Brevet FR2605404A1 — publié le 19880422

La présente invention concerne un système avec au moins deux lampes spectrales atomiques émettant un faisceau parallèle de rayons lumineux ainsi que les moyens pour concentrer les faisceaux de rayons en un rayonnement commun de travail. Des systèmes pour concentrer le rayonnement de différentes sources de lumière spectrales en un faisceau lumineux de travail commun sont par exemple nécessaires en spectroscopie par absorption atomique pour l'identification simultanée de plusieurs éléments dans une susbtance échantillon. Les systèmes connus utilisent, pour la concentration des rayons, des ensembles des miroirs semi-transparents, deux lampes nécessitant un miroir pour la concentration des rayons et un autre miroir doit être ajouté pour chaque lampe supplémentaire. De tels ensembles de miroirs ne peuvent bien entendu conduire qu'une fraction des intensités individuelles des lampes au trajet du faisceau de travail. Les pertes de rayonnement sont, pour la plupart du temps, si importantes qu'elles donnent, pour la mesure, un rapport signal/bruit relativement mauvais. De plus, l'ajustage correct des miroirs les uns par rapport aux autres impose des difficultés, en particulier lorsque le dispositif doit être incorporé dans des appareils portables qui sont soumis à des charges inévitables par à-coups. D'autres systèmes connus de concentration des rayons avec un rendement lumineux supérieur utilisent des grilles de diffraction en tant que moyen de concentration des rayons ou bien un miroir oscillant à réflexion totale. Dans les deux cas, les directions des radiations des lampes doivent être ajustées de manière très soignée, et il en résulte donc une sensibilité accrue aux chocs. La présente invention a par conséquent pour tâche de créer un système de lampes spectrales multiples qui soit largement insensible à l'ajustement, possède un fort rendement lumineux et puisse être réalisé de manière très compacte. Cette tâche est réalisée, selon l'invention, par le fait que l'on prévoit, comme moyen pour la concentration des faisceaux de rayonnement, un réflecteur de concentration et un miroir d'arrêt se trouvant sur l'axe optique du réflecteur de concentration, les lampes spectrales atomiques étant disposées de manière que les axes optiques de leurs faisceaux de rayonnement soient parallèles à l'axe optique du réflecteur de concentration et en dehors de la zone couverte par le miroir d'arrêt. Selon d'autres configurations avantageuses de l'invention, on prévoit, en tant que miroir d'arrêt, un miroir d'arrêt se trouvant à 450 par rapport à l'axe optique du réflecteur de concentration ; le réflecteur de concentration présente un perçage se trouvant sur l'axe optique ; en tant que miroir d'arrêt, un miroir concave est prévu, dont l'axe optique correspond à l'axe optique du réflecteur de concentration ; la distance entre le réflecteur de concentration et le miroir d'arrêt est plus grande que la distance focale de réflecteur de concentration et la distance focale du miroir d'arrêt est dimensionnée de manière que les faisceaux de rayonnement qu'il capte soient focalisés, en direction de la lumière, derrière le réflecteur de concentration, sur l'axe optique ; la distance entre le réflecteur de concentration et le miroir d'arrêt est égale à la somme des distances focales de ces miroirs. Par ailleurs, on peut utiliser, comme miroir d'arrêt, un miroir convexe, dont l'axe optique correspond à l'axe optique du réflecteur de concentration ; la distance entre le réflecteur de concentration et le miroir d'arrêt est, dans ce cas, plus petite que la distance focale du réflecteur de concentration et la distance focale du miroir d'arrêt est dimensionnée de manière que les faisceaux de rayonnement qu'il réceptionne soient focalisés, en direction de la lumière, derrière le réflecteur de concentration. La construction de base de ce système de concentration des rayons est connue du télescope astronomique à réflexion. Celui-ci focalise la lumière d'une étoile se trouvant à l'infini et émettant par conséquent des rayons lumineux parallèles, dans un plan de l'image. La présente invention part du fait que la pupille du télescope peut être subdivisée en zones individuelles, qui sont éclairées par les faisceaux de rayons parallèles des lampes spectrales atomiques. I1 se produit alors, dans le plan focal, la concentration souhaitée des faisceaux de rayons en un faisceau de travail. L'aptitude d'un tel système dans le but de la spectroscopie par absorption atomique n'est donnée que si, lors de l'analyse spectrale du faisceau de travail après l'interaction avec l'échantillon à analyser, un monochromateur prévu possède, relativement aux lignes spectrales irradiant diverses zones de la pupille, la même courbe d'étalonnage que pour les lignes spectrales émises par une lampe spectrale individuelle se trouvant sur l'axe optique. On a pu établir, de manière surprenante, que la courbe d'étalonnage du monochromateur ne changeait pas lors de l'utilisation du système selon l'invention. Les faisceaux de rayonnement provenant de diverses lampes spectrales atomiques se comportent comme s'ils étaient émis par une seule source de lumière. Comme, pour la représentation des diverses sources de lumière dans le plan focal, une qualité de photographique de représentation n'est pas nécessaire, l'ajustage de l'ensemble est moins critique. Aucune condition trop sévère n'est imposée sur le parallélisme des rayons lumineux à l'intérieur de chaque faisceau ni sur le parallélisme des axes optiques. Comme le système de concentration des rayons ne travaille qu'avec des surfaces réfléchissantes, on obtient, comme autre avantage, que l'intensité lumineuse émise par chaque lampe spectrale atomique est transmise presque sans perte dans le parcours du faisceau de travail. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails'et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 montre une forme de réalisation de l'invention avec miroir d'arrêt plan - la figure 2 montre une forme de réalisation de l'invention avec miroir d'arrêt concave - la figure 3 montre une forme de réalisation de l'invention avec miroir d'arrêt convexe - la figure 4 montre une représentation détaillée de la structure selon la figure 2 ; et - la figure 5 montre une représentation détaillée de la structure selon la figure 3. La figure 1 montre une structure avec deux lampes spectrales atomiques 1, 2. Par des moyens non représentés, l'on est assuré que ces lampes émettent des faisceaux lumineux parallèles, dont les axes optiques 3, 4 sont parallèles. Les faisceaux lumineux tombent sur un réflecteur de concentration 5 dont l'axe optique 6 est également parallèle aux axes optiques 3, 4. Vis-à-vis du réflecteur de concentration 5 est disposé un miroir d'arrêt plan 7, qui est placé à 45 par rapport à l'axe optique 6 du réflecteur de concentration 5. Sa distance par rapport au réflecteur de concentration 5 est plus petite que sa distance focale, qui est donnée par le point de croisement 8' des axes optiques. 3, 4 convergents après réflexion sur le réflecteur de concentration 5. Le miroir d'arrêt 7 dévie les faisceaux de rayonnement de 90 vis-à-vis de l'axe optique 6 du miroir creux 5 et les concentre au point focal 8. A l'aide d'une lentille 9, on produit un faisceau parallèle de travail 10. Sur la figure 2, le réflecteur de concentration 5 possède un perçage central 11. Le miroir d'arrêt 12 est concave, dans ce cas, et se trouve face au réflecteur de concentration 5 sur l'axe optique 6. Sa distance au réflecteur de concentration 5 est plus grande que sa distance focale. Il focalise les faisceaux de rayonnement à travers le perçage 11 au point 13. Une lentille 9 produit, dans ce cas également,un faisceau parallèle de travail 10. Sur la figure 3, le réflecteur de concentration 5 se trouve, sur l'axe optique 6, face à un miroir convexe d'arrêt 14, et à une distance qui est plus petite que la distance focale. Le miroir d'arrêt 14 focalise les faisceaux de rayonnement à travers le perçage central 11 dans le réflecteur de concentration 5, au point 13. Une lentille 9 produit de nouveau un faisceau parallèle de travail 10. La figure 4 montre les conditions géométriques lors de l'utilisation de tubes à cathode creuse 15, 16 en tant que lampes spectrales. Par des lentilles 17, 18 en série avec les lampes, on produit des faisceaux parallèles 19, 20 de rayonnement lumineux, qui font impact sur le réflecteur de concentration 5. Un miroir d'arrêt 12 est disposé face à ce réflecteur de concentration 5, dont la distance est égale à la somme des distances focales des deux miroirs. Du miroir d'arrêt 12 partent des faisceaux parallèles de rayonnement, qui traversent le perçage 11 dans le réflecteur de concentration 5. L'un des faisceaux est réhaussé par des hâchures pour montrer son comportement caractéristique. Le trajet parallèle des rayons derrière le réflecteur de concentration 5 peut bien entendu être prolongé de manière à pouvoir, par exemple, insérer une chambre d'atomisation pour la spectroscopie par absorption atomique. Grâce à une lentille 21, les faisceaux lumineux 19, 20 affectés aux tubes à cathode creuse 15, 16 peuvent être représentés sur la fente d'entrée 22 d'un monochromateur, non représenté. Toute la construction est extrêmement compacte, et les faisceaux de rayonnement se traversant plusieurs fois ne sont pas mutuellement influencés. La figure 5 ne montre, pour la simplicité, qu'un tube à cathode creuse 15, qui est retenu dans un boîtier 23. Par l'utilisation d'un miroir d'arrêt convexe 14, on obtient une construction encore plus courte. On peut bien entendu disposer, symétriquement à l'axe optique 6 du réflecteur de concentration 5, autant de lampes spectrales atomiques que le permettent les dimensions géométriques. Avantageusement, on peut disposer quatre lampes spectrales atomiques décalées de 900. REVENDICATIONS 1. Système avec au moins deux lampes spectrales atomiques émettant un faisceau lumineux parallèle et des moyens pour concentrer les faisceaux lumineux en un faisceau commun de travail, caractérisé en ce que, comme. moyen pour concentrer les faisceaux de rayonnement, on utilise un réflecteur de concentration (5) et un miroir d'arrêt (7, 12, 14) se trouvant sur l'axe optique (6) du réflecteur de concentration (5), les lampes spectrales atomiques (1, 2 ; 15,16) étant disposées de manière que les axes optiques (3, 4) de leurs faisceaux de rayonnement (19, 20) soient parallèles à l'axe optique (6) du réflecteur de concentration (5) et en dehors de la zone couverte par le miroir d'arrêt (7, 12, 14). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en tant que miroir d'arrêt est prévu un miroir d'arrêt (7) se trouvant à 450 par rapport à l'axe optique (6) du réflecteur de concentration (5). 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur de concentration (5) présente un perçage (11) se trouvant sur l'axe optique (6). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en tant que miroir d'arrêt est prévu un miroir concave (12), dont l'axe optique correspond à l'axe optique (6) du réflecteur de concentration (5). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance entre le réflecteur de concentration (5) et le miroir d'arrêt (12) est plus grande que la distance focale du réflecteur de concentration (5) et la distance focale du miroir d'arrêt (12) est dimensionnée de manière que le faisceau de rayonnement qu'il reçoit puisse être focalisé, dans la direction de la lumière, derrière le réflecteur de concentration (5) sur l'axe optique (6). 6. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance entre le réflecteur de concentration (5) et le miroir d'arrêt (12) est égale à la somme des distances focales desdits miroirs. 7. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'en tant que miroir d'arrêt est prévu un miroir convexe (14), dont l'axe optique correspond avec l'axe optique (6) du réflecteur de concentration (5). 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance entre le réflecteur de concentration (5) et le miroir d'arrêt (14) est plus petite que la distance focale du miroir creux (5) et la distance focale du miroir d'arrêt (14) est mesurée de manière que le faisceau lumineux qu'il reçoit soit focalisé, en direction de la lumière, derrière le réflecteur de concentration (5).