Brevet FR2646712A1 — publié le 19901109

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR POSITIONNER, SANS CONTACT, UN ECHANTILLON DE LIQUIDE. L'invention concerne un procédé et un dispositif pour positionner sans contact un échantillon de liquide. Dans le cas des différents procédés de recherche et de fabrication il est nécessaire de positionner sans contact une goutte de liquide, par exemple lors de la recherche de la transition de phase pour passer de la phase liquide à la phase solide ou bien lors de l'étude de phénomènes de cristallisation. Des procédés connus pour un positionnement sans contact emploient des champs électromagnétiques ou des champs ultrasoniques, pour maintenir l'échantillon dans une position définie dans l'espace. Le positionnement d'un liquide à l'aide de champs électromagnétiques se limite à des liquides électriquement conducteurs. Des dispositifs acoustiques de positionnement conduisent à un mélange à fond, non toujours désiré, du liquide. En outre, il est connu de maintenir des liquides en suspension dans un creuset perméable au gaz par la technique du film gazeux. Toutefois, l'observation du liquide est difficile à travers la paroi du creuset. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif pour positionner sans contact un échantillon de liquide pour maintenir l'échantillon en position avec des moyens simples et sans champs électromagnétiques, ni champs ultresoniques. Selon l'invention, on atteint ce but par le fait que plusieurs lancettes, aux extrémités desquelles sont ménagées des surfaces de sortie de gaz, pont dirigées vers l'échantillon partir de directions spatiales différentes et par ie fait qu'un contact proprement dit avec l'échantillon est évité par l'éjection de gaz à partir des surfaces de sortie du gaz. - Selon l'invention, le liquide est maintenu en position par un objet en forme de lancette. Chaque lancette est constituée d'un tube dont l'extrémité porte un élément perméable au gaz. Cet élément perméable au gaz forme le bout de la lancette. 2646-7 12 Il s'introduit facilement dans le liquide, de sorte que l'échantillon de liquide -est déformé par le bout de la lancette sans toutefois, venir en contact proprement dit avec le bout de la lancette. Le contact proprement dit est empêché par un film de gaz qui sort hors du bout de la lancette. Plusieurs lancettes de ce type. sont regroupées autour du liquide et définissent ainsi l'espace attribué au liquide. Plus dense est le- groupement des lancettes, plus importantes sont des forces de maintien qui positionnent le liquide en utilisant la tension superficielle. Il est ici particulièrement avantageux de choisir la disposition des lancettes de façon que les bouts des lancettes copient la forme que la surface des liquides prend par elle-même, sans intervention extérieure, sous l'action de la tension superficielle. Les lancettes, qui agissent des différents côtés sur le liquide, laissent à la surface du liquide un espace libre encore suffisant pour permettre l'observation du liquide ou pour pouvoir agir par ailleurs sur le liquide, par exemple en le chauffant par rayonnement thermique. Le dispositif conforme à l'invention convient en particulier pour positionner un échantillon liquide (bain de fusion) dans un four à niveau liquide. Ici, ce n'est pas seulement le bain de fusion liquide, mais aussi le bain de fusion solidifié, qui est maintenu par les lancettes. Un saut volumique de l'échan- tillon au cofrs de la transition de phase pour passer de la phase solide à la phase liquide est possible tout simplement, sans que le pcsitionnement soit supprimé. Le procédé et le dispositif conviennent en particulier pour emploi dans les conditions d'apesanteur ou de pesanteur réduite, par exemple dans les véhicules spatiaux. Ici, les forces de positionnement qui doivent agir sur l'échantillon sont extrêmement faibles pour maintenir l'échantillon dans une position définie. Pour positionner un échantillon dans les trois directions de l'espace, il faut au moins quatre lancettes. En apesanteur, 2646 7 12 les lancettes doivent être disposées régulièrement réparties dans l'espace autour de l'échantillon. Dans ce cas, les bouts des lancettes sont disposés aux angles d'un tétraèdre. En cas d'emploi d'un plus grand nombre de lancettes, les bouts. sont situés aux angles d'un octaèdre, d'un hexaèdre, d'un cosaèdre, etc. On explique en détail ci-dessous un exemple de réalisation de l'invention en se référant aux dessins. La figure 1 est une représentation perspective d'un échantillon maintenu entre quatre lancettes, et - la figure 2 représente une coupe de l'une des lancettes. La figure 1 représente un échantillon de liquide 10, par exemple une masse métallique fondue, en apesanteur. Dans ce cas, s'il n'y a aucune intervention extérieure, l'échantillon de liquide a la forme d'une sphère, étant précisé que la tension superficielle agit pour que la forme de sphère se maintienne. Sur la goutte de liquide agissent, à partir de directions spatiales différentes, au total quatre lancettes 11 qui sont dirigées de façon que leurs axes soient orientés en direction du centre de l'espace de réception de l'échantillon et s'intersectent à ce centre. Chaque lancette 11 est constituée d'un tube 12 qui est relié à une source de gaz et qui porte à son extrémité avant un élément poreux 13 en forme de coupelle. Cet élément 13 présente une surface frontale bombée 14 et il est fait d'un matériau fritté ou d'une toile métallique fine. Du gaz régulièrement réparti sort de la paroi de l'élément.13, de sorte qu'il ne se forme pas de jet de gaz vif. La surface extérieure de l'élément 13 forme la surface 15 de sortie de gaz. Les lancettes 11 sont amenées à une distance du point médian du centre de positionnement de l'échantillon 10 telle que les éléments 13 en forme de coupelle provoquent des 'déformations 16 dans l'échantillon 10. Du fait du flux gazeux sortant de la surface 15 de sortie du gaz, il se forme autour de l'élément 13 un matelas de gaz qui pousse, en positionnant, dans la 264 6 7 t12 direction de la déformation 16 et empêche un contact proprement dit entre l'échantillon 10 et l'élément 13. Dans le cas d'un positionnement correct, les déformations provoquées par toutes les lancettes 11 sur l'échantillon 10 sont toutes de la m&me profondeur. Si l'échantillon se décale hors de cette position prescrite, alors au moins l'une des déformations 16 devient plus profonde qu'auparavant et le retour à la position prescrite se fait du fait de la tension super- ficielle de l'échantillon 10 qui s'efforce de rendre d'égale profondeur toutes les déformations 16. 2-6 467 12 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S- 1. Procédé pour positionner, sans contact, un échantillon de liquide (10), en particulier dans un espace à pesanteur réduite ou en apesanteur, caractérisé par le fait que plusieurs lancettes (11), aux extrémités desquelles sont ménagées des surfaces (15) de sortie de gaz, sont dirigées vers l'échantillon (10) à partir de directions spatiales différentes et par le fait qu'un contact proprement dit avec l'échantillon (10) est évité par l'éjection de gaz à partir des surfaces (15) de sortie du gaz. 2. Procédé suivantla revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces (15) de sortie du gaz sont amenées si près de l'échantillon (10) qu'elles provoquent dans cet échantillon des déformations (16). 3. Dispositif pour positionner, sans contact, un échantillon de liquide, en particulier dans un espace à pesanteur réduite ou en apesanteur, caractérisé par le fait qu'au moins quatre lancettes (11) sont orientées vers l'échantillon (10) à partir de directions spatiales différentes, et que chaque lancette (11) présente une surface (15) de sortie de gaz à l'extrémité avant d'un tube de gaz (12). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la surface '(15) de sortie du gaz est prévue sur un élément (13) poreux en forme de coupelle. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément poreux (13) est un élément fritté. 6. 'Dispositif selon la revendication- 4, caractérisé par le fait que l'élément poreux (13) est une toile métallique.