Brevet FR2492099A1 — publié le 19820416

On sait que pour étudier un échantillon minéral,il est nécessaire de lui donner un poli spéculaire afin de pouvoir observer sélon les lois de la réflexion les constantes optiques du minéral dans le but de le reconnaître, de l'identifier et d'en déterminer les caractères. Pour cela, on utilise des dispositifs de polissage de différents types mais dont le principe est toujours le même, à savoir que l'on effectue une érosion de l'échan- tillon par exemple au moyen de disques rotatifs. On comprend aisément que quel que soit le minéral en cause l'obtention d'un poli spéculaire demande beaucoup de temps puisque l'érosion doit se faire d'une manière lente, régulière et précise. Lorsque l'échantillon est de taille importante, ou lorsqu'il est homogène, il est à peu près indifférent d'effectuer le polissage pendant un temps approximatif et de ne procéder à une observation du résultat atteint que périodiquement car on ne tient pratiquement pas compte d'une différence de cote de quelques dizaines de microns entre deux observations. L'installation de polissage est alors très simple puisqu'elle comprend d'une part une polisseuse munie d'un porte-échantillon et d'autre part, un microscope ou autre appareil d'observation de sorte que,pour chaque observation on transporte manuellement le porte-échantillon depuis la polisseuse jusqu'au microscope et vice-et-versa. Lorsque l'échantillon contient des composants qui doivent être étudiés et dont le diamètre est au plus égal à quelques microns ou, à plus forte raison, lorsque l'échan- tillon lui-même est extrêmement petit comme c'est le cas des poussières isolées, la méthode habituelle décrite ci-dessus ne convient plus car elle oblige le manipulateur à des contrôles incessants séparés par des périodes de temps extrêmement longues pour retrouver optiquement le petit échantillon en cause. Lorsque cet échantillon est isolé, comme c'est le cas des poussières, le problème est de parvenir à un polissage individuel ce qui sous-entend une précision de l'ordre du micron pour arrêter l'opération de polissage à la cote exacte désirée pour conduire l'étude de cette poussière, par exemple pour en déduire les conditions de formation, la nature des constituants, etc... Jusqu'à maintenant pour effectuer un tel travail,on dépose la poussière sur une lame placée sous 1' objectif d'un microscope binoculaire et on pose sur cette poussière une goutte d'un liquide transparent à séchage rapide tel que celui connu dans le commerce sous le nom de "Araldite", puis on englobe la goutte solidifiée dans une matière synthétique de dimension raisonnable après quoi on procède au polissage. Outre les inconvénients signalés ci-dessus selon lesquels il est très long de retrouver un élément aussi petit sur une surface proportionnellement immense comptetenu du grossissement du microscope, on comprend que dans le cas d'une poussière isolée, eelle-ci a tendance à bouger dans;la goutte liquide lorsqu'elle a une densité inférieure ou sensiblement égale à celle de ce liquide, de sorte qu'il faut fréquemment plus d'une heure pour trouver l'emplacement de la poussière avant même de commencer l'opération de polissage, étant entendu que cette recherche s'effectue dans les trois dimensions de l'espace. Les opérations de polissage et de vérification demandent couramment plusieurs jours à raison d'un quart d'heure de polissage et plusieurs heures de recherches et d'observations. Ces opérations longues, difficultueuses et fastidieuses se soldent parfois par un échec total lorsqu'au moment de parvenir à la cote désirée, le polissage est poursuivi un peu trop longtemps et que la poussière disparaît soit par érosion, soit par extraction de l'alvéole qui s'était constitué autour d'elle. La présente invention remédie à tous ces inconvénients en permettant de retrouver instantanément, au moyen d'un microscope, un échantillon minéral aussi petit soit-il tout en conduisant un polissage précis qui ne peut pas dépasser une cote pré-établie et calculée d'une manière extrêmement fine. L'invention sera bien comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques montrant un dispositif conforme à l'invention dans deux positions caractéristiques. La figure 3 est une vue schématique en coupe montrant des détails de réalisation du mécanisme de ce dispositif. En se reportant au dessin, on voit qu'un dispositif pour le polissage précis d'échantillons minéraux de très petites dimensions tels que des poussières est caractérisé en ce qu'il comprend un porte-échantillon 1 placé sur un support 2 qui est monté mobile verticalement et horizontalement par des moyens 3 et 4 comprenant des organes de réglages et de blocages 5 et 6 et qui est solidaire d'un chariot 7 monté mobile le long de guides horizontaux fixes 8 entre deux positions dans l'une desquelles le porte-échantillon 1 est situé à l'aplomb et sous un plateau de polissage 9 susceptible d'être entraîné en rotation autour d'un axe vertical et dans l'autre desquelles le porte-échantillon 1 est situé à l'aplomb et sous l'objec- tif 10 d'un microscope 11 monté sur un pied fixe 12. Le plateau de polissage 9 est relié par des moyens cinématiques à un moteur électrique équipé d'un variateur de vitesse de tout type connu afin de pouvoir régler la vitesse de rotation du plateau de polissage 9 au moyen d'un bouton de réglage 13 placé sur la façade de l'appareil. Un cordon d'alimentation 14 relié à une fiche 15 permet d'alimenter l'appareil à partir d'une source de courant électrique. Le plateau de polissage 9 est situé en surplomb et l'élément actif proprement dit de ce plateau de polissage 9 est situé dans un plan horizontal invariable par rapport au guide 8 afin que la cote a soit connue une fois pour toute. Par ailleurs, la partie inférieure 16 du support 2 est munie d'un organe de commande micrométrique 17 associé à des moyens mécaniques connus en soi, et qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail, afin que l'on puisse, d'une manière extrêmement précise et fine, ajuster la hauteur du porte-échantillon 1 selon une cote ~ déductible de la cote a afin de pouvoir, par action sur l'organe 17, ajuster la hauteur du porte-échantillon 1. Les moyens 3 et 4 associés aux organes de réglage 5 et 6, permettent de régler l'emplacement du porte-échantillon 1 par rapport à l'axe optique w du microscope 11. Grâce à ce montage dont le détail mécanique est à la portée de l'homme de métier, il est possible d'ajuster la position du porte-échantillon 1 dans les deux directions orthogonales du plan horizontal quelle que soit la cote p afin de pouvoir placer exactement dans le champ d'observation du microscope 11, notamment à l'aplomb de l'axe optique w, l'échantillon à observer. Les organes de réglage 5 et 6 sont avantageusement constitués par des vis du type micrométrique à vernier, c'est-à-dire présentant une échelle graduée sur laquelle on peut lire avec précision le degré de vissage ou de dévissage. Ainsi, en agissant sur ces vis micrométriques 5 et 6, on peut déplacer le porte-échantillon 1 jusqu'à ce que la poussière soit placée exactement à l'aplomb de l'axe optique @ du microscope 11 et, par simple lecture sur l'échelle graduée de chaque vis, en déterminer les coordonnées exactes, par exemple en abcisses et en ordonnées selon un système d'axes orthogonaux. Le m,icroscope 11 est muni lui aussi d'une vis micrométrique 18 qui déplace verticalement le statif par rapport au porte-échantillon 1. Par action sur cette vis, on effectue la mise au point sur la poussière et la lecture sur l'échelle graduée de cette vis 18 donne la cote verticale, ou troisième coordonnée spatiale, de cette poussière. Ainsi, on dispose des trois mesures qui permettent de retrouver la poussière en cause. Cette caractéristique de l'invention a pour avantage supplémentaire de permettre de retrouver plusieurs pous sières situées dans une même section, dès lors que pour chacune on a noté leurs trois coordonnées individuelles. En mettant au point successivement sur la poussière et sur la face supérieure de la section, on en déduit, par différence des mesures lues sur l'échelle graduée correspondant à la vis 18, la cote d'usure à obtenir par le plateau de polissage 9 pour éliminer le relief recouvrant cette poussière. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une butée 19 qui est montée sur un organe d'ajustage et de blocage 20 de sa position et qui est placée sur le parcours du chariot 7 dans la partie de ce parcours la plus proche de l'axe optique w du microscope 11. Le fonctionnement général du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant: Tout d'abord, on place l'échantillon à polir dans le porte-échantillon 1 qui, ici, comprend une cuvette centrale la mais qui pourrait être d'un autre type. Le microscope est du type à deux oculaires 21 et 22 (binoculaire) et comprend des systèmes d'éclairage 23 et 24 pour fonctionner selon le principe de la réflexion et de la transmission grâce auquel il est possible de faire une mise au point sur la poussière quelle que soit la profondeur à laquelle celle-ci se trouve dans la matière d'enrobage et quel que soit son emplacement horizontal. Au moyen de l'éclairage par réflexion on observe le diamètre déjà usé de la poussière et au moyen de l'éclairage par transmission on observe son diamètre maximum (au-delà duquel il ne faut pas polir afin de garder la poussière captive de la matière d'enrobage). On en déduit aisément la cote d'usure à obtenir et la "cote d'alerte" à respecter. La section qui contient la ou les poussières est bloquée dans le porte-échantillon 1 au moyen de vis radiales 25. Pcur explorer la section tout en effectuant une observation microscopique, l'observateur utilise les organes 5 et 6 pour déplacer les éléments 3 et 4, ainsi que la vis 18 pour déplacer le statif du microscope 11. Ensuite, il peut effectuer un réglage dans la direction longitudinale des guides 8, en manipulant l'organe micrométrique 20 qui actionne la butée 19, laquelle vient au contact du chariot 7. Lorsque cette position est obtenue, l'observateur peut bloquer l'organe 20 (mais cela s'est avéré n'être pas indispensable) de telle sorte que la butée 19 voit sa position bloquée à la cote 8. Après chaque opération de polissage à l'aplomb du plateau 9, le chariot 7 retrouve ainsi, exactement à la cote a, sa position d'origine. Tous ces réglages étant effectués une fois pour toutes, l'utilisateur déplace le chariot 7 en l'éloignant de la butée 19 jusqu'à ce que le chariot 7 et le porteéchantillon 1 se trouvent sur le plateau de polissage 9. Cette position est représentée sur la figure 2 et l'on voit que l'utilisateur peut alors mettre en marche le moteur d'entraînement du plateau de polissage 9 et agir sur le bouton de réglage 13 pour effectuer un polissage dont la durée est calculée empiriquement en fonction de l'observation préalable effectuée par le microscope 11. Lorsque l'utilisateur juge que l'opération de polissage a assez duré, il ramène le chariot 7 dans sa position primitive et celui-ci rencontre la butée 19 qui, en déterminant la cote 8 , garantit que la section se retrouve exactement dans la même position qu'à l'origine, par rapport à l'axe optique w. On voit que grâce à ce dispositif l'observateur ne perd pas de temps pour retrouver la poussière après l'avoir soumise à une opération de polissage et que le passage de la position d'observation à la position de polissage est simple, instantané et automatique. Les allers et retours correspondant aux passages de la position d'observation à la position de polissage et vice-et-versa, peuvent être aussi fréquents que cela est nécessaire puisqu'aucune perte de temps n'est à redouter. L'expérience montre que le porte-échantillon 1 contenant la section à polir doit être animé d'un mouvement, indépendamment de la rotation du plateau 9. Ici, on imprime au porte-échantillon 1 un mouvement linéaire alternatif grâce aux moyens suivants: Un second moteur électrique équipe le dispositif et est soumis à un variateur de vitesse individuel contrôlé par un bouton de commande 26. Le moteur entraîne, ainsi à vitesse plus ou moins grande, une pièce reliée cinématiquement, par tout moyen connu, à une tige 27 parallèle aux guides 8 et dont le mouvement est linéaire et alternatif. Cette tige 27 coulisse dans des supports fixes 28 et passe dans un collier 29 (Fig. 3) solidaire du chariot 7 par l'une de ses extrémités 29a qui est librement traversée par une tige 30 solidaire d'un bouton 31 et passant dans une lumière 32.L'autre branche 29b est taraudée et reçoit l'extrémité filetée de la tige 30. En période de "travail", les deux moteurs sont mis en marche de sorte que le plateau de polissage 9 tourne et que la tige 27 va et vient. Le bouton 31 est tourné dans le sens du dévissage de la tige 30 et les deux branches 29a et 29b sont écartées. La tige 27 peut ainsi se déplacer sans entraîner le chariot 7 qui reste immobile là où il est, par exemple sous le microscope 11. Après détermination des coordonnées de la poussière en cause (ou de la poussière la plus proche du plan supérieur de la section) comme cela a été expliqué plus haut, on amène le chariot 7 et le support 2 du porte-échantillon 1 audessous du plateau de polissage 9 en poussant vers la gauche le bouton 31, qui entraîne le chariot 7 le long des guides 8 par l'intermédiaire de sa tige 30 et de la branche 29a.A ce moment, on tourne le bouton 31 dans le sens du vissage de la tige 30 qui, en rapprochant la branche 29b de la branche fixe 29a, serre le collier 29 sur la tige mobile 27, de sorte que par cette espèce d'embrayage, on solidarise la tige 27 et le plateau 7 qui se trouve alors entraîné le long des guides 8, alternativement dans les deux sens. Il en résulte un mouvement identique du porte-échantillon 1 et de la section qu'il contient, de sorte que cette section subit un polissage selon les deux mouvements combinés de rotation (plateau 9) et de translation (tige 27). Pour éviter que le moteur qui entraîne la tige 27 -tourne continuellement, on prévoit un contacteur 33 dont le levier d'actionnement 34 est placé sur le parcours du chariot 7 à un emplacement tel que le contact est fermé (et le moteur en marche) quand le chariot 7 est sous le plateau 9, tandis que le contact est ouvert (et le moteur arrêté) quand le chariot est sous le microscope 11. Selon les observations effectuées dans le microscope 11, on détermine d'une manière rigoureuse quelle cote il faut adopter afin d'obtenir l'érosion voulue. Pour déterminer cette "cote d'usure, on actionne l'organe 17 qui fait varier la distance p tandis que la distance a reste invariable. Avec ce montage, on est assuré que l'opération de polissage ne peut pas dépasser la cote voulue et, cela, même si par inadvertance l'utilisateur poursuit trop longtemps l'opération de polissage. Il ressort de la description ci-dessus, qu'un dispositif conforme à l'invention permet non seulement de gagner un temps considérable en supprimant les temps successifs d'explorations et de mises au point mais même de prédéterminer la cote d'usure d'une manière très précise grâce à l'organe micrométrique 17. Une telle précision et une telle facilité d'utilisation permettent de polir des poussières transparentes ou incolores c'est-à-dire difficiles à reconnaitre ou à distinguer par rapport à la matière d'enrobage qui, souvent, est elle-même transparente (on utilise généralement une résine synthétique). On peut alors effectuer des opérations de polissage sur des poussières rares, voire uniques, et qu'l est impossible de remplacer comme c'est le cas de poussières aussi bien industrielles quernétéoritiques. On évite, en effet, tout polissage excessif qui vien drait à rendre inexploitable ce qui resterait de la poussière, de même que l'on évite la perte pure et simple de la poussière par extraction intempestive et accidentelle hors de son alvéole. Ce degré de sécurité inconnu jusqu'à ce jour permet, par exemple, d'obtenir des taux de réussite de tordre de 96%, c'est-à-dire que sur 100 poussières soumises à une opération de polissage 96 ont été utilement polies, étudiées et exploitées. L'invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation décrit et représenté mais en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, les moyens de déplacement et d'entraînement du chariot, de même que les moyens de réglage et de lecture des coordonnées du porte-échantillon 1 peuvent être de tous types connus de l'homme de métier comme il est évident que le microscope 11 peut être d'un type différent de celui décrit, dès lors que la mise au point se fait par déplacement vertical du statif. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le polissage précis d'échantillons minéraux de très petites dimensions tels que des poussières, caractérisé en ce qu'il comprend un porte-échantillon placé sur un support qui est monté mobile vertical entent et horizontalement par des moyens comprenant des organes de réglage et qui est solidaire d'un chariot monté mobile le long de guides horizontaux fixes, entre deux positions dans l'une desquelles le porte-échantillon est situé à l'aplomb et sous un plateau de polissage susceptible d'être entraîné en rotation autour d'un axe vertical, et dans l'autre desquelles le porte-échantillon est situé à l'aplomb et sous l'objectif d'un microscope monté sur un pied fixe. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque organe de réglage est associé à une échelle de mesure graduée. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le microscope est du type à statif mobile et comprend un organe de réglage de la position du statif, organe qui est associé à une échelle de mesure graduée. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une butée qui est montée sur un organe d'ajustage de sa position et qui est placée sur le parcours du chariot dans la partie de ce parcours la plus proche de l'axe optique du microscope. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément actif du plateau de polissage est situé dans un plan horizontal invariable. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chariot comporte un organe de tout type connu susceptible de solidariser ledit chariot et une tige qui est montée coulissante parallèlement aux guides horizontaux et qui est reliée cinématiquement à un moteur de telle manière que cette tige puisse être animée d'un mouvement linéaire alternatif et entraîner ou laisser libre le chariot. 7.Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe susceptible de solidariser le chariot et la tige est constitué par un collier qui entoure la tige et qui a ses deux extrémités séparées placées en regard, l'une au moins de celles-ci étant reliée à un organe, tel qu'une tige filetée susceptible d'écarter et de rapprocher ces extrémités pour lâcher ou serrer la tige.