Brevet FR2643731A1 — publié le 19900831

La présente invention concerne les polychromateurs stigmatiques à champ plan. Dans un polychromateur, le réseau de diffraction est fixe dans l'espace, le spectre des radiations polychromutiques dispersées est dtect simultanément soit par un détecteur photographique soit par un détecteur dit multicanal (avec N pixels) à barrettes de photodiodes. L'homme de l'art sait que tout polychromateur est caractérisé par sa résolution spectrale (nombre dtAngströms par pixels), par sa luminosité et le rapport signallbruit. Dans la présente invention, ces caractéristiques sont optimisées et, en outre, l'appareil comporte une fente d'entrée fixe dans l'espace et un détecteur plan. La correction de l'astigmatisme joue un roule fondamental dans le cas de l'emploi de détecteurs multicanaux dont la hauteur des pixels n'est que de 2,5 rrm. Le spectre d'une source polychromatique est, après diffraction par un réseau holographique, observé sur un champ plan localisé sur la focale sagittale du réseau, la focale tangentielle étant confondue avec le plan image au troisième ordre près. Cela signifie en pratique, que dans un intervalle spectral étendu astigmatisme et défaut de mise au point sont soit strictement nuls, soit totalement negligea- bles en pratique De plus certaines de ces configurations sont corrigées des termes de coma pour une longueur d'onde du champ spectral d'observation. D'autres sont totalement corrigées de la coma astigmatique, le second terme de coma dit de Seidel étant soit compensé soit négligeable en pratique, ce qui conduit à des polychromateurs aplanétiques à champ plan. Les applications de ces polychromateurs sont nombreuses en recherche fondamentales et appliquées (contrôles industriels) car grâce aux détecteurs multicanaux, des études temporelles peuvent etre effectuées simultanément pour plusieurs longueurs d'onde. Par ail leurs ces détecteurs se prètent bien à un traitement informatique des spectres enregistrés: suppression de la dérive liée à la lumière parasite, rapport d'intensités, comparaison avec un spectre de référence soit étalon soit calculé. On a déjà décrit dans la littérature des polychromateurs à champ plan. Tant l'article CPTO 88 pages 348 à 351 intitulé "Réseaux concaves holographiques optimisés pour la spectroscopie multicanal à fibre optique" de A. THEVENON, J. FLAMAND, D. TOUZET de la Société INSTRUMENTS S.A Division Jobin Yvon que le brevet DD 251837 A l enseignent qu'il est possible par l'emploi de réseaux holographiques à distribution de traits non uniformes de réduire l'astigmatisme. Une synthèse de tous -les dispositifs actuels a été récemment faite par M.P. CHRISP (APPL. OPTICS et OPTICAt ENGINEERING vol X chapitre 7 pages 391-454). Ce document souligne le fait que les dispositifs actuels ne permettent pas ltobtention de hautes résolutions par suite de la rémanence d'un fort défaut de mise au point. De plus, ils ne sont pas corrigés des termes de coma. Dans tous ces dispositifs, on considère toujours que le lieu de formation des images est déduit des équations caractérisant la focale tangentielle et on détermine les conditions dans lesquelles la focale sagittale recoupe la focale tangentielle. Dans la présente invention l'astigmatisme est nul quelles que soient les configurations des polychromateurs et quelles que soient les longueurs d'onde observées dans le champ du détecteur. La présente invention précise les conditions que doivent remplir les configurations (positions relatives des fentes, du réseau et du détecteur) de façon à ce que les autres aberrations soient rendues négligeables. Dans l'art antérieur (FR-A-8213205, FR-A-8321139) on a déjà décrit des polychromateurs à champ plan à astigmatisme réduit dans un champ spectral classiquement de 2,54 cm environ ou nul dans un champ spectral extrémement réduit de 1 à 2 mm environ. Dans la présente invention, l'astigmatisme est rigoureusement nul sur un champ spectral qui n'est limité que par les dimensions des détecteurs actuellement disponibles. Le problème essentiel visé dans la présente invention est de corriger l'astigmatisme tout en assurant une compensation des autres aberrations. Dans l'art antérieur il n'est pas prévu une correction totale et on n'a pas une haute résolution car il y a un défaut de mise au point et donc une limitation en résolut ion. Dans la présente invention on considère un plan horizontal qui contient le milieu de la fente d'entrée de l'appareil, le sommet du réseau holographique, la projection du détecteur plan, le plan vertical qui contient les traits du réseau, la hauteur de la fente d'entrée et le plan du dé tec tueur A cette configuration correspond dans l'espace objet et image une section horizontale des surfaces d'ondes incidentes et diffractées, section horizontale à laquelle est associée une courbure dite tangentielle. De façon correspondante, à la section dans le plan vertical est associée une courbure dite sagittale. L'équation générale de la focale sagittale pour un réseau holographique est une droite passant par le centre de la courbure sagittale, la projection du détecteur plan dans le plan OX-OY est confondue avec cette droite. L'astigmatisme est nul si la fente d'entrée est située sur cette droite. Une telle droite est située dans le plan perpendiculaire à la direction des traits du réseau et pas sant par le centre de la courbure sagittale. ta présente invention propose un polychromateur à champ plan comprenant une fente d'entrée fixe dont le milieu est défini, un réseau holographique concave fixe,-un détec teur à champ plan qui est caractérisé en ce que le milieu de la fente d'entrée, le centre de la courbure sagittale et le milieu du détecteur plan sont respectivement disposés, pour supprimer l'astigmatisme, sur une même droite située dans le plan perpendiculaire à la direction des traits du réseau et passant par le centre de la courbure sagittale. L'invention propose aussi un procédé pour supprimer tant l'astigmatisme que le défaut de mise au point dans un large domaine spectral dans un polychromateur à champ plan comprenant une fente d'entrée fixe de milieu déterminé, un réseau holographique concave fixe et un détecteur à champ plan qui est caractérisé en ce qutil consiste: a) pour supprimer lrastigmatisme, à disposer le milieu de la fente d'entrée, le centre de la courbure sagittale et le milieu du détecteur plan sur une même droite située dans le plan perpendiculaire à la direc tion des traits du réseau et passant par le centre de la-courbure sagittale et, b) pour supprimer le défaut de mise au point dans un large domaine spectral, à confondre la focale tangen tielle au minimum au second ordre près avec la droite. La présente invention concerne également les caractéristiques ci-après considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - la- fente d'entrée est un objet réel ou vi-rtuel pour le réseau; - pour supprimer le défaut de mise au point dans un large domaine spectral, le milieu de la fente d'entrée situé sur ladite droite et les caracté ristiques de l'hologramme sont déterminées de telle sorte que la focale tangentielle est confondue, au minium au second ordre près avec lâdite droite, le défaut de mise au point est nul ainsi qu'au minimum sa dérivée première par rapport à l'angle de diffraction;; - ladite droite est perpendiculaire b la normale au réseau et le réseau holographique est enre gistré sur un support sphérique, torique ou cy lindrique d'axe perpendiculaire aux traits du réseau; - ladite droite est parallèle à l'axe, le réseau étant plan ou cylindrique à axe parallèle à la direction des traits; - ladite droite fait un angle quelconque avec l'axe et le réseau est sphérique, torique ou cy lindrique d'axe perpendiculaire aux traits du réseau; - le rayon moyen diffracté est perpendiculaire à ladite droite; - dans le cas d'un objet situé à l'-infini, I'angle d'incidence du faisceau polychromatique est égal à l'angle d'inclinaison de ladite droite par rapport à l'axe; - le rayon moyen diffracté est perpendiculaire à ladite droite pour un objet situé à l'infini;; - le milieu de la fente est au foyer d'un collima teur donnant du faisceau divergent polychromati que issu dudit milieu, un faisceau de lumière polychromatique parallèle dont la direction est parallèle à ladite droite. Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ciaprès faite en regard des dessins annexés sur lesquels: Figure 1A qui correspond à l'art antérieur illustre le schéma optique d'un réseau d'un point lumineux A (r, &alpha; , z) sur la fente d'entrée, d'un point image B (r', z'); P (u, w, 1) étant un point situé sur le nième trait compté å partir de l'origine O; C/ f , rc) et D ( , rD) étant les points sources lumineux utilisés pour l'enregistrement de l'hologramme à la longueur d'onde J Oe Figure 1B illustre la droite sur laquelle le point source et les points images sont situés.O2 est le centre de la courbure sagittale et Oî celui de la courbure tangentiel le. Figure 1C illustre un mode de réalisation général de la présente invention dans lequel le milieu de la fente d'entrée, le centre de la courbure sagittale et le milieu du détecteur plan sont sur une même droite. Figure 2 est un cas particulier correspondant à la réalisation générale de la Figure 1C. Figure 3 est un mode de réalisation à objet virtuel. Figure 4 et Figure 5 illustrent chacune une configuration particulière. Figures 6, 7 et 8 illustrent d'autres modes de réalisation selon la présente invention. Aux dessins annexés les mêmes lettres de référencé désignent des parties analogues. Dans la présente invention on considère des configurations dans le pian, c'est-8-dire des configurations dans lesquelles le milieu A de la fente d'entrée, le milieu B des pixels du détecteur D, le sommet O du réseau holographique G et les points d'enregistrement de l'hologramme sont situés dans un même plan considéré comme le plan horizontal de référence, la fente étant située dans le pIan vertical et pa rallèle à la direction des traits du réseau. Le plan image confondu avec le plan du détecteur multicanal est donc perpendiculaire au plan horizontal. La présente invention concerne des réseaux holographiques concaves le support sur lequel est enregistré l'hologramme pouvant etre sphérique, cylindrique ou torique. Les coordonnées des points A (source polychromatique), des points B (image monochromatique stigmatique de longueur d'onde o et les points de construction C et D sont repérés dans l'espace en coordonnées cylindriques par rapport à un système trirectangle de centre 0 confondu avec le sommet du réseau, l'axe OZ étant dans le plan vertical, I'axe OY confondu avec la tangente en O au réseau et l'axe OX avec la normale au réseau, 01 est le centre le courbure du miroir dans le plan horizontal (courbure V=1/R, R étant le rayon de courbure) et 02 celui dans le plan vertical (courbure V2=1/R2). Un point quelconque P situé sur le réseau est caractérisé par ses coordonnées pupillaires w et 1 respectivement parallèles aux axes OY et OZ. Si &alpha; est l'angle d'incidence et ss I'angle de réfraction, la longueur d'onde A dans l'ordre m sera donnée par: sin &alpha; + sin ss = m n # , expression dans laquelle n est le nombre de traits par mm du réseau. les coordonnées des points A, B, C, D sont réfdren- cés comme suit: A (r, &alpha; ), B (r', 4 ), C (rl, g ), D (r2, S ). Dans la présente invention, afin d'obtenir le stigmatisme, les points A, B sont situés sur la focale sagittale du réseau qui est une droite passant par 02.Ils satisfont donc a la condition générale + S'2 = 0 avec: S2 = 1/ (r*V2) - cos &alpha; + a*sin&alpha;; S'2 =1/(r'*v2)-cos ss + a*sinss a = (K2-K'2)/(V2*n* J o); K2= 1/rl-V2*cos 7 ; K'2 1/r2 v2*cos Donc dans le cas général, les points A, B et 02 sont alignés. Une configuration particulière est associée aux cas d'objets situés à l'infini pour lesquels l'angle d'incidence est défini par: a = cotg &alpha;. res rayons lumineux situés dans le plan horizontal en général ne se focalisent pas en B mais en B' comme illustré sur la figure 1C, la distance a r' caractérisant un défaut de mise au point. Dans la présente invention comme le point A émet une surface d'onde sphérique, son image Bl est stigmatique en B si la surface d'onde diffractée dans la direction est une sphère centrée en B.Si # (w, I) caractérise la déformation de la surface d'onde diffractée par rapport à une surface d'onde sphérique centrée sur la focale sagittale en B on peut-écrire que: # (w,1) =-w2/2 * F (&alpha;,ss) - w3/8 * F' (&alpha;,ss) - P2 w/8* F' ' (&alpha;,ss) la fonction F caractérisant le défaut de mise au point et les fonctions F' et F" les termes de comma. Dans les configurations actuelles, la condition F = O n'est satisfaite au mieux que pour deux valeurs de la longueur d'onde. Dans la présente invention la condition F=O est satisfaite pour un large intervalle spectral car la fonction F ainsi que sa dérivée première et seconde, en fonction de ss (ctest-à-dire de ,,), puisque l'angle d'incidence est constant) sont nulles. tes relations fondamentales caractérisant les configurations de la présente invention sont donc:: F (&alpha;, ss) /v2=A (&alpha;) + B (ss) = # B(ss)/dss = #2 B(ss)/d2ss2 = 0, A(&alpha;) =c*cos &alpha; + b*sin &alpha; - sin2&alpha;(cos &alpha; - a*sin &alpha;), B(ss)=c*cos ss + b*sin ss - sin2/ss(cosss-a*sinss), #B (ss)/dss =d1 = - c*sin ss + cos ss (b + 3a*sin2ss) #2 (ss)/d ss2 = d2 =- c* cos ss - sinss(b-6a + 9a*sin2ss) ) - cos ss (2-9 sin2ss) c = (v2-v)/v2 c est nul pour les réseaux sphériques, égal à un pour les réseaux cylindriques (courbure nulle dans le plan horizontal) et quelconque pour les réseaux toriques. Pour chaque valeur de c caractérisant le support sur lequel est enregistré l'hologramme, il existe de nombreuses configuration (plusieurs valeurs de ss ) pour lesquelles la focale tangentielle est confondue au troisième ordre près avec la focale sagittale, l'hologramme étant calculé à partir des coefficients a et b: 6 a sin ss cos2 A : c -1 + 3 cos2 ss Cl - 2 sin2 ss 2 b cossa = sin ss ( c - 1) (I - 2 sin2A ) + 3 cos2 A B ( /3 )*3*cos2ss = c (3 - 4 sin2ss ) + sinua Selon l'invention on assure ainsi une correction du défaut de mise au point dans un large intervalle spectral et on a l'avantage de n ' imposer que deux relations pour la définition de l'hologramme alors que le positionnement des deux points sources dans l'espace est défini par quatre quantités (aucune valeur de n n'est imposée a priori). Dans la présente invention, les paramètres de l'hologramme sont donc déterminés en fonction de la compensation des deux termes de coma. Comme représenté sur la Figure 1C, A est le point source et le milieu de la fente d'entrée, 0 est le sommet du réseau holographique, 01 est le centre de courbure tangentielle, la courbure tangentielle est située dans le plan horizontal, 02 est le centre de courbure sagittale qui est situé dans le plan perpendiculaire à la Figure. BB' = a r' est égal au défaut de mise au point. Le détecteur est situé dans le plan P dont la projection dans le plan Ox Oy est la droite A02B. Dans le mode de réalisation selon les Figures IC et 2, le détecteur est situé dans le plan- P dont la projection dans le plan Ox Oy est la droite AO2B perpendiculaire à la normale au réseau Ox qui peut être sphérique, torique ou cylindrique (rayon de courbure tangentiel infini). Dans les configurations dans lesquelles le champ plan image est perpendiculaire à la normale au réseau, le coefficient a est nul. Si le réseau holographique est à traits équidistants et parallèles (# = - # , 1/r 1 = 1/r2 = 0), les coefficients a et b sont nuls, l'astigmatisme et la coma en ssZw sont nuls pour toutes les longueurs d'onde seules subsistent les aberrations de défaut de mise au point, la coma de type Seidel et les termes d'aberrations sphériques. ie terme en w2 est fonction de: A ( &alpha; ) = cos2 &alpha; + (c - 1) cos &alpha; = c cos d - sin2 &alpha; &alpha; cos&alpha; B (ss) = cos2ss + (c -1) cosss = c cos ss - sin2ss cosss dl = - c sin ss - sin (2-3 sin2/S ) d2 = - cos ss (c + 2 - 9 sin2 ss ). ). Si on élimine la solution correspondant à un faisceau incident devant traverser le support du réseau (perturbation de la surface d'onde incidente par les défauts d'homogénéité du support du réseau), la seule solution pratique correspondant aux conditions pour lesquelles F (&alpha;ss) = dl = 0 (d2 + 0): /3 = o, &alpha; 5 60 ; c = 1/4, R2 = 3 R14. Si l'ouverture dans le plan horizontal est donnée par # 1 = W cos &alpha; /r = W cos2 &alpha; /R2, la coma de -Seidel a pour valeur: AO3 W3/8 m = - Po3 n W #2 1; 1/Po3 = 64 * cos2 &alpha;* (sin &alpha; + sin ss)/F', avec dans le cas présent (ssx = 0 , T = - C): F' = G03 = sin o( * cos&alpha;-a sin &alpha; ) T + sin ss * (cos ss - a sin ss) T' = - c sin &alpha; cos &alpha;; Po3 = 0,007813. Cette aberration peut donc être rendue négligeable pour un instrument travaillant dans le spectre visible. Il est donc clair que pour obtenir un champ spectral plan étendu (F = dl = d2 = 0) il est nécessaire de considérer des réseaux à distribution de traits non uniformes (b # 0). Puisque dans ces configurations l'astigmatisme et la coma en 2w générés par un réseau à distribution uniforme sont nuls pour toutes les longueurs d'onde, les termes correspondants générés par l'hologramme doivent être aussi nuls.A titre d'exemple on donne deux types de relations satisfaisant à ces conditions: cas 1 : q = sin # + r1*v2 = sin #/r2*v2 = sin # sin # tg #; # = (# + @)/2; b = q + c tg # F' = C03 + (sin &alpha; + sin ss ) * b * q cas 2 : r1*v2 =1/cos # ; R2*v2 = 1/cos #; b n #o = cos # (sin2# @ c) - cos # (sin2# - c) b03 n #o = sin2 # cos2 # (sin2# - c) - sin2# 7(sin27- c) F' = CO3 + (sin &alpha; + sin ss) * b03. Suivant l'invention les valeurs de b et c sont dé duites des relations: A (&alpha;) = c cos &alpha; + sin &alpha; (b - sin &alpha; cos &alpha;) B (ss) = c cos ss + sin ss (b - sinss cos ss) d1 = - c sin ss + b cos ss - sin ss (2 - 3 sin2ss) d2 5 - c cos ss - b sinss - cos ss (2 - 9 sin2/3 ) et ont pour valeur:: c = 1 - 3 cos2ss(1 - 2 sin2 ss ) b = 6 sin2ss cosss B (ss) = 2 cos ss (4 sin2ss - 1) A titre d'exemples non limitatifs, on donne ci après quelques exemples de solutions pratiques C # et 800) pour lesquels la coma de Seidel est corrigée au centre du champ angulaire diffracté quelle que soit l'ouverture pour la longueur d'onde # (nm). Dans l'ensemble du champ astigmatisme, la coma liée à l'astigmatisme et le défautde mise au point sont nuls, la configuration étant aplanétique au centre du champ diffracté. es valeurs limites dess sont liées à la tolérance sur F (&alpha;,ss) - Tl = R*F = 10-4 et à la précision sur &alpha; = T2= 10-3. cas 1 320 370 -43 379 1,17148 72A563 2307463 7606599 0,527419 400 -55 619 0,97658 186,891 2609054 6802909 0,305702 45 -73 404 0,85746 293,000 28 6983 63 9781 0,000000 La solution 1 - c = 0 correspond au cas d'un ré seau cylindrique à axe horizontal. Pour le cas particulier c = 0, R2 = R, b = q = 0,723727. Pour cette configuration, la coma de Seidel n'est que partiellement corrigée au centre du champ (p03 = 0,001404 et les performances sont liées à l'ouverture. Les caractéristiques de la configurati-on sont données par: &alpha; = - 9 555; ss = 31 389396; B (ss) = 0,145369 # = 30 488304 ; # = 80 232649; n = 0,979828 tr/ m; # = 362,163 nm. Parmi toutes ces solutions, les plus utiles en pratique sont celles pour lesquelles, de plus, la coma de Seidel est stationnaire,le polychromateur à champ plan étant aplanétique sur un intervalle spectral étendu. Les conditions optimales correspondent à ss = 360, 2 = 38 83, 1 1 c: 0,606763; r = 1,2836 R2,r' = 1,23607, le cas c = I présente l'avantage d'une réalisation plus aisée et la coma de Seidel est très proche de l'état stationnaire. Sur la Figure 3, le détecteur est situé dans le plan P dont la projection dans le plan Ox Oy est la droite AHB parallèle à la normale au réseau Ox, réseau qui peut être plan ou cylindrique (rayon de courbure sagittale situé à l'infini). Dans le cas illustré sur la Figure 3 où le rayon de courbure sagittale 02 est à l'infini, le lieu de focali- sation est une droite parallèle à l'axe Ox, les distances objet et image étant données par: 1 I r v2 = - a sin &alpha; ; l / r' v2 = - a sin/3'; Pour un réseau. plan suivant l'invention on n'obtient les relations suivantes: A (&alpha; ) = a sin3 + b sin &alpha; B ( ss) 5 - 2 a sin3 ss ; dl = 0; d2 = 0; b = - 3 a sin2 La seule solution stationnaire à l'ordre 1 correspond à = -/3 - 300.Cette configuration peut être utilisée pourla formation d'image (les deux comas sont nulles) à toutes longueurs d'onde pour lesquelles il existe des couches réflectrices (actuellement pour des valeurs de # superieu- res à 250 nm environ et dens un proche avenir pour des valeurs plus- faibles (couches multidiélectriques). Pour un réseau cylindrique à axe vertical les conditions générales de cette configuration sont: A ( (&alpha;) ) = - v cos g + sin o( (b + a sin2 q ; B ( ss) ) - v (4 sin2 ss - 3) I (3 cos2 > ; 6 8 sin ss cos34 = - v; 2 b cos3/ = v sin A (2 sin2ss -1) Là encore il existe plusieurs configurations pratiques la solution autocollimation haute résolution liée à la double dispersion correspondant au cas &alpha; = ss 60 . Ces configurations qui pour la plupart nécessitent une optique de préfocalistion (miroir torique à grandissement un par exemple) présentent un intérêt dans le contrôle non destructif (calibration du diamètre intérieur de pièces cylindriques), elles présentent toutefois, pour les applications spectroscopiques, l'inconvénient d'une importante obliquité des faisceaux diffractés par rapport au plan image (incidence rasante). Dans le mode de réalisation selon les Figures 4 et 5, le détecteur est situé dans le plan P dont la projection dans le plan Ox-Oy est la droite passant par les points A; 02, P (Bo) H. Le réseau peut être sphérique, torique ou cylindrique (rayon de courbure tangentiel situé à l'infini). Dans ces configurations a est différent de 0. On peut montrer qu'il existe de nombreuses solutions parmi lesquelles on a sélectionné tout d'abord celles qui correspondent à une correction stricte des deux comas eu centre du champ. Parmi ces dernières, les plus performantes sont celles pour lesquelles cette correction est stationnaire. En prenant comme référence une sphere centré en B sur la focale sagittale, la comma en 12w s'exprime par: A21 @2W/ 8 m #= - p21n W #2 2;#2 = L/W ; 1/p21 = 64* (sin d + sin ss) 1 F" b21 = sin # K2/ (r1 * v2) - sin # K'2 /(r2 * v2) G21 = - a (sin2 j Cocos # - a sin i ) + sin2 ss (cos ss - a sin ss) F" = G21+ (sin&alpha;; + sin ss) b21 / n #o Si a n'est pas nul, sa valeur optimale est définie en s'assurant que la valeur de F" est stationnaire vis à vis de # (dérivée de F" par rapport à ss nulle) c'est-à-dire pour: - a (sin &alpha; + sin ss) (2 sin ss-3sin3/ss- 3a sin2ss cos ss) = G21 cos ss ; De même, la fonction F' (coma de Seidel) s'-exprime par:: b03 = sin # H/(r1 * v2) - sin# H' / (r2 * v2); H = cos@ # /(r1 * v2) - v cos #/v2; H' = cos2 Q / (r2 * vZ)v cos # /v2; T = cos &alpha; (c - sin2&alpha; - a sin&alpha; cos &alpha;); T' = cos ss (c - sin2ss - a sinss cos ss) ; G03 = sin&alpha; (cos&alpha; - a sin &alpha;) T + sin ss - a sin ss)* T'; F' = C03 + (sin &alpha; + sin ss) b03/ n#o AO3 étant défini plus haut. La valeur de bO3 étant stationnaire si: gl = l - 2 sin2 ss - 2 a sin ss cos ss; g2 = sin ss (3 sin2 ss - 2) - c sin ss + a cosss (3 sin2ss 1) - C03 cos ss + gl T' + sinss - a sinss) g2 = 0 Selon l'invention, les paramètres définissant l'hologramme et les configurations d'emploi du réseau sont obtenus en considérant:: 1) que la source et le spectre sont situés sur la focale sagittale terme du second ordre en 12 (dans les dispositifs actuels se sont les termes en w2 qui sont pris en premier en considération); 2) que les termes de comas sont compensés (termes du troisième ordre en w3 et 12w (dans les dispositifs actuels ce sont les termes en 12 caractérisant l'astigmatisme qui sont ensuite considérés) 3) que le défaut de mise au point est compensé dans un large intervalle spectral (termes en w2) dans les dispositifs actuels ce sont les termes de comas qui sont les derniers à etre pris en compte dans l'évaluation des caractéristiques de l'hologramme. Parmi ces montages, il existe un grand nombre de configurations (angles d'incidence, domaines spectraux) pour lesquels de plus les deux comas sont nulles au centre du champ spectral diffracté. Dans certains cas les deux comas sont négligeables dans un large intervalle spectral. Dans ce qui suit, des exemples concrets particuliers sont explicités en détail. On indique des exemples dans lesquels la coma est corrigée au centre du champ. Ces configurations correspondent au cas général pour lequel T3 = 0,5; les solutions présentées correspondant à des valeurs maximales de comprises entre 20 - 800. (M est le grandissement) 1 - c ss i ss f M ss i ss f M 1,5 20 330030 1,4865 160 780350 0,3021 1,25 20 240955 1,8024 440 240000 0,4565 460 - 10180 0,3860 560 150945 0,1236 680 -34 965 0,0109 1, ?0 - 00615 2,2444 400 13025 0,7119 440 -15 385 0,5310 600 -27085 0,0812 660 -35 120 0,0242 740 -48 415 0,0019 0,75 2 -19 060 2,4141 80 -62 485 0,0001 0,5 4 -29 220 2,5426 80 -63 725 0,0002 0,25 - 40 330265 2,8269 800 -66 795 0,0006 0, 6 -41 035 2,9679 60 -79 550 0,0906 On voit donc que pour une tolérance sévère dans le défaut de mise au point tolérable, il existe un très grand nombre de solutions. Si de plus, on élargit la tolérance sur les comas pratiquement toutes les valeurs de ss sont possibles. te choix final doit porter sur-un critère supplé mentaire qui est la correction stationnaire des deux comas. On considère à présent des modes de réalisation de configurations aplanétiques dans lesquelles les comas sont corrigées dans l'ensemble du champ spectral. Pour ces configurations, l'astigmatisme est nul ainsi que le défaut de mise au point dans une large gamme spectrale (dérivées premières et secondes par rapport à l'angle de diffraction nulles) de plus les deux termes de coma et leurs dérivées premières sont nulles: ces configurations sont donc aplanétiques dans une large gamme spectrale. Comme cela est connu de l'homme de métier, les critères de qualité d'image permettent d'introduire des tolérances liées à la diffraction et aux caractéristiques du détecteur. Dans ce qui suit, les tolérances sont données par T1, T2, T3 et T4 qui définit la borne supérieure des dérivées normées des deux comas, pour un montage strictement aplanétique elle devrait être égale à 0. I-c Pi i T4 1-c / i ss f T4 1,25 360 440 0,3 1, 200 400 0,09 0,75 280 390 0,09 0,5 330 450 0,09 0,25 380 450 0,09 0, 390 540 0,09 Les solutions les plus performantes sont caractérisées par: I - c ss x o(x a r/R2 r'1R2 1,0 280 - 80170 0,16 0,9877 1,2400 -0,75 340 -300 0,01171 1,1470 1,2158 -0,5 380 -44 935 -0,0273 1,4520 1,2421 -0,25 400 -58 555 0,03213 1,8212 1,3416 U, 460 -73 855 -0,03491 4,0890 1,3891 Ces solutions correspondent aussi à l'existence de solutions multiples en 2 pour un même B . Ces exemples montrent que de nombreuses configurations aplanétiques peuvent être réalisées, le champ spectral couvert étant fonction des tolérances (des performances ultimes de l'instrument). Ces configurations présentent un grand intér rêt pratique pour toutes les applications spectroscopiques car la fonction de transfert et les profils instrumentaux sont symétriques, ce qui, outre le gain en résolution, permet une étude des profils de raies démission (diagnostics des plasmes). L'existence de solutions pour les valeurs élevées de ss permettent de bénéficier du phénomène de réflexion totale et donc de considérer le cas de dispositifs pour le domaine de l'ultraviolet extrême avec des surfaces toriques eisément réalisables (alors que dans les solutions connues le rapport des rayons de courbure est souvent supérieur à 100). Comme illustré sur la Figure 5, le rayon moyen diffracté en Bo est perpendiculaire au champ plan Dans ce mode de réalisation, le réseau concave est sphérique, torique ou cylindrique et H représente l'intersection de la droite S avec Oy (tangente au sommet du réseau). Ce mode de réalisation répond à certaines applications ob il est particulièrement recommandé de travailler avec un rayon diffracté moyen perpendiculaire au champ plan. Dans ce cas tg ss = - a, r' = R2 cos ss . Ces réseaux peuvent donc équiper les dispositifs existant dits de Rowland qui eux ne sont généralement équipés que de réseaux à traits équidistants et parallèles on le lieu de focalisation est un cercle de diamètre égal au rayon de courbure tangentiel. Dans ce cas: c = 1 - 3 cos2ss = - 2 + 3 sin2 ss b ; 3 sin3 ss cos 4 ; B = (sin@ss+ (1 - 3 cos2 Y ) (3 - 4 sin2ss)/ 3 cos3ss). Les solutions pratiques correspondent aux conditions suivantes: 1 - c ssx &alpha;x a r/R2 r'/R2 1,25 490797034 - 70 -1,183216 1,118 0,645497 i, 540735556 -22 855 -1,414214 2,600 0,577350 54 44' 8" 0,75 60 511'12' -35 620 -1,732051 -5,106 0,5 0,5 65 905157 -47 875 -2,236068 -0,998 0,408248 0,25 730221345 -61 -3,316625 -0,414 0,2886675 13 17" = 73,221589 Les Figures 6, 7 et 8 illustrent le cas d'une fente objet située au foyer d'un collimateur et un objet situé à l'infini avec Tg&alpha; = lia. La direction du faisceau incident est parallèle à l'inclinaison phi du champ plan par rapport à la normale au support. ra bissectrice du champ spectral diffracté peut être perpendiculaire au champ plan si ss - -&alpha; = 900. Les re- lations générales avec ce type de configurations sont: A(&alpha;) = c cos &alpha; + b sin&alpha;; Pour cette configuration, il existe aussi plusieurs solutions c-oncrètes; par exemple si on considère le cas particulier perpendiculaire: F cos ss= = 2 (2 sin2 ss - I) ; = - 450; c = 1 - 3 cos2ss = - 0,5 ; R2 = 3 R / 2; a = - 1; b = 3 sin2 4 i cos P - 1,5. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits en détails et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Polychromateur à champ plan comprenant une fente d'entrée fixe de milieu (A), un réseau holographique concave fixe (G) de centre de courbure sagittale (02), un détecteur à champ plan( D), caractérisé en ce que le milieu (A) de la fente d'entrée, le centre de la courbure sagittale (02) et le milieu du détecteur plan (D) sont respectivement disposés, pour supprimer l'astigmatisme, sur une même droite (S) située dans le plan perpendiculaire à la direction des traits du réseau (G) et passant par le centre de la courbure sagittale (02). 2. Polychromateur à champ plan selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente d'entrée (A) est un objet réel ou virtuel pour le réseau (G). 3. Polychromateur à champ plan selon la revendication 1, dans lequel pour supprimer le défaut de mise au point dans un large domaine spectral, le milieu (A) de la fente d'entrée situé sur la droite (S) et les caractéristiques de l'hologramme sont déterminés de telle sorte que la focale tangentielle est confondue, au minimum au second ordre près, avec la droite (S), le défaut de mise au point est nul ainsi qu'au minimum sa dérivée première par rapport à l'angle de diffraction. 4. Polychromateur à champ plan selon l'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que la droite (S) est perpendiculaire à la normale (Ox) au réseau (G) et le réseau holographique est enregistré sur un support sphérique, torique ou cylindrique d'axe perpendiculaire aux traits du réseau. 5. Polychromateur à champ plan selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la droite (S) est parallèle à l'axe (Ox), le réseau (G) étant plan ou cylindrique à axe parallèle à la direction des traits. 6. Polychromateur à champ plan selon l'une quel conque des revendications l à 3, caractérisé en ce que la droite (S) fait un angle # quelconque avec l'axe Ox et le réseau (G) est sphérique, torique ou cylindrique d'axe perpendiculaire aux traits du réseau. 7. Polychromateur à champ plan selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rayon moyen diffracté (Bo) est perpendiculaire à la droite (S). 8 Polychromateur à champ plan selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas d'un objet situé à l'infini, l'angle d' in,cidence ( o( Y du faisceau polychromatique est égal à l'angle d'inclinaison de la droite (S) par rapport à l'axe (Ox). 9. Polychromateur à champ plan selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rayon moyen diffracté est perpendiculaire à la droite (S) pour un objet situé à l'infini. 10. Polychromateur à champ plan selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le milieu (A) de la fente est au foyer d'un collimateur donnant du faisceau divergent polychromatique issu de (A), un faisceau de lumière polychromatique parallèle dont la direction est parallèle à la droite (S). 11. Procédé pour supprimer tant l'astigmatisme que le défaut de mise au point dans un large domaine spectral dans un polychromateur à champ plan comprenant une fente d'entrée fixe de milieu (A), un réseau holographique concave fixe (G) de centre de courbure -sagittale (02) et un détecteur à champ plan (D), caractérisé en ce qu'il consiste: : a) pour supprimer l'astigmatisme, à disposer le milieu (A) de la fente d'entrée, le centre de la cour bure sagittale (02) et le milieu du détecteur plan (D) sur une même droite (S) située dans le plan perpendi culaire à la direction des traits du réseau (G) et passant par le centre ce courbure sagittale (02) et, b) pour supprimer le défaut de mise au point dans un large domaine spectral, à confondre la focale tangentielle au minimum au second ordre près avec la droite (S).