Brevet FR2623906A1 — publié le 19890602

La présente invention concerne un capteur de mesure pour un analyseur portable utilisant une émis- sion optique, dans lequel.l'émission optique est disper- sée en un spectre par utilisation de spectrographes à grille. On utilise une émission optique pour analyser des échantillons conducteurs, par exemple divers métaux. La méthode engendre une décharge électrique entre l'é- chantillon et l'électrode de sonde. La décharge évapore une certaine quantité de matière à partir de la surface de l'échantillon et les atomes de ladite matière sont excités et ionisés pour former un plasma. Chaque élément émet un spectre distinctif. La teneur des divers éléments dans l'échantillon peut être définie par mesure du spec- tre émis par la matière. Dans les analyseurs à émission optique portables modernes, la lumière est dispersée en un spectre au moyen d'une grille arquée qui concentre le spectre sur une or- bite circulaire. La lumière est transférée de l'objet à mesurer dans le spectrographe par un câble de trans- mission de lumière. Les lignes de spectre sont mesurées au moyen de tubes photomultiplicateurs séparés. Toutefois, de tels appareils ne sont pas portables. Les analyseurs à émission optique peuvent égale- ment employer un spectrographe à prisme, afin de disper- ser le spectre. On effectue la mesure au'moyen d'un dé- tecteur de ligne. Dans ce cas, on peut réaliser un appa- reil portable mais l'utilisation du spectrographe est for- tement limitée par la dispersion non linéaire et dépen- dant de la température. La présente invention a pour objet d'éviter certains des inconvénients de l'art antérieur et de pro- curer un capteur de mesure perfectionné convenant pour l'analyse portable, ce capteur étant utilisé en relation avec une émission optique, l'émission optique pouvant Z623906 être dispersée en un spectre au moyen d'un spectrogra- phe basé sur l'emploi d'une grille. Les caractéristiques nouvelles essentielles de l'invention sont indiquées dans les revendications annexées. Dans le capteur de mesure suivant l'invention, on crée une décharge électrique entre l'échantillon en examen et l'électrode, cette décharge évaporant de la matière de la surface de l'échantillon. Les atomes sépa- rés de l'échantillon sont excités et ionisés, et ainsi chacun des éléments de l'échantillon émet un spectre dis- tinctif. Le spectre de l'échantillon est mesuré au moyen du capteur de mesure conforme à la présente invention. Le capteur de mesure suivant la présente in- vention comprend au moins un composant de dispersion et de focalisation. Les propriétés de dispersion et de foca- lisation peuvent être procurées par un même composant ou par des composants séparés. Lorsque les propriétés sont contenues dans un seul et même composant, le dispositif suivant l'invention utilise une grille à champ plat, qui disperse la lumière en un spectre et la concentre sur un détecteur. Lorsque lespropriétés sont contenues dans des composants séparés, la lumière émise par l'échantillon est dirigée par un miroir concave sur une grille, et le spectre dispersé par cette grille est ensuite focalisé sur le détecteur par un autre miroir concave. Le capteur de mesure suivant l'invention com- prend également un détecteur approprié à la détermina- tion du spectre, ce détecteur étant avantageusement com- posé d'éléments de détection convenant pour la mesure d'un spectre. Ces éléments sont avantageusement placés le long d'une ligne sur la même surface, de sorte qu'ils constituent un détecteur de ligne qui est ensuite connec- té à un analyseur et à une imprimante. L'emploi du capteur de mesure suivant la pré- sente invention permet d'analyser un spectre dont la plus courte longueur d'onde est de 180 nm environ. Par suite, l'invention peut être utilisée pour des éléments de fai- ble masse moléculaire et elle peut être appliquée par exemple à la définition de la teneur en carbone de l'a- cier. Outre les dispositions qui précèdent,l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre schématiquement un mode préféré de réalisation de l'invention, la figure 2 illustre schématiquement un autre mode préféré de l'invention, et la figure 3 illustre schématiquement un mode préféré de l'invention, différent des modes de réalisa- tion des figures 1 et 2. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Comme représenté sur la figure 1, on crée une décharge électrique dans l'espace de gaz 3 situé entre l'électrode 1, qui peut être par exemple en cuivre, tung- stène ou argent, et l'échantillon 2. L'espace de gaz 3 peut contenir un gaz noble, un mélange d'un gaz noble et d'hydrogène, et/ou de l'air. La décharge électrique sépare de la matière de l'échantillon et engendre dans l'espace de gaz 3 un plasma à partir duquel chaque élément émet un spectre distinctif. Dans le capteur de mesure 11 suivant l'invention, la lumière émise par le plasma est conduite, par un collimateur et/ou par l'intermédiaire du câble 13, sur le miroir 4 puis, à travers la fente 5, sur la grille à champ plat 6. Ainsi, la grille à champ plat 6 sert à la fois de composant de dispersion et de composant de focalisation. La grille à champ plat 6 di- rige le spectre sur le détecteur de ligne 7. La concen- tration des divers éléments dans l'échantillon 2 est déterminée sur la base du spectre mesuré sur le détec- teur de ligne 7, au moyen de techniquesgénéralement con- nues. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la grille à champ plat 6 est remplacée par un dispositif comprenant une grille et au moins un miroir concave. Dans ce cas, les propriétés de dispersion et de focali- sation du capteur de mesure 11 suivant l'invention sont contenues dans des composants séparés. Sur la figure 2, la lumière émise par le plasma est conduite, par l'in- termédiaire du miroir 4 et de la fente 5, sur le miroir concave 8 puis sur la grille 9. Le spectre dispersé par la grille 9 est focalisé au moyen d'un autre miroir con- cave 10 et le rayonnement ainsi obtenu est dirigé sur le détecteur de ligne 7. La concentration des divers élé- ments dans l'échantillon est déterminée à partir du spec- tre mesuré par le détecteur de ligne 7, de la même façon que dans le mode de réalisation de la figure 1. L'invention peut également être avantageuse- ment mise en oeuvre au moyen de l'agencement de la figure 3, dans lequel les miroirs concaves 8 et 10 de la figure 2 sont associés pour former un seul miroir concave 12. D'autre part, le mode de réalisation de la figure 3 cor- respond à celui de la figure 2. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention n'est pas limitée à ceux de ses modes de réalisa- tion et d'application qui ont été décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les va- riantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre de la présente invention. ?623906 Revendications 1. Capteur de mesure pour un analyseur porta- ble à émission optique, dans lequel l'émission optique est dispersée en un spectre au moyen de spectrographes à grille, caractérisé en ce que, afin de disperser l'é- mission optique en un spectre, le capteur (11) contient au moins un composant de dispersion et un composant de focalisation, et en ce que le capteur comporte un détec- teur de ligne (7) afin de décrire le spectre créé. 2. Capteur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les propriétés de dispersion et de foca- lisation du capteur (11) sont contenues dans un seul et même composant. 3. Capteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (11) contient un élé- ment de dispersion et un élément de focalisation. 4. Capteur suivant les revendications, 2 ou 3, caractérisé en ce que la grille du capteur est une grille à champ plat (6). 5. Capteur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les propriétés de dispersion et de fo- calisation du capteur (11) sont contenues dans des com- posants séparés. 6. Capteur suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le détec- teur de ligne (7) comprend un ou plusieurs éléments de détection.