Brevet FR2466783A1 — publié le 19810410

L'invention concerne les -systemes mettant en oeuvre des rayonnements optiques dangereux et a notamment pour objet un procédé de protection contre les réflexions intempestives d'un faisceau optique à hsute densité drénergies et les dispositifs assurant une protection efficace de l'utilisateur contre une telle reflexion. On manipule couramment des systèmes optiques dans lesquels une source de rayonnement de haute densité d'énergie, par exemple un laser, est utilisée en vue d'alimenter un ou plusieurs appareils optiques dits récepteurs. Le récepteur se présente sous forme d'un corps comportant une petite fenêtre entouréé de surfaces réfléchissantes d'orientation quelconque. Pour aligner ce système, il faut faire varier la position et l'orientation du récepteur par rapport au laser généralement fixe, jusqu'à ce que son axe optique coïncide avec Celui du faisceau. On effectue d'abord un réglage grossier, faisceau éteint. Nais le réglage fin ne peut être obtenu qu'avec le faisceau.Pendant le déroulement de l'opé- ration, il peut frapper n'importe quel point de la surface du récepteur et s'y réfléchir. I1 -résente ainsi un risque important pour-lesyeux de l'opérateur, qui se protége en portant des lunettes spéciales. Cette protection est insuffisante, en particulier parce qu'elle est liée au souci de précaution de l'opérateur et ne met pas à l'abri du danger une tierce personne arrivant inopinément sur les lieux. L'invention veut pallier à cette insuffisance et concerne un procédé de protection contre les reflexions intempestives d'un faisceau de rayonnement à haute densité d'énergie, reflexions se produisant au cours de l'opération d'alignement d'un système optique comprenant une source lumineuse et au moins un appareil récepteur munie d'une fenêtre d'entrée destinée à recevoir le faisceau.Selon ce procédés on équipe cette fenêtre d'un élément de protection constitué d'un corps creux évasé comprenant un orifice de sortie adapté à cette fenêtre, un orifice d'entrée de dimension supérieure suffisante pour capter le faisceau quand il est décentré et au moins une paroi latérale dont la configuration est telle que le faisceau subit au moins deux réflexions atténuatrices à -l'intérieur de cet élément quand il rencontre cette paroi latérale, et n'atteint pas directement la fenêtre. Elle a également pour objet le dispositif associé à ce procédé, constitué du récepteur muni de 11 élément de protection. Les différentes caractéristiques de l'invention apparaltront plus clairement dans la description qui suit, illustrée par les figures annexées. La figure 1 est une coupe du système aligné. La figure 2 est une coupe schématique du système en cours d'alignement, La figure 3 représente une variante de l'élément de protection. La figure 4 représente une adaptation du système pour une incidence multiple. La figure 5 représente schématiquement un aménagement du dispositif pour obturer le faisceau. L'invention se place dans le cadre d'un système optique, comme représenté sur la figure 1. Il comprend une source lumineuse, qui est ici-un laser (1) et un appareil récepteur (2). La face avant du récepteur est composée d'une petite fenêtre (3) entourée de surfaces réflechissantes (4). Ce récepteur a un axe optique (5) qui coincide avec celui du faisceau laser (6) en position alignée. Conformément à l'invention, la fenêtre du récepteur est équipée d'un élément de protection (7) constitué d'un corps creux en forme d'entonnoir. La partie évasée est dirigée vers le laser et lui présente un orifice d'entrée (8) de surface plus grande que celui de la fenêtre du récepteur. L'orifice de sortie (9) entoure cette fenêtre et lui est fixé par un moyen approprié, par exemple un emmanchement. On peut envisager de rendre amovible cet élément, pour le rangement de l'appareil, entre autre. Dans ce cas, l'embouchure peut être munie d'un filetage qui sera par exemple réalisé aux normes internationales des microscopes W 0,8 x 1/56. Un autre exemple de fixation est un embout magnétique conçu pour rendre le centrage automatique. Cet élément posséde avantageusement un axe de symétrie en coincidence avec l'axe optique du récepteur, c'est un tronc de cone par exemple. Pour aligner le système constitué du laser (1), généralement fixe et de l'appareil récepteur (2) mobile, on effectue d'abord un réglage grossier en absence du faisceau. Cet alignement est suffisamment apprécié par I'opérateur pour que le faisceau issu du laser puisse pénétrer par l'orifice d'entrée à l'intérieur de la partie évasée de l'élément de protection (7. Pour parfaire le centrage, on allume le faisceau. Il frappe la paroi intérieure de l'élément (7) en un point A quelconque, comme représenté sur la figure 2. Ceci suppose que le diamètre de l'orifice d'entrée est suffisant pour couvrir les écarts possibles de l'axe de l'appareil par rapport au faisceau.En arrivant au point A, le faisceau est en parti absorbé par la'paroi qui est avantageusement traitée pour être absorbante, et en parti réfléchi, selon les lois de l'optique géométrique. L'angle solide du cône est tel qu'après cette première reflexion le faisceau vient à nouveau frapper la paroi intérieure du cône en un point B, où il subit à nouveau absorption et reflexion. Le faisceau peut alors se retrouver une fois encore sur la paroi intérieure de l'élément, ou sortir. Nais il n'est plus dangereux car il a perdu beaucoup d'énergie dans les deux reflexions qu'il a subies. La paroi intérieure pourrait également diffuser, au moins partiellement, le faisceau à partir du point A, dans toutes les directions. Dans ce cas, la fraction diffusée à l'extérieur de l'élément est faible par rapport au faisceau initial et ne présente pas de danger. Pendant l'opération d'alignement, le faisceau vient donc frapper la paroi intérieure de l'élément de protection en un point quelconque jusqu'S ce que le système soit aligné. A ce moment, il arrive directenent sur la fenêtre du récepteur, sans toucher les parois. La nature du matériau constituant ce dispositif découle de sa fonction : il doit supporter sans destruction ni déformation lSimpact du faisceau laser sur sa paroi intérieure. I1 est constitué d'un matériau souple ou rigide répondant à ce critère, compte tenu de l'énergie du laser que l'on utilise. I1 est fabriqué, par exemple, à partir d'une feuille métallique de un ou plusieurs dizièmes de millimètres d'épaisseur. Il pourrait avantageusement être légèrement translucide pour rendre visible à l'opérateur l'impact du faisceau sur sa paroi intérieure et faeiliter ainsi l'opération de centrage. Le pourtour de l'orifice d'entrée peut être effilé comme représenté en (lOj sur la figure 1, pour présenter devant le faisceau l'arête la plus fine possible. Pour augmenter l'efficacité de capture de l'élément de protection sans l'allonger, on peut lui emboîter un ou plusieurs autres cônes coaxiaux (11) et (12) représentés sur la figure 3. Les espaces délimités par les cônes jouent le rôle du cône principal pour des faisceaux qui s'écarteraient beaucoup de l'axe du récepteur. Une autre variante du dispositif est représenté sur la figure 4. Elle consiste à associer plusieurs cônes d'angles solides différents mais débouchant chacun sur la fenêtre d'entrée du récepteur, ce qui permet à cet appareil de recevoir plusieurs faisceaux d'incidence multiple avec la même sécurité. Dans une réalisatipn particulière, on peut munir le dispositif d'un obturateur, comme schématisé en 13 sur la figure 5. Dans l'esprit de l'invention, cet obturateur doit empêcher les reflexions directes, c'est pourquoi sa lamelle obturatrice est inclinée par rapport à l'axe optique du système. Quand le faisceau arrive sur cet obturateur, il-se reftéchit obliquement et est piégé. Cet obturateur peut être un volet ou un diaphragme à iris, déclenché à distance. Le système optique à aligner peut comporter plusieurs appareils récepteurs en cascade. Chacun des appareils sera alors équipé d'un élément de protection qui captera le faisceau de l'appareil qui le précéde. REVENDICATIONS 1. Procédé de protection contre les reflexions intempestives dgun faisceau de rayonnement à haute densité d'énergie, reflexions se produisant au cours de l'opération d'alignement d'un système optique comprenant une source lumineuse et au moins un appareil récepteur muni d'une fenêtre d'entrée destinée à recevoir le faisceau, caractérisé en ce que cette fenêtre est équipée d'un élément de protection constitué d'un corps creux évasé comprenant un orifice de sortie adapté à cette fenêtre, un orifice d'entrée de dimension supérieure, suffisante pour capter le faisceau quand il est décentré et au moins une paroi latérale dont la configuration est telle que le faisceau subit au moins deux réflexions atténuatrices à l'intérieur de cet élément quand il rencontre cette paroi latérale. 2. Dispositif récepteur de rayonnement à haute densité d'énergie muni d'au moins une fenêtre d'entrée destinée à recevoir ce rayonnement caractérisé en ce que cette fenêtre est équipée d'un élément de protection constitué d'un corps creux évasé comprenant un orifice de sortie adapté à cètte fenêtre, un orifice d'entrée de dimension supérieure, suffisante pour capter le faisceau quand il est décentré, et au moins une paroi latérale dont la configuration est telle que le faisceau subit au moins deux réflexions atténuatrices à l'intérieur de cet élément quand il rencontre cette paroi latérale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette paroi latérale est un tronc de cône de révolution dont l'axe est confondu avec l'axe optique de l'appareil récepteur. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de protection est adapté à la fenêtre d'entrée de l'appareil récepteur par l'intermédiaire d'une fixation le rendant amovible. 5. Dispositif selon la revendication 2 > caractérisé en ce que le bord de l'orifice d'entrée de l'élément de protection est effilé. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau dont est fait l'élément de protection est légèrement translucide, afin d'apercevoir l'impact du faisceau incident. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de protection est constitué de plusieurs troncs de cône d'ouverturesvdifférentes emboîtés les uns dans les autres pour augmenter l'efficacité de capture du système. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément de protection est un ensemble de plusieurs troncs de cônes coaxiaux en communication avec la fenêtre d'entrée du récepteur. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un obturateur ayant une lamelle obturatrice inclinée par rapport à la direction d'incidence du faisceau.