Brevet FR2447548A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne les appareils de détection de particules en suspension dans un fluide, du type comprenant une capacité destinee a contenir le fluide et disposée entre une source lumineuse et un organe photodetecteur. Dans un tel appareil, les particules en suspension diffusent la lumiere lorsqu'elles sont soumises a l'éclairement du faisceau de lumière incident, l'intensité de la lumière diffusée etant fonction de l'intensité de la lumière incidente, de la taille des particules et de l'angle que fait, par rapport au faisceau incident, la direction suivant laquelle est dispose 1 'organe photodétecteur Cet appareil permet, bien entendu, non seulement la simple détection de la presence de particules dans le fluide, mais également la mesura de la concentration de ces particules et, par consequent, l'analyse du fluide considère (dosage spectfique ou non). L'invention a pour but de fournir un appareil du type considere qui permette simultanément de disposer d'un faisceau de lumiere incidente qui soit stable et présente une intensité importante, d'éviter l'utilisation de tout autre systeme optique (lentilles, diaphragmes, filtres), d'obtenir une sensibilite tres elevee, de pouvoir analyser des fluides se présentant en quantites très faibles et, enfin, d'éviter toute lecture manuelle et point par point, donc fast-.dieuse, chère et compliquee. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil du type precite, caractérisé en ce que la source lumineuse est constituee par un laser et en ce que la capacité fait partie d'un circuit de circulation en continu du fluide, De manière extremement avantageuse, il peut être prévu que le faisceau lumineux du laser se propage directement du laser a la capacité et a l'organe photodetecteur. Dans un mode de réalisation particulier de I' invention, 1 'organe photodêtecteur peut comprendre un photodétecteur annlaire situe au-eel de la capacité suivant la direction reliant le laser cette capacité, ou encore un photodétecteur annulaire disposé entre le laser et la capacité, ou encore une combinaison des deux. Dans un autre mode de réalisation de l'invention particulierement adapté l'analyse de fluides se présentant en très faibles quantités, on peut interposer entre le laser et la capacité une lentille donnant un faisceau plat. Dans ce cas, l'organe photodetecteur peut, de préférence, comprendre deux cellules photodétectrices rectangulaires disposées dans un plan perpendiculaire a la direction reliant le laser a la capacité, leurs grands côtés etant parallèles entre eux et parallèles l'axe de circulation de fluide de la capacité. Il peut avantageusement être prévu que la capacite soit constituée par un tronçon de plus grande section d'un tube appartenant au circuit de circulation en continu et dispose transversalement par rapport a la direction reliant le laser a l'organe photodétecteur, la section dudit tronçon prise suivant un plan perpen di cul ai re a l'axe du tube étant de preference, dans ce cas, rectangulaire. Le circuit de circulation en continu peut egalement avantageusement comprendre une pompe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre a titre d'exemples non limitatifs et en-regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique d'un appareil suivant un premier mode de réalisation conforme a l'invention, - la figure 2 représente une vue de cet appareil, - la figure 3 est une vue de détail d'un photodétecteur annulaire de cet appareil, - la figure 4 est une vue schematique en perspective d'un appareil suivant un second mode de réalisation conforme a l'invention, - la figure 5 illustre un reglage particulier a ce second appareil, - la figure 6 représente une vue de dessus schématique d'un appareil suivant un troisième mode de réalisation conforme a l'invention, L'appareil des fig. la 3 comprend, disposes suivant un même axe X-X, un laser 1, une capacité 2 faisant partie d'un circuit de circulation en continu 3 et un organe photodetecteur 4. La capacité 2 est constituée par un tronçon de plus grande section, d'un tube 5 qui fait partie du circuit 3 et qui est disposé suivant un axe Y-Y perpendiculaire à l'axe X-X. La section de ce tronçon de tube prise suivant un plan perpendiculaire a 1'axe Y-Y est rectangulaire, comme le montre la fig. 2. Le circuit 3 est completé par une pompe de circulation en continu 6. L'organe photodétecteur 4 comprend deux photp- detecteurs annulaires 4a et 4b qui sont situes, ltun entre le laser 1 et la capacité 2, et l'autre au-del de cette capacité 2 suivant l'axe X-X. Chacun des photodétecteurs annulaires est constitué par une photorésistance annulaire7. Ces deux photodétecteurs sont reliés en série a un organe d'affichage 8, tel qu'un voltmetre digital. Le fonctionnement de l'appareil ainsi décrit est le suivant. Grâce à la pompe 6 (par exemple pompe centrifuge pour un gaz ou pompe péristaltique pour un liquide)? on fait circuler un fluide qui porte des particules en suspension a détecter. Ce fluide passe ainsi à travers la capacité de circulation continue 2, tandis que lé laser 1 émet, suivant l'axe X-X, un faisceau incident 9 qui traverse cette capacité et, par consequent, le fluide qu'elle continent, Ce faisceau traverse, par ailleurs, les ouvertures centrales des photodétecteurs annulaires 4a et 4b. Le photodétecteur 4a, dispose avant la capacite et qui laisse passer un faisceau incident? ne mesure que la lumière diffusée reflechie par les particules en suspension dans le fluide, tandis que le photodétecteur 4b, dispose au-del de la capacité, ne mesure que la lumiere diffusée directe. Bien entendu, ces deux photodetecteurs peuvent etre utilisés, soit séparément, soit en combinaison, comme représenté. Ce mode de réalisation particulier trouve une application avantageuse dans le cas de l'analyse de fluides disponibles en quantité abondante (par exemple de l'eau) et, dans ce cas, il n'est prévu aucun autre élément optique. Dans la variante des fig. 4 et 5, la capacité 2 est remplacée par une capacite 2c constituée par un tube capillaire dont le diamètre intérieur est, par exemple, de 1 à 2 mn alors que la section transversale de la capacité 2 est elle, par exemple, de l'ordre de 3xiO mn. Il est, en outre, prévu une lentille 10 qu;; est dispo see entre le laser 1 et la capacité capillaire 2c et qui transforme le faisceau mince 9 du laser en un faisceau plat 11 qui tombe sur la capacité 2c suivant l'axe de celle-ci. Quant à l'organe detecteur, il est constitué par deux cellules photodétectrices 4a et4b qui sont rectangulaires et sont disposées suivant un plan perpendiculaire à l'axe X-X, les grands côtés de ces cellules étant paralleles entre eux et parallèles à l'axe Y-Y de la capacité capillaire 2c. La lumière diffusée qui sort de la capacité 2c est constituée par un faisceau 12 en forme de tronc de pyramide qui vient s'appuyer sur les deux cellules 4c et 4d. Ce mode de réalisation trouve une application particulièrement avantageuse dans le cas ou les fluides à analyser sont disponibles en très faible quantité, étant donné que le second agencement ici considéré permet de sensibiliser la mesure. I1 est également possible de faire varier l'angle en déplaçant les cellules 4c et 4d suivant l'axe X-X en fonction de la taille et de la forme des particules à détecter, l'angle étant plus important lorsque les cellules sont plus rapprochées de la capacité-et plus faible lorsqu'elles sont plus éloignes. Bien entendu, ce réglage peut egalement être utilisé dans le cas du premier mode de réalisation décrit plus haut(fig. 5). L'appareil représente par la fig. 6 permet une lecture différentielle. Cet appareil comprend un laser unique 1 et un système réflecteur 13 qui permet de décomposer le faisceau incident 9 en deux faisceaux parallèles 9a et 9b à chacun desquels sont associés, comme dans la première réalisation, une capacite 2a ou 2b et un organe photodétecteur 4. Cet appareil trouve une application particulie- rement avantageuse dans le cas d'une analyse chimique ou immunologique, étant donné que l'on peut ainsi procéder à une lecture différentielle continue entre une capacité 2a contenant le fluide à analyser et une capacité 2b ne recevant que le seul fluide, à l'exclusion des éléments à doser. Cet agencement permet ainsi d'éliminer les interferences lors de dosages très fins, ces interferences étant dues à la nature du produit à analyser, qui est par exemple un liquide déjà trouble de nature. Ainsi, avec les divers appareils conformes à l'invention, on bénéficie des avantages apportés par un faisceau incident tres stable, par une sensibilité très importante, par une detection en continu, avec possibilite de declenchement d'une alarme et enfin par des analyses sur des quantités aussi faibles que quelques ml de réactif. Parmi les diverses applications que peut connattre cet appareil, on peut citer les détecteurs de fumée en continu avec alarme (la pompe centrifuge prélevant à distance une fraction du gaz), la détection et le dosage de polluants gazeux (le gaz ammoniac utilisé comme réactif pour l'acide chlorhydrique gazeux entraînant par exemple la formation de particules qui diffusent la lumière), la detection et le dosage de polluants liquides (par exemple dans l'eau dont on prélève un aliquote), la détection et la numération de germes bactériens dans un liquide (les germes diffusant la lumière), l'immunoprécipitation dans laquelle les doses disponibles sont extrêmement faibles, tous les dosages imnunologiques de fractions proteiques ou d'un antigène quelconque, et, enfin, tous les dosages chimiques etbiologiques (par exemple la floculation des lipides par le sulfate de dextrine). REVENDICATIONS 1 /- Appareil de détection de particules en suspension dans un fluide, du type comprenant une capacite (2) qui est destinee à contenir ce fluide et qui est disposee entre une source lumineuse (1) et un organe photodétecteur (4), caractérisé en ce que la source lumineuse (1) est constituée par un laser et en ce que la capacité (2) fait partie d'un circuit (3) de circulation en continu du fluide. 2 / - Appareil de detection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau lumineux (9) du laser se propage directement du laser (1) à la capacité (2) et à l'organe photodetecteur (4). 3 /- Appareil de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce que l'organe photodétecteur (4) comprend un photodétecteur annulaire (4b) situé au-delA de la capacite (2) suivant la direction (X-X) reliant le laser (1) à cette capacité. 40/- Appareil de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe photodétecteur (4) comprend un photodétecteur annulaire (4a) disposé entre le laser (1) et la capacité (2). 50/- Appareil de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une lentille (10) donnant un faisceau plat est interposée entre le laser (1) et la capacité (2c). 60/- Appareil de détection suivant la revendication 5, caractérise en ce que l'organe photodétecteur (4) comprend deux cellules photodétectrices rectangulaires (4c, 4d) disposées dans un plan perpendiculaire à la direction (X-X) reliant le laser (1) à la capacité (2), leurs grands côtés etant paralleles entre eux et parallèles à l'axe (Y-Y) de circulation de fluide de la capacité. 70/ Appareil de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la capacité (2) est constituée par un tronçon de plus grande section d'un tube (5) appartenant au circuit de circulation en continu (3) et dispose transversalement par rapport à la direction (X-X) reliant le laser (1) à l'organe photodétecteur (4). 80/- Appareil de detection suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la section dudit tronçon (2) prise suivant un plan perpendiculaire à l'axe (Y-Y) du tube est rectangulaire.