Brevet FR2643469A1 — publié le 19900824

DESCRIPTION La présent invention concerne un appareil optique modulaire pour la visualisation en réflexion ou transparence, par projéction, photographie ou caméra électronique (CCD/CD), des molécules et atomes dans leurs états solides et liquides, statiques et dynamiques, par un faisceau de lumière cohérante, monochromatique en phase (LASER) à modulation et dispersion angulaire contr8lée, animé par un balayage optique à entrainement mécanique. (FIG.I) Les techniques actuelles nécéssitent une énorme mise en oeuvre en matériels et personnels hautement qualifiés, travaillants avec des rayons x ou synchrotron. Donc des moyens qui ne ssnt pas à la porte de tous les scientifiques, ni de l'industrie et à l'enseignement, défaut qui peut entre pallier par la présente invention. L'appareil est composé d'un module électronique (I), comportant l'éméteur du rayon (2), le système de guidage avec une prise (3) pour le commande à distance par un cordon ombilical (4) et le système de transfert optique sur ure fibre optique (5); un module de balayage (o) composé de l'enceinte étanche à microclimat (7) et du système de balayage optique à entrainement mécanique (8); un module optique basculant (9) comprenant l'optique à géométrie variable et d'un module cran (IC). L'appareil est ancré sur le module support-appareil (11)animé. Le système de transfert optique du faisceau (5) comprend un bloc de fixation en deux parties (12), creusés à l'intérieure de façons à recevoir une terminaison de la fibre optique (13), munie d'une lentille synthétique miniaturisée (14), et d'are lentille modulante à courbure et plan optique variable (I5), animée par la différence de préssion d'un liquide et guidée de l'extérieure par un conduit amenagé (16). La lentille est constituée d'une poche circulaire en matière synthétique transparente (17) avec un orifice entrée/sortie (18), sertie et maintenue par un collier (19) et amenagée dans le bloc de fixation(I2). les parois intérieures de ceci sont induites d'un matériel absorbant (20) au rayonnement. Le module de balayage à microclimat (6) comprend son coffrage étanche (7) avec la porte de chargement (21) en z', un bras semi-circulaire à profil en H (22), le chariot de réemission (24) et l'ensemble du tiroir porteobjet (8). Le chariot de réerission (24) en deux parties (42) comprend l'autre extremité de la fibre optique (.44) munie 'une lentille miniaturisée concave (45) et un miroir à courbure variable (5C) par différence de préssion, con stitué d'un mince disque métallique poli (47), appliqué sur un disque en matiére synthétique souple (46) avec une épaisseur décroissante vers le centre et fixé par un collier (43) sur un cylindre taillé en biseau (48) avec un fond présent l-e protuberence creuse (49) dessinée à l'arrivé du liqmide d'animation. Un fil souple (51) est fixé perpendiculairement à la face interne au centre du disque souple (45) et à la paroi du cylindre (48) de façons à maintenir l'axe central du miroir (45). Le bloc-chariot porte les fixations pour l'adjonction au bras seti-circulaire (2â) et comporte l'intérieur creux avec la fenêtre optique. Se bras semi-circulaire (22) est fixé avec une extrémité sur la paroi en arrière par un pivot traversant la cloison (34), nécéssaire au mouvement,avec un décalageangulaire x'#+IC #y' et à l'autre face avec un pivot encastré (31) avec un décalage angulaire x#+10 #y. Les pivots (31/34) sont centrés de façons à former une droite passant de x'-o-x. Le bras semi-circulaire (22) adjoint du chariot de réemission (24) permet de balayer 180 axe xx' et 90 axe zy par basculement du bras (22), et le déplacement du chariot (24) sur celui permet de garder le faisceau (#) centré sur le point o (FIG.7). L'ensemble du tiroir porte-objets (25) est composé du tiroir de base (35) comportant des enchancrures-guides (36), d'une platine circulaire plane (26) anirée d'un mouvement circulaire de 360 , pose sur le tiroir de' base (@5) sur la Satine circulaie (26) est fixé un cylindre (27) contenant un autre cylindre (28) animé d'un mouvement vertical.Le cylindre animé (28) porte une platine plane (29) animée dans les senses x#x', elle-même surposée d'une platine plane (29) animee dans les senses y#y' et porteuse o système porte-objet (33) composé de deux supports triangulaires receveurs des axes (37) de la platine porte-objets pivotante (32) où la platine même est munie d'une fenêtre optique (38). Le système de balayage permet les mouvements selon les axes tout en gardan@ le faisceau (#) centré sur le point o. Le module de balayage (6) peut être démuni de son enceinte étanche (7) et remplacé par un simple coffrage. Leure face avant est incurvée du milieu de la face avant au sommet. Sous les deux sont munis d'une fente optique (39) et de deux coulisses (4C) pour y recevoir les glis- sières du module optique (58). Le module optique (9) se compose d'un porte-optique plan coulissant (57) avec l'optique de I diffusion contrôlée (56), animé dans le sens latéral, et posé sur deux supports fixée à la paroi du fond (61). Un porteoptique de 2 diffusion et focal (55) est posé dans sa glissière (64) sur un écran de protéction et absorbtion (63), mobile longitudinalement et guidé par deux rails (62). Au milieu de la paroi du fond se trouve la fenêtre optique (66) surmontée vers l'extérieur d'un guide externe (63) encastrable dans la fente optique du module de Dalayage (39) et muni d'un verre plan poli (59) en protéction.Les glissières sont fixées de chaque côté (58) et s'encastrent sur la coulisse (4C) du module de balayage (6) et permettent le mouvement de module optique (9). Un miroir plan semi-transparant amovible (52) est amenagé à la terminaison externe du rail inférieur, incliné 450, permet de diriger un demi-faisceau vers le fenêtre optique pour photographie (65), tout en maintenant l'observation sur l'écran (7). @e module porte-écran coulissant(10) se fixe par deux manettes sur le module optique (9) et présent une fente (78) pour la fenêtre optique photographique (65), et une fente pour cassettes à plan de films (67) avec les guides internes (68), et une fente pour l'axe de bascule (53) du module optique (9). Le module de support-appareil (II) comporte un plateau horIzontal (69) supportant l'appareil entier, sauf le mo dule optique (9), le tout posé sur un élément ers équèrre (70) animé et lui-même sur des rails inlinés 45 (71). Un mouverent ascendant ou déscendant permet le basculement de la horizontale à la verticale du module optique (9) fixé par son axe (53) à la partie immobile du supportappareil (II). Ce qui permet de garder l'écran (72) à hauteur des yeux et compense la déviation angulaire du faisceau (#) au balayage. Sans module de support-appareil (II) deux plaquesguides (76) soutiennent le module optique (9). e principe optique repose sur la (propriété du photon : pseudo-particule à mouvement ondulatoire. Le trajet optique est comme suit: (FIG.6) L'éstompage de l'image du miroir semi-transparent du tube LASER, puis l'homogénation du faiseau (#) et la régulation d'intesité dans le système de transfert optique (5), ensuite transfert par la fibre optique sur le miroir variable (50), qui par la variation de la courbure change l'angle # et par conséquence le diamètre du faisceau (#), qui est projeté sur l'échantillon, où se forme l'image primaire I4, qui est repris par l'optique primaire (56) qui projete l'image secondaire Iz sur l'optique secondaire (54) qui lui-même produit l'image tetriaire I3 , qui se dirige vers l'enrégistrement. A titre indicatif, cet appareil ne dépassera pas les dimensions suivantes : - avec module support-appareil (II) : 140x50x40 cms - sans module support-appareil (II) : 50x40x30 cms te présent appareil peut apporter une aide précieuse à la compréhention des processus élémentaires, Il permet aussides résultats rapides facilements à obtenir. Il présent l'avantage ae point dénaturer les échantillons et permet l'observation " in situ ' à un coût et personnel reduit, sans oublier l'enseignement. R E V E N D I C A T I O N S 1 . Appareil optique modulaire pour la visualisation par réflexion ou transparence, en projéction, photographie ou caméra électronique (CD/CCD), des molécules et atomes dans leurs états solides et liquides, statiques et dynamiques, par un faisceau de lumiére cohérante monochromatique en phase (laser) à modulation et dispersion angulaire contrôlée et anime par un balayage optique à entrainement mécanique, caractérisé en ce qu'il se compose par modules qui se dénombrent en: un module électronique(1) incluant l'éméteur du faisceau(2), le systéme de quidage avec une prise (3) pour le commande à distance par cordon ombilical(4) et le systéme de transfert optique sur fibre optique(5); un module de balayage(6) composé de l'enceinte étanche microclimatiquet7) interchangeable par un simple coffrage, et du systéme de balayage optique à entrainement mécanique un Bodule optique basculant(9) comprenant l'optique à géométrie variable(54/ 56); un module écran (10); un module support-appareil animé(11),remplaçable par deux quides(76). 2C. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de transfert optique du faisceau(5) comprend un bloc de fixation en deux parties(12) creusées à l'intérieur de façon à recevoir une terminaison de la fibre optique(13) munie d'une lentille synthétique miniaturisée(14), et une lentille modulante à courbure et plan optique variable(15). 3 . Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que la lentille modulante à courbure et plan optique variable(15) se constitue dtune po- che circulaire en matiére synthétique transparente(17) avec un orifice entre'e/sortio(ie), sertie et maintenue par un collier(19), et qu'elle s' anime par la différence de préssion d'un liquide, guidé de l'extérieur par un conduit amenagé(16). 4 . Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de balayage optique à entrainement mécanique(e) se compose d'un bras semi-circulaire pivotant(22) sur lequel se fixe ie chariot de rémission (24),où l'ensemble balaye 180 axe xx' et 900 axe zy, et de l'ensemble tiroir porte-objets:25@, qui comprend: un tiroir de base(35)surmonté de a platine circulaire(26) animée d'une rotation de 360 ; superposée par un cylindre fixe(27) contenant un autre cylindre(28) animé verticalement; surmonté par une platine plane(29), animée axe xx', sur lequelle s'anime axe yy' une deuxième platine plane(30) porteuse du système porte-objets (331, qui se compose de deux supports triangulaires(37) receveurs des axes de la platine porte-ojets pivotante(32) munie d'une fenêtre optique (38); où l'ensemble des mouvemnts du systéme de balayage(8) balayent selon les axes xx' , yy', zz', zy, xzx', xyx'y' et zx en gardant le faisceau(#) centré sur le point 0 (Fig.7). 5 . appareil selon la revencicatlon 4 caractérisé on ce que le chariot de réemission(24) comprend deux parties(42) creuses à l'intérieur avec la fenêtre optique, l'autre extrémité de la fibre optique (44) munie d' une lentille miniaturisé(45), un miroir à courbure variable(50) par différence de préssion, et les fixations(41) pour l'adjonction au bras semi-circulaire(22). 6 . Appareil selon la revendication 1,3 et 7 caractérisé par son trajet optique(Fig.6), qui en partant de l'éméteur du faisceau(2) passe dans le système de transfert(5) où le faisceau(#) est homogénisé et réglé en intensité, puis transféré par la fibre optique(13/44) sur le miroir à courbure variable(50), lequel par la variation de la courbure change l' angle e et en conséquence le diamètre du faiseau(#), faisceau qui se projète sur ltéchantillon(0) où se forme l'image primaire(I,), qui est repris par optique primaire(56), puis par optique secondaire(54),d'où l'image tertiaire(I3) se dirige sur l'enrégistrement. 70. Appareil selon la revendication 5 caractérisé en ce que le miroir à courbure variable(50) par différence de préssion est constitué d'un mince disque métallique poli(47), appliqué sur un disque en matière synthéticue souple(46) et fixe' par un collier(43) sur un cylindre taillé en biseau(48) avec un fond présentant une protubérance creuse(49) destinée à l'arrivé du liquide d'animation. 8 . appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module support-appareil(11) se compose d'un plateau hrizontal(69) supportant l'appareil entier, sauf le module optique(9); le plateau(69) même repose sur un élément en équèrre(7G) animé sur des rails inclinés(71) permettant un mouvement ascendant ou déscendant, qui induit le basculement de l'horizontale à la verticale du module optique(9), qui reste fixé avec son axe(55) à la partie immobile du support-appareil(11).