Brevet FR2581770A1 — publié le 19861114

Perfectionnements aux dispositifs d'observation des liquides. L'invention est relative aux dispositifs permettant d'observer des liquides par transparence avec un fort grossissement. On a déja proposé, pour effectuer de telles observations, de placer une gouttelette du liquide à observer entre deux lames de verre elles-mêmes montées sur une platine perforée disposée à l'entrée d'un microscope de façon telle que la gouttelette se trouve en regard de la perforation de la platine, et de faire traverser axialement par un faisceau luminéux l'ensemble ainsi défini, ce qui permet ltobserva- tion visuelle ou photographique de la gouttelette fortement grossie-à travers le microscope. Les dispositifs de ce genre donnent satisfaction dans certains cas, mais il sont coûteux, les grossissements qu'ils permettent sont limités et la gouttelette à observer est écrasée. L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en proposant des dispositifs d'observation de liquides par transparence à la fois très économiques et conduisant à de très forts grossissements. A cet effet, les dispositifs d'observation selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent - un tube en matériau opaque divisé axialement en plusieurs compartiments par au moins un disque transversal opaque percé axialement d'un petit trou, - une source lumineuse disposée à l'une des extrémités de ce tube, ce qui envoie à son autre extrémité, à travers le petit trou ci-dessus, un faisceau lumineux diffracté naturellement, - et un opercule opaque obturant ladite autre extrémité du tube et percé axialement par un très petit trou dont les bords servent de siège à un petit volume du liquide à observer, lequel se présente sous la forme d'une membrane tendue à travers ce trou et amincie centralement. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - le diamètre du trou évidé dans l'opercule est compris entre 0,3 et 0,5 mm, - le bord du trou évidé dans l'opercule est délimité, du côté de la face extérieure au tube, par un bourrelet annu laire faisant saillie sur cette face, - la portion, de la face extérieure de l'opercule, qui en toure le trou évidé dans celui-ci, est piquetée ou traitée de façon à accrocher le liquide à observer, opercule présente une forme bombée vers l'extérieur et est délimité à sa périphérie par un bord relevé délimitant extérieurement une rigole annulaire, - le tube comporte, entre le disque transversal opaque percé d'un petit trou et l'opercule, un autre disque transversal opaque évidé d'un trou plus grand et propre à jouer le rôle d'un diaphragme anti-reflet, - le dispositif comporte un mécanisme permettant d'interpo ser à volonté des filtres entre la source lumineuse et l'entrée du tube, - le dispositif selon l'alinéa précédent comporte un boîtier supportant le tube, et son mécanisme d'interposition de filtres comporte un disque monté pivotant à l'intérieur dudit boîtier autour d'un axe parallèle à celui du tube, disque évidé par une couronne d'orifices équipés chacun d'un filtre, ce disque étant monté de façon telle que cha cun de ses orifices puisse être disposé axialement entre la source lumineuse et l'entrée du tube et qu'il traverse une fente évidée dans la paroi du boîtier, ce qui permet la commande manuelle de ses rotations à partir de l'exté rieur dudit boîtier. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ciannexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre en coupe axiale un dispositif d'observation de liquide établi selon l'invention. La figure 2 montre à échelle agrandie la zone axiale de l'opercule de ce dispositif ainsi que la membrane liquide soumise à l'observation et tendue en travers du trou évidé dans ledit opercule. La figure 3 montre une image susceptible d'être observée à l'aide du dispositif ci-dessus. ,Le dispositif d'observation ici considéré comporte un tube cylindrique de révolution 1 en matériau opaque. Ce tube est monté avec son axe vertical X sur un socle creux ou boîtier 2 en matériau opaque à l'intérieur duquel est logée une source lumineuse 3 centrée sur ledit axe X et constituée de préférence par une ampoule électrique. Le sommet du tube 1 est terminé par un opercule 4 en matériau opaque percé en son centre d'un très petit trou 5 le diamètre de ce trou 5 est de préférence compris entre 0,2 et 1 mm, et de préférence encore de l'ordre de 0,4 à 0,5 mm. C'est le bord du trou 5 qui constitue le siège d'une membrane du liquide 6 (figure 2) que l'on se propose d'observer par transparence en lumière diffractée. Pour engendrer le faisceau d'une telle lumière diffractée au niveau du trou 5, à partir de la source 3, - on obture le tube 1 à une petite distance de sa base par un disque transversal 7 en matériau opaque percé en son centre d'un petit trou 8 présentant un diamètre de l'ordre du mm, - on prévoit à mi-chemin entre ce disque 7 et l'opercule 4 un second disque opaque 9 percé axialement d'un trou 10 plus grand que les précédents jouant le rôle d'undiaphrag me anti-reflet, - enfin on adapte à l'entrée inférieure du tube 1 un guide de lumière tronconique 11 en matériau opaque convergent vers le bas, pour éviter les réverbérations. Le bord du trou 5 est de révolution et peut affecter toute forme désirable, notamment cylindrique ou tronconique, convergente vers le haut ou vers le bas. Dans les modes de réalisation préférés, ce bord est délimité, du côté de la face supérieure de l'opercule 4, par un bourrelet 12 faisant saillie sur cette face. L'opercule lui-même présente de préférence une forme bombée vers le haut et est limité périphériquement par un bord relevé annulaire 13 délimitant extérieurement une rigole 14 propre à collecter les excès de liquide lors des mises en oeuvre du dispositif. L'opercule 4 constitue de préférence le fond circulaire d'une capsule renversée présentant un bord cylindrique 15. Ce bord est disposé coaxialement au tube 1, étant avantageusement logé jointivement dans un étui prévu en haut du tube et matérialisé par la moitié supérieure d'un fourreau cylindrique 16 dont la moitié inférieure, filetée intérieurement, est vissée sur l'extrémité supérieure, filetée extérieurement, du tube. Ce montage de la capsule la rend facilement amovible par de simples déplacements axiaux, sa prise manuelle étant avantageusement facilitée par un moletage 17 prévu radialement sur le bord relevé 13. Dans des variantes perfectionnées, on interpose entre la source de lumière 3 et l'entrée inférieure du tube 1 un filtre 18, par exemple coloré. Pour permettre un remplacement facile de ce filtre 18 par un autre, on fait porter ces différents filtres par un même disque 19 lui-même monté pivotant autour d'une tige 20 d'axe Y parallèle à l'axe X et liée au boîtier 2 : les filtres 18 sont répartis sur le disque 19 selon une couronne centrée sur l'axe Y. Pour rendre les rotations du disque 19 facilement commandables à la main, on fait traverser par un segment de ce disque une fente 21 évidée dans le boîtier 2. On voit encore sur les figures - une batterie 22 logée dans le boîtier 2 et servant de sour ce de courant électrique pour l'ampoule 3, ce qui permet de rendre l'ensemble portatif et autonome, - un interrupteur électrique 23 permettant de commander l'al lumage et l'extinction de l'ampoule 3, - un circuit électrique 24 reliant entre eux l'ampoule 3, la batterie 22 et l'interrupteur 23, - et un piquetage 25 ou autre série de creux et reliefs pré vu autour du trou 5 sur la face externe de l'opercule 4 pour retenir le liquide 6, ce piquetage ou analogue pou van t dans certains cas être remplacé par un traitement ou revêtement approprié de la portion de face concernée, Le fonctionnement du dispositif d'observation ci-dessus est le suivant. On place en travers du trou 5 une gouttelette du liquide 6 que l'on désire observer par transparence. Le volume de cette gouttelette est très petit : c'est ainsi que celui provenant de la salive humectant un doigt peut suffire aux fins désirées. Ledit volume s'étend en travers du trou 5 à la façon d'une membrane dont les bords relativemènt épais (figure 2) s'accrochent sur le bord dudit trou, et notamment sur son bourrelet 12. L'expérience montre que, tout au moins pour certains liquides, compte tenu de la tension superficielle de ceuxci, la répartition du volume de la membrane évolue jusqu'à obtention d'une pellicule centrale 26 de plus en plus mince. A,la fin de cette évolution, -l'épaisseur de- cette membrane correspond à celle cumulée de quelques couches atomiques seulement, voire à celle d'une seule telle couche. L'expérience montre également que la lumière diffractée de très faible intensité provenant du petit trou 8 rela tivement éloigné de la membrane considérée traverse de manière quasi exclusive ladite pellicule centrale 26, les rayons du faisceau diffracté qui atteignent les autres portions du volume liquide étant soit réfléchis vers l'intérieur du tube 1, soit réfractés à l'intérieur dudit volume liquide et donc dispersés. En traversant la pellicule centrale 26 e:trêmement mince, composée seulement de quelques couches atomiques ou moléculaires, le faisceau lumineux diffracté excite ces particules en leur cédant des photons. Le retour subséquent à l'état fondamental de ces particules excitées, retour effectué directement ou par étapes, se traduit par l'émission de nouveaux photons d'énergie inférieure à celle des photons incidents, selon le processus connu de la photoluminescence. Ces nouveaux photons s'épanouissent selon une configuration de type conique à la sortie de la pellicule 26, laquelle se comporte alors comme une sorte de "foyer" émetteur de lumière. I1 en résulte que, d'une façon tout à fait surprenante, le faisceau de cette lumière, émis à partir d'une zone extrêmement petite, rend visible à l'oeil nu une image très fortement grossie de cette zone. Le grossissement en question est considérable puisqu'il permet pratiquement une observation directe de phénomènes manifestés à l'échelle atomique. L'effet visuel obtenu évolue en même temps que l'amincissement central de la membrane liquide Cet amincissement se stabilise dans certains cas lorsqu'il est parvenu au maximum possible sans rupture de continuité, ce qui correspond à une pellicule centrale résiduelle comportant une couche atomique unique. Ce phénomène est rendu possible du fait des interactions mutuelles des différents atomes constituant le liquide 6 observé et de sa tension superficielle. La figure 3 montre l'une des images susceptibles d'être observées avec un liquide 6 aqueux : sur cette image, on pourrait penser que les grands cercles 27 correspondent à des atomes d'oxygène et les petits cercles 28 à des atomes d'hydrogène. Pour ce qui est des interprétations qui peuvent être données aux images observées, il est à noter que leurs caractéristiques sont liées au comportement mutuel de certains des atomes composant le liquide 6 observé, et plus précisément de ceux, de ces atomes, qui subsistent à chaque instant dans la pellicule centrale 26 traversée par le faisceau lumineux, atomes qui n'ont donc pas encore été chassés audit instant vers le bord du trou 5 par les tensions superficielles, les attractions électriques ou gravitationnelles, etc. L'étude de tels comportements mutuels peut être très iAstructive pour la connaissance scientifique des structures correspondantes. De toute façon, l'observation de l'évolution des images produites est captivante, ce qui peut faire considérer le dispositif d'observation ci-dessus décrit comme un passetemps ou jouet du genre des lanternes magiques extrêmement attractif. Le liquide 6 est choisi parmi ceux capables d'absorber la lumière et de la réémettre sous forme de rayons visibles : il s'agit par exemple de l'eau, de l'alcool à 60 additionnée d'un quart de volume d'eau ou des suspensions homéopathiques. Pour conférer au liquide à observer une tension superficielle suffisante, il peut être avantageux de le mélanger à au moins une autre substance telle que glucose, amidon ou phosphore radioactif. Pour améliorer l'adhérence initiale entre la gouttelette de liquide 6 et les surfaces réceptrices intérieures du trou 5 et de son bourrelet 12, il peut être avantageux d'humecter légèrement ces surfaces avec ledit liquide à l'aide d'un doigt. Dans un mode de réalisation ayant donné toute satisfaction et cité à titre purement illustratif et bien entendu aucunement limitatif de l'invention - le diamètre du tube 1 était de 30 mm, - les distances axiales respectives étaient de 30 mm entre l'entrée du guide 11 et le disque 7, de 50 mm entre ce disque 7 et le disque 9 et de 30 mm entre ce disque 9 et le trou 5, - les diamètres des trous 8, 10 et 5 étaient respectivement de 1 mm, de 8 mm et de 0,5 mm, - l'opercule 4 était constitué en une feuille d'aluminium emboutie épaisse de 1,5 mm, - le bourrelet 12 présentait une hauteur et une épaisseur de l'ordre de 0,2 mm, - ltampoule 3 était alimentée sous une tension de 1,5 V. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif d'observation de liquides dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, notamment les suivants - le grossissement obtenu est exceptionnel, - le prix de revient est extrêmement faible, - vu l'absence totale d'écrans transparents solides, chaque image produite est très pure, étant engendrée uniquement par le liquide à observer, et le libre jeu des interactions mutuelles des composants de ce liquide peut s'exercer sans aucune entrave jusqu'à obtention automatique de la réparti tion à membrane centrale extremement mince ci-dessus décri te. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de Ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour observer un liquide par transparence avec un fort grossissement, caractérisé en ce qu'il comprend un tube (1) en matériau opaque divisé axialement en plusieurs compartiments par au moins un disque transversal opaque (7) percé axialement d'un petit trou (8), une source lumineuse (3) disposée à l'une des extrémités de ce tube, ce qui envoie à son autre extrémité, à travers le petit trou (8) ci-dessus, un faisceau lumineux diffracté naturellement et un opercule opaque (4) obturant ladite autre extrémité du tube et percé axialement par un très petit trou (5) dont les bords servent de siège à un petit volume du liquide à observer (6), lequel se présente sous la forme d'une membrane tendue travers ce trou et amincie centralement (en 26). 2. Dispositif d'observation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du trou (5) évidé dans l'opercule (4) est compris entre 0,3 et 0,5 mm. 3. Dispositif d'observation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bord du trou (5) évidé dans l'opercule (4) est délimité, du côté extérieur au tube, par un bourrelet annulaire (12). 4. Dispositif d'observation selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que la portion de la face extérieure de l'opercule (4), qui entoure le trou (5) évidé dans celui-ci, est piquetée (en 25) ou traitée de façon à accrocher le liquide à observer (6). 5. Dispositif d'observation selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'opercule présente une forme bombée vers l'extérieur et est délimité à sa périphérie par un bord relevé (13) délimitant extérieurement une rigole annulaire (14). 6. Dispositif d'observation selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le tube comporte, entre le disque transversal opaque (7) percé d'un petit trou (8) et l'opercule (4), un autre disque transversal opaque (9) évidé d'un trou plus grand (10) et propre à jouer le rôle d'un diaphragme anti-reflet. 7. Dispositif d'observation selon lune quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme permettant d'interposer à volonté des filtres (18) entre la source lumineuse (3) et l'entrée du tube (1). 8. Dispositif d'observation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (2) supportant le tube, et en ce que son mécanisme d'interposition de filtres (18) comporte un disque (19) monté pivotant à l'intérieur dudit boîtier autour d'un axe (Y) parallèle à celui (X) du tube, disque évidé par une couronne d'orifices équipés chacun d'un filtre, ce disque étant monté de façon telle que chacun de ses orifices puisse être disposé axialement entre la source lumineuse (3) et l'entrée du tube (1) et qu'il traverse une fente (21) évidée dans la paroi du boîtier, ce qui permet la commande manuelle de ses rotations à partir de l'extérieur dudit boîtier.