Brevet FR2566532A1 — publié le 19851227

/3/ 2566532 DETECTEUR DE GAZ PAR INTERFEROMETRIE La présente invention se rapporte à un détecteur de gaz fonction- nant par interférométrie, destiné à la détection et l'identification spécifique d'au moins un gaz dans un mélange gazeux, notamment en vue. d'opérations d'analyse et/ou de dosage. La demanderesse a déjà décrit un appareil de ce genre dans la demande de brevet francais n 83 19010 du 29 novembre 1983. Le détecteur faisant l'objet de cette précédente demande est à modulation sélective et comprend essentiellement une source lumineuse dont le faisceau traverse successivement un objectif de concentration, une cuve à gaz, un filtre interférentiel propre à isoler la totalité de la bande spécifique et un ensemble d'interférométrie et de modulation avant d'atteindre une cellule de détection, l'ensemble d'interférométrie et de détection consistant en un interféromètre de Fabry-Pérot dont au moins une des lames est montée sur des lames piézoélectriques soumises à une tension électrique de modulation. Ainsi, l'interféromètre étant constitué de deux lames à faces parallèles dont les faces en regard sont recouvertes d'une couche mince, la modulation du phénomène d'interfé- rence est assurée par la vibration longitudinale des lames de céramique piézoélectrique. Ce dispositif convient parfaitement aux besoins des laboratoires mais, pour des applications industrielles, il présente l'inconvénient d'une forte sensibilité aux vibrations. La présente invention a pour objet la réalisation d'un détecteur interférométrique de gaz beaucoup moins sensible aux vibrations et de ce fait, se prêtant mieux aux applications industrielles. Le détecteur selon l'invention, destiné à la détection et/ou l'identification spécifiques d'au moins un gaz dans un mélange gazeux, notamment en vue d'opérations d'analyse et/ou de dosage, particulière- ment pour des applications industrielles, comprenant, alignés sur un même axe, une source lumineuse S, un filtre interférentiel F propre à isoler la totalité de la bande spécifique d'absorption du gaz-à identi- fier, une cuve à gaz C, un système optique de focalisation 01, 02, un ensemble d'interférométrie et de modulation E, et un détecteur D, ledit système optique étant propre à former l'image de la source S sur ledit détecteur D à travers le filtre F, la cuve C et l'ensemble E, est caractérisé en ce que l'ensemble E consiste en une première lame L1 de qualité interférométrique à faces planes et parallèles, d'épaisseur e et d'indice n introduisant une différence de marche A = 2ne adaptée au gaz à analyser, cette lame L1 fournissant sur le détecteur D une frange brillante, et une seconde lame L2. dans le même matériau que la première lame L1, formant un léger prisme par rapport à la précédente et fournis- sant sur le détecteur un éclairement moyen, l'ensemble comprenant en outre un disque rotatif de modulation en regard des deux lames, percé d'une fenêtre pour découvrir et occulter alternativement chacune de ces deux lames et provoquer ainsi la modulation du signal s fourni par le détecteur D. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une forme de réalisation du détecteur interférométrique selon l'invention; - la figure 2 est une vue, à plus grande échelle et de face, de l'ensemble de modulation du détecteur de la figure 1. Dans la forme de réalisation choisie et représentée, le détecteur selon l'invention comprend une source lumineuse S, une cuve à gaz C ainsi qu'un filtre interférentiel F qui isole la totalité de la bande spécifique d'absorption du gaz recherché. Le faisceau lumineux issu de S est focalisé à travers le filtre F, la cuve C et un ensemble interféro- mètre-modulateur E sur lequel on reviendra ci-après, sur un détecteur D au moyen d'un système optique comprenant ici deux objectifs 01 et 02 Selon l'invention, l'interféromètre de l'ensemble E est constitué par deux lames L1 et L2. La lame L1 est une lame de qualité interféromé- trique à faces planes et parallèles, d'épaisseur e et d'indice n créant une différence de marche A = 2ne, adaptée au gaz G à étudier, gaz qui traverse la cuve C de manière habituelle. Le réglage du dispositif est tel que la lame L1 fournisse une frange brillante sur le détecteur D, ce qu'il est possible d'obtenir en jouant par exemple sur la température de la lame L1, au moyen d'un dispositif R, ce qui modifie l'indice n de cette lame. La lame L2 est une lame fabriquée dans le même matériau que la lame L1, mais de qualité courante, cette lame L2 étant légèrement prismatique de façon à ne pas créer de pbénomène d'interférence à l'infini mais à fournir sur le détecteur D un éclairement moyen. Les lames L1 et L2 sont disposées sensiblement dans un même plan, perpendiculaire à l'axe du détecteur, symétriquement par rapport à l'intersection de ce plan et de cet axe. L'ensemble E comprend en outre un disque modulateur M, opaque et monté à rotation autour de l'axe du détecteur, ce disque étant percé d'un trou T qui découvre alternativement les lames L1 et L2. Ainsi, pendant le temps o L1 est éclairée, on aura sur le détec- teur D un éclairement maximum, correspondant à la frange brillante, et pendant le temps o L2 est éclairée, un éclairement moyen. Le signal s délivré par le détecteur est donc modulé à la fréquen- ce de rotation du disque M, en présence de franges. Les deux lames L1 et L2 sont fabriquées dans le même matériau, par exemple en ZnS, ZnSe, Ge, CaF2o Lorsque ce matériau a un indice élevé comme c'est le cas pour les trois premiers énumérés ci-dessus, le dépôt d'une couche minice, destinée à améliorer le pouvoir réflecteur, n'est pas nécessaire. Le détecteur selon lVinvention est peu sensible aux vibrations extérieures et est donc particulièrement bien adapté à un usage-indus- triel. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Détecteur interférométrique à modulation sélective, destiné à la détection et/ou l'identification spécifiques d'au moins un gaz dans un mélange gazeux, notamment en vue d'opérations d'analyse et/ou de dosage, particulièrement pour des applications industrielles, compre- nant, alignés sur un même axe, une source lumineuse (S), un filtre interférentiel (F) propre à isoler la totalité de la bande spécifique d'absorption du gaz à identifier, une cuve à gaz (C), un système optique de focalisation (01, 02), un ensemble d'interférométrie et de modula- tion (E), et un détecteur (D), ledit système optique étant propre à former l'image de la source (S) sur ledit détecteur (D) à travers le filtre (F), la cuve (C) et l'ensemble (E), caractérisé en ce que l'en- semble (E) consiste en une première lame (L1) de qualité interférométri- que à faces planes et parallèles, d'épaisseur elet d'indice n introdui- sant une différence de marche A 2ne adaptée au gaz à analyser, cette lame (L1) fournissant sur le détecteur (D),une frange brillante, et une seconde lame (L2), dans le même matériau que la première lame (L1), légèrement prismatique et fournissant sur le détecteur un éclairement moyen, l'ensemble E comprenant en outre un disque rotatif de modulation en regard des deux lames, percé d'une fenêtre pour découvrir et occulter alternativement chacune de ces deux lames et provoquer ainsi la modu- lation du signal A fourni par le détecteur (D). 2.- Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (L1, L2) sont réalisées en ZnS, ZnSe, Ge ou CaF2. 3.- Détecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un dispositif de chauffage (R) est associé à la première lentille pour modifier son indice n et régler ainsi sa différence de marche A.