal électrique repré sentatif de l'éclairement de sa surface sensible. 8 - Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le dit signal électrique alimente tin enregistreur. 9 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 8, adapté à l'étude du contact d'une bande magnétique et d'une tête magnétique formant partie d'un appareil d'exploitation dans laquelle cette bande défile, caractérisé en ce que la piece optique présente une surface cylindrique dont la forme simule celle de la tête magnétique de cet appareil, la bande défilant contre cette surface. 10 - Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que cette pièce optique est formée d'une baguette hémicylindrique présentant une face plane en contact optique avec la face hypoténuse d'un prisme à réflexion totale. 11 - Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que cette pièce optique prend la forme d'un prisme à réflexion totale de la face hypoténuse duquel déborde une baguette hémicylindrique formée d'une pièce avec le prisme. 12 - Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 11, carac térisé en ce que le mécanisme qui fait défiler la bande magnétique est muni de moyens pour faire varier la tension-de là bande et l'angle d'enve loppement par cette bande de la surface de la piece optique contre laquelle cette bande défile-.