Brevet FR2508639A1 — publié le 19821231

Dispositif pour mesurer la pression d'un gaz La présente invention qui résulte de la coliaboration de la Compagnie Générale d'Eleotricité et du Commissariat à 1'Energie Atomique, concerne un dispositif pour mesurer la pression d'un gaz et plus particulièrement un dispositif pour mesurer la pression d'un gaz laser. I1 est possible, en général, de mesurer la pression d'un gaz laser à l'aide d'un type quelconque de manomètre connu. Cependant ces manomètres sont inutilisables lorsque le gaz est corrosif, comme par exemple le composé C3 F7 I utilisé dans les lasers à iode. Lorsque le gaz laser est constitué par la vapeur saturante d'un gaz liquéfié, il est possible d'obtenir une valeur de la pression du gaz en mesurant la température du gaz liquéfié. On sait en effet que dans ce cas la pression du gaz dépend de sa température. Cependant la gaz liquéfié est alors disposé dans une ampoule en communication avec le tube laser et la température du gaz contenu dans l'ampoule est en général différente de celle du gaz remplissant le tube laser. Cette méthode de mesure donne donc des résultats peu précis. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif pour mesurer de façon précise la pression d'un gaz, ce dispositif étant utilisable même dans le cas où le gaz est corrosif. La présente invention a pour objet un dispositif pour mesurer la pression d'un gaz, le spectre de ce gaz comprenant au moins une bande d'absorption, caractérisé en ce qu'il comporte - un générateur d'un rayonnement monochromatique dont la longueur d'onde est située dans ladite bande d'absorption, ce générateur étant disposé pour qu'un premier faisceau du rayonnement illumine le gaz, - un récepteur photoélectrique de mesure sensible audit rayonnement et disposé pour recevoir la partie du premier faisceau ayant traversé le gaz, - un récepteur pnotoélectrique d référence, identique au récepteur photoélectrique de mesure et disposé pour recevoir directeir,r?nt un deuxième faisceau du rayonnement, - et un circuit de traitement relié aux sorties électriques du récepteur de mesure et du récepteur de référence, ce circuit étant capable de déterminer, à partir des signaux délivrés par ces récepteurs, le rapport entre lténergie du deuxième faisceau et l'énergie du premier faisceau, ce rapport étant représentatif de la pression du gaz. Une forme partieulière de l'objet de la présente invention est décrite ci-dessous, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, appliqué à la mesure de la pression d'un gaz laser. Sur la figure est représentée une lampe à vapeur de mercure 1 dont l'ampoule sphérique a été revêtue d'une couche d'un matériau fluorescent non visible sur la figure. La lampe 1 est reliée à une source commandable 2 de courant électrique. Sur un axe 3 passant par le centre 4 de la lampe 1, sont alignés plusieurs éléments optiques. C'est ainsi qu'à partir du point 4 sont disposés successivement sur l'axe 3 une lentille convergente 5, un diaphragme 7, un filtre interférentiel 6, et un récepteur photoélectrique 8 tel qu'une diode au silicium. La lentille 5 et le diaphragme 7 peuvent etre montés dans un support tubulaire coaxial 9, tandis que le filtre 6 et le récepteur 8 sont montés dans un autre support tubulaire coaxial 10. Entre les supports 9 et 10 est disposé, perpendiculairement à l'axe 3, un tube cylindrique transparent 11 contenant un gaz 12 dont la pression est à mesurer. Sur un autre axe 13 perpendiculaire à l'axe 3 au point 4, sont alignés dtautres éléments optiques montés dans un support tubulaire coaxial 14. A partir du centre 4 sont aInsi disposés successivement une lentille convergente 15, un filtre interférentiel 16, une lentille de concentration 17 et un récepteur photoélectrique 18 tel qu'une diode au silicium. Le dispositif comporte en outre un circuit diviseur 22 dont une entrée est connectée à la sortie électrique du récepteur 8 à travers un amplificateur 20. La sortie électrique du récepteur 18 est connectée à l'autre entrée du circuit 22 à travers un amplifica- teur 21. La sortie du circuit 22 est connectée à l'entrée d'un circuit d'affichage 23. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. Le tube 11 est un tube laser à iode et le gaz 12 contenu dans ce tube est un mélange d'argon et d'iodoheptafluoropropane C3 F7 I. On désire mesurer la pression partielle du composé iodé dans le mélange. Le spectre de ce composé présente une bande d'absorption correspondant à la longueur d'onde ultraviolette de 280 nanomètres. Le revêtement fluorescent recouvrant l'ampoule de la lamp 1 émet un rayonnement monochromatique à cette longueur d'onde Lorsque la lampe est alimentée par la source 2. Ce rayonnement semble provenir du centre 4 de la lampe 1. La lentille 5 reçoit un faisceau conique 24, de sommet 4, mis par la lampe 1, et le transforme en un faisceau cylindrique. Le diaphragme 7 sélectionne dans ce faisceau cylindrique lin mince faisceau axial 25 qui illumine le gaz contenu dans le tube 11. Le diaphragme 7 permet de déterminer de façon préeise la longueur de gaz traversée. Le filtre interférentiel 6 est un filtre passe-bande ne laissant passer que le rayonnement de longueur d'onde 280 mm. Après traversée du filtre 6, le faisceau 25 illumine la surface sensible du récepteur 8. La lentille 15 reçoit un autre faisceau conique 26 faisant partie du rayonnement émis par la lampe 1 et transforme ce faisceau en un faisceau cylindrique 27 qui traverse le filtre 16 identique au filtre 6, puis est concentré par la lentille 17 sul la surface sensible du récepteur 18 identique au récepteur 8. Soit A le flux de rayonnement reçu par le récepteur 18. Lorsque le tube 11 ne contient pas de gaz iodé et qu'il est par exemple rempli d'air, le récepteur 8 reçoit un flux kA, k étant un coefficient de proportionalité qui est inférieur å 1 dans le cas de la figure. Lorsque le tube 11 est rempli du gaz iodé, le flux de savonne ment reçu par le récepteur 8 est égal à kAe'aL "a" désignant un coefficient d'absorption du faisceau 25 par le gaz iodé, et L étant la longueur du trajet du faisceau 25 dans ce gaz. Le circuit 22 délivre à sa sortie un signal R égal au rapport entre le signal électrique délivré par le récepteur 18 et celui délivré par le récepteur 8. On a donc R:ke aL Or le coefficient d'absorption "a" est proportionnel à la pression partielle du gaz iodé dans le tube 11. Le rapport R mesuré est donc représentatif de la pression partielle du composé C3F71 dans le mélange de gaz 12. il est nécessaire d'étalonner l'appareil soit en mesurant la pression par une autre méthode ou en disposant des atténuateurs calibrés à la place du tube 11. Après étalonnage, le circuit 23 permet d'afficher en valeur réelle la pression partielle du composé C3F7I dans le tube. A titre indicatif, pour des diamètres de tube laser à iode de l'ordre de 4 à 5 centimètres, il est possible de mesurer des pres sions partielles du composé C3 F7 I comprises entre O at 70 torrs. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour mesurer la pression d'un gaz, le spectre de ce gaz comprenant au moins une bande d'absorption, caractérisé en ce qu'il comporte - un générateur (1) d'un rayonnement monochromatique dont la longueur d'onde est située dans laàite bande d'absorption, ce générateur étant disposé pour qu'un premier faisceau (25) du rayonnement illumine le gaz (12), - un récepteur photoélectrique de mesure (8) sensible audit rayonnement et disposé pour recevoir la partie du premier faisceau (25) ayant traversé lys gaz (12), - un récepteur pnotoélectrique de référence (18), identique au récepteur photoélectrique de mesure (8) et disposé pour recevoir directement un deuxième faisceau (26) du rayonnement, - et un circuit de traitement (20 à 23) relié aux sorties électriques du récepteur de mesure (8) et du récepteur de référence (18), ce circuit étant capable de déterminer, à partir des signaux délivrés par ces récepteurs, le rapport entre lténergie du deuxième faisceau (26) et l'énergie du premier faisceau (25), ce rapport étant représentatif de la pression du gaz (12). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un diaphragme (7) disposé sur le trajet du premier faisceau (25), entre le générateur (1) et le récepteur de mesure (8).