Brevet FR2540626A1 — publié le 19840810

_ X - COMMANDE DE LA ROTATION DU SYSTEME DISPERSIF D'UN MONOCHROMATEUR L'invention a pour objet un dispositif de commande en rotation du système dispersif d'un monochromateur Ce dispositif est plus simple et moins coûteux à construire que les systèmes habituels L'invention concerne égale- ment une utilisation du monochromateur ainsi équipé et un appareil spécifique adapté à cette utilisation. Les figures 1 et 2 du dessin annexé illustrent le fonctionnement de principe des monochromateurs usuels. La figure 1 est un schéma de principe o on voit le système dispersif 1, qui reçoit de la fente d'entrée 7 un faisceau de lumière parallèle polychromatique (rayon incident ri) Le système dispersif 1, par exemple un réseau, transforme ce faisceau en une série de faisceaux monochromatiques (rayons dispersés rd), envoyés à tour de rôle par rotation du réseau sur la fente de sortie 8 Les angles i et i' représentent les angles d'incidence d'en- trée et de sortie, respectivement, par rapport à une ré- férence R tandis que ces mêmes angles sont repérés par a et a', par rapport à la normale N au réseau. La figure 2 montre, en schéma, un organe mécanique A, B, C, d'un type connu, qui permet le défilement liné- aire du spectre sur la fente de sortie 8 Cet organe mé- canique, le plus connu, est du type "barre sinus" L'an- gle y est l'angle formé entre la référence R et la normale N au réseau. 2- La commande de l'organe mécanique est, de façon classique, purement mécanique et l'invention se propose de la remplacer par une combinaison de moyens mécaniques et de moyens électriques commandant les moyens mécaniques, ceux-ci calculant et commandant la rotation d'un secteur denté de façon à obtenir un développement linéaire du spectre sur la fente de sortie 8. Le dispositif de commande selon l'invention com- prend donc: un secteur denté, un pignon, des moyens de rattrapage de jeu, un moteur pas à pas une logique de commande interne ou externe. Le système dispersif est couplé directement au secteur denté, leurs axes de rotation respectifs étant communs. Le pignon couplé au moteur pas à pas engrenne direc- tement sur le secteur denté. Le rapport de réduction de l'ensemble est déterminé par les paramètres de fonctionnement du monochromateur tel que, par exemple, la résolution. Le moteur pas à pas peut être un moto-réducteur à moteur pas à pas. De préférence le secteur denté est de grand dia- mètre et les moyens de rattrapage de jeu sont constitués d'un ressort. De préférence aussi, le dispositif de commande est équipé de moyens séparateurs d'ordre, par exemple un filtre optique. Dans le même ordre d'idées, le dispositif de com- mande permet le réglage automatique du monochromateur. -3- L'invention sera mieux comprise en référence aux figures 3 A à 5 du dessin annexé, données à titre d'exem- ple. La figure 3 A est un schéma de principe d'un mono- chromateur équipé du dispositif de commande selon l'in- vention. La figure 3 B est un organigramme illustrant le fonctionnement du dispositif de commande. La figure 4 représente schématiquement les moyens sépa- rateurs d'onde et le recalage automatique du monochromateur. La figure 5 est un graphique du flux reçu par le détecteur en fonction de la longueur d'onde, en vue du recalage automatique. Comme illustré sur ces figures, le dispositif in- tervient-de la façon suivante: partant d'une position angulaire y O du système dispersif 1 qui détermine sur la fente de sortie 8 du monochromateur une longueur d'onde X O ou un nombre d'ondes c 0, voulant obtenir un déplace- ment AX ou Ad pour aboutir à la longueur d'ondes À 1 ou au nombre d'ondes 61, le circuit logique 5 calcule le déplacement angulaire ày nécessaire. Dans ce premier calcul, le circuit logique 5 prend en compte la formule mathématique caractérisant le système dispersif choisi Tenant compte du rapport de réduction global, le circuit logique 5 calcule alors le nombre N de tours ou de fractions de tour dont doit tourner l'axe du moteur 4 Puis il commande et contrôle la rotation de l'axe du moteur 4 de N tours. Par l'intermédiaire du pignon 3 enarenant directe- ment sur le secteur denté 2, le système dispersif 1-est déplacé en rotation - -4- Les moyens de rattrapage de jeu, à ressort sur la figure 3 A, sont accrochés d'une part sur l'ensemble secteur denté 2/système dispersif 1 et d'autre part sur le boîtier du monochromateur, permettent d'éliminer les jeux de fonctionnement Le ressort, ici à spirale 6, doit subir une contrainte quelque soit l'angle y de façon à assurer le contact permanent dent sur dent. Afin d'obtenir des résultats reproductibles, il est préférable de balayer le spectre en conservant toujours le même sens de rotation. Lorsqu'un système dispersif est éclairé par un rayonnement couvrant un intervalle spectral plus étendu que l'intervalle spectral libre de l'appareil, il y a superposition en chaque point du spectre de plusieurs radiations de longueur d'onde différentes Pour éviter cela, on utilise des moyens auxilaires séparateurs d'ordre. La solution la plus simple pour éliminer la lumière pa- rasite consiste à utiliser un filtre optique 9 dont on a judicieusement choisi la courbe de transmission. Dans le cas présent, le filtre optique 9 monté dans un bottier portefiltre est positionné angulairement par rapport à la normale N au système dispersif et transver- salement par rapport à l'axe du système dispersif. Le porte-filtre est rendu solidaire du système dis- persif par l'intermédiaire d'un bras de liaison qui dans le cas présent est constitué par le secteur denté 2 lui- même. Plusieurs filtres 9 peuvent être positionnés chacun d'eux rencontrera successivement le faisceau inci- dent r éliminant ainsi l'énergie parasite de chacune des régions spectrales étudiées. De façon similaire, on peut positionner par rapport -5- au système dispersif 1 un filtre optique 10 constitué par un matériau dont on connaît les raies caractéristi- ques d'absorption On peut utiliser par exemple une lame de polystyrène de quelques microns d'épaisseur Elle per- met de vérifier la reproductibilité de l'appareil On choisit une longueur d'onde Àr 0, caractéristique du po- lystyrène et choisie de telle manière qu'elle ne corres- ponde pas à une raie d'absorption de l'échantillon Le système dispersif vient se positionner angulairement de façon à ce qu'apparaisse sur la fente de sortie une raie de longueur d'onde À 1 inférieure à r O mais très voisine. Le détecteur de rayonnement reçoit le flux 01 Ensuite, le réseau tourne dans son sens normal de marche A un mo- ment donné, le flux lumineux 0 passe par un minimum Or O qui correspond précisément à la longueur d'onde Xr O de référence L'angle yr O relatif à Àr devient alors l'an- gle origine pour la série de mesures qui suivra cette vé- rification. Tout ceci est illustré sur les figures 4 et 5. Ces mesures étant effectuées comme décrit plus haut, cette vérification permet ainsi de réajuster automatique- ment avant chaque mesure l'échelle des longueurs d'onde du monochromateur. _ 62540626 REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande de la rotation du système dispersif d'un monochromateur, caractérisé en ce qu'il comprend un secteur denté ( 2), un pignon ( 3) engrenant directement sur le secteur denté ( 2), des moyens de rattra- page de jeu, un moteur pas à pas ( 4) agissant sur le pignon ( 3) et une logique interne ou externe ( 5) commandant le moteur ( 4), le système dispersif ( 1) étant couplé directement au secteur denté ( 2) et leurs axes de ro- tation respectifs étant communs. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système dispersif est un réseau ( 1). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de rattrapage de jeu consistent en un ressort ( 6), accroché sur l'ensemble constitué du système dispersif et du secteur denté ( 2). 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens auxilaires séparateurs d'ordre. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens auxilaires séparateurs d'ordre sont constitués d'au moins un filtre optique ( 9) rendu soli- daire du système dispersif. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre optique ( 9) est rendu solidaire du système dispersif par l'intermédiaire du secteur denté ( 2) sur lequel il est fixé - 7 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant le réglage automatique du monochromateur. -7- 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens permettant le réglage automatique du monochromateur comprennent au moins un filtre opti- que ( 10) constitué d'un matériau dont on connaît les raies caractéristiques d'absorption. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau constituant le filtre optique ( 10) est du polystyrène.