INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’unité de commande ECU comprend des moyens d’émission et de réception de données, par exemple par liaison radio ou par liaison téléphonique cellulaire, ainsi qu’un processeur pour traiter les mesures.
L’utilisateur peut alors, via les moyens de réglage 8, modifier l’orientation du miroir orientable 7 et ainsi le positionner pour modifier la trajectoire du faisceau laser 3 afin qu’il coïncide avec le repère cible 10 et soit ainsi confondu avec l’axe théorique T.
Bien entendu, préalablement à l’étape consistant à positionner la mire 9, le procédé comprend une étape consistant à sélectionner l’objectif fixe 13 par manipulation de la tourelle 12, pour positionner l’objectif fixe 13 sur la trajectoire du faisceau laser 3.
La mire 9 étant introduite dans la fente 15 de réception de filtre qui forme le support 11 de mire 9, elle est alors également directement positionnée sur la trajectoire du faisceau laser 3 afin de permettre la réalisation du réglage du système d’analyse 1.
Dispositif d’analyse d’un échantillon par faisceau laser, comprenant des moyens de collecte d’informations à analyser La présente invention concerne le domaine de la cartographie et de l'analyse à haute résolution d'éléments dans des solides.
Dans des applications telles que la caractérisation de dispositifs soumis à des sources radioactives, ou encore la caractérisation de l'aptitude au vieillissement de dispositifs employés dans des environnements particulièrement sévères, par exemple dans des aéronefs ou des engins spatiaux, il peut s'avérer indispensable de procéder à l'analyse élémentaire d'échantillons, notamment d’échantillons métalliques.
Classiquement, un dispositif d’analyse comprend un bâti sur lequel sont montés : un module de génération d'un faisceau laser, un module de mise en forme du faisceau intégrant au moins une lentille et un diaphragme de sélection d’une partie du faisceau laser émis par le module de génération, des moyens optiques de focalisation du faisceau laser sur un échantillon à étudier, et, des moyens de collecte de l’émission optique.
Le faisceau laser généré par le module de génération, après mise en forme par le module de mise en forme, est appliqué sur un échantillon à étudier via les moyens optiques de focalisation.
Se crée alors un plasma au niveau de l’impact du faisceau laser sur l’échantillon à étudier, le plasma engendrant une émission optique à analyser pour cartographier les éléments composant l’échantillon étudié.
- la est une représentation schématique d’un élément utilisé de la mise en œuvre d’une étape du procédé de mesure de la , et
- la est une représentation schématique d’une opération mise en œuvre lors d’une étape du procédé de mesure de la .
Un véhicule 10 est illustré schématiquement sur la .
Le véhicule 10 est tout type de véhicule et en particulier, peut être un véhicule terrestre, aérien ou marin.
Le véhicule 10 comporte un système de détection 12 propre à détecter des éléments dans un environnement.
En ce sens, le système de détection 12 peut être utilisé comme système de surveillance.
Le système de détection 12 comporte un capteur 14, un dispositif 16 de taux de fausse alarme constant et un calculateur 18.
Le capteur 14 est, par exemple, un radar.
Plusieurs types de radar peuvent être envisagés, tel un radar de poursuite, un radar de détection.
Le radar peut être utilisé au sol, en mer ou dans une plateforme mobile, notamment un avion.
En variante, le capteur 14 est un sonar.
Selon une autre variante, le capteur 14 est un capteur optronique.
Par exemple, le capteur 14 est un détecteur infrarouge ou une caméra.
Comme indiqué précédemment, le dispositif 16 de TFAC est propre à déterminer les signaux dépassant un seuil de détection dépendant de l’environnement dans lequel le capteur 14 opère.
Le calculateur 18 est un dispositif embarqué propre à contrôler l’ensemble des éléments du système de détection 12.
Selon l’exemple décrit, le calculateur 18 est propre à mettre en œuvre un procédé de mesure de la performance du dispositif 16 de TFAC.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés décrits ci-après.
La est une représentation schématique de détail d’un faisceau de focalisation obtenu par des moyens optiques de focalisation du dispositif d’analyse selon l’invention.
La est une représentation schématique en perspective d’un diaphragme du dispositif d’analyse selon l’invention, selon un premier mode de réalisation.
La est une représentation schématique en perspective d’un diaphragme du dispositif d’analyse selon l’invention, selon un deuxième mode de réalisation.
Le dispositif d’analyse 3 comprend également un bâti sur lequel sont montés : un module de génération 4 d'un faisceau laser 5, un module de mise en forme du faisceau laser 5 intégrant au moins une lentille 6 et un diaphragme de sélection 7 d’une partie du faisceau laser 5 émis par le module de génération 4, des moyens optiques de focalisation 8 du faisceau laser 5 sur l’échantillon 2 à étudier.
Tel que cela est illustré par la , le dispositif d’analyse 3 comprend, selon le sens d’émission du faisceau laser 5 depuis le module de génération 4 vers l’échantillon 4, une pluralité de lentilles 6 et un diaphragme 7.
- émission d’un premier faisceau lumineux d’écriture par le premier dispositif de guidage optique selon la première direction, et d’un deuxième faisceau lumineux d’écriture parallèle à la deuxième direction, focalisé sur le deuxième dispositif de guidage optique et croisant le premier faisceau lumineux d’écriture dans une partie de la couche de matériau holographique destinée à former ladite région de la structure de diffraction holographique, formant la structure de diffraction holographique qui est représentative des interférences produites entre les premier et deuxième faisceaux lumineux d’écriture, les premier et deuxième faisceaux lumineux d’écriture étant issus d’une même source optique.
La source optique dont sont issus les premier et deuxième faisceaux lumineux d’écriture est choisie telle qu’elle suffisamment cohérente pour développer une figure d’interférence dans le volume de matériau holographique nécessaire à l’enregistrement de la structure de diffraction holographique.
Dans tout le document, un matériau holographique désigne un matériau photosensible dont les caractéristiques permettent l’enregistrement d’une figure d’interférence en volume entre deux faisceaux lumineux. Un tel matériau holographique correspond par exemple à un photopolymère ou de l’halogénure d’argent.
Dans un deuxième mode de réalisation, les premier et deuxième dispositifs de guidage optique peuvent être réalisés tels que :
- le premier dispositif de guidage optique soit disposé sur un substrat et soit destiné à émettre et/ou recevoir le premier faisceau lumineux selon une première direction, et que
- le deuxième dispositif de guidage optique soit formé dans le substrat et soit destiné à recevoir et/ou émettre le premier faisceau lumineux selon une deuxième direction,
- émission d’un premier faisceau lumineux d’écriture par le premier dispositif de guidage optique selon la première direction, et d’un deuxième faisceau lumineux d’écriture selon une troisième direction qui n’est pas parallèle à la première direction et qui croise le premier faisceau lumineux d’écriture dans une première région de la structure de diffraction holographique qui est représentative des interférences produites entre les premier et deuxième faisceaux lumineux d’écriture ;
- émission d’un troisième faisceau lumineux d’écriture par le deuxième dispositif de guidage optique parallèle à la deuxième direction, et d’un quatrième faisceau lumineux d’écriture, correspondant à un faisceau lumineux conjugué (au sens optique) du deuxième faisceau lumineux d’écriture, selon une quatrième direction opposée à la troisième direction et qui croise le troisième faisceau lumineux d’écriture dans une deuxième région de la structure de diffraction holographique qui est représentative des interférences produites entre les troisième et quatrième faisceaux lumineux d’écriture.
Dans un troisième mode de réalisation, les premier et deuxième dispositifs de guidage optique peuvent être réalisés tels que :
- le premier dispositif de guidage optique soit disposé sur un premier substrat apte à être traversé par le premier faisceau lumineux et soit destiné à émettre et/ou recevoir le premier faisceau lumineux selon une première direction, et que
- le deuxième dispositif de guidage optique soit formé dans un deuxième substrat apte à être traversé par le premier faisceau lumineux et soit destiné à recevoir et/ou émettre le premier faisceau lumineux selon une deuxième direction,
et la structure de diffraction holographique peut être obtenue lors de la mise en œuvre des étapes suivantes :
- dépôt d’une première couche de matériau holographique sur au moins une région du premier substrat au niveau de laquelle une première région de la structure de diffraction holographique est destinée à être réalisée, puis émission d’un premier faisceau lumineux d’écriture par le premier dispositif de guidage optique selon la première direction, et d’un deuxième faisceau lumineux d’écriture selon une troisième direction qui n’est pas parallèle à la première direction et qui croise le premier faisceau lumineux d’écriture dans la première région de la structure de diffraction holographique qui est représentative des interférences produites entre les premier et deuxième faisceaux lumineux d’écriture, formant une première partie du système optique ;
- dépôt d’une deuxième couche de matériau holographique sur au moins une région du deuxième substrat au niveau de laquelle une deuxième région de la structure de diffraction holographique est destinée à être réalisée, puis émission d’un troisième faisceau lumineux d’écriture par le deuxième dispositif de guidage optique parallèle à la deuxième direction, et d’un quatrième faisceau lumineux d’écriture, correspondant à un faisceau lumineux conjugué du deuxième faisceau lumineux d’écriture, selon une quatrième direction opposée à la troisième direction et qui croise le troisième faisceau lumineux d’écriture dans la deuxième région de la structure de diffraction holographique qui est représentative des interférences produites entre les troisième et quatrième faisceaux lumineux d’écriture, formant une deuxième partie du système optique ;
Le principe de fonctionnement général du dispositif de couplage optique selon l’invention est tout d’abord expliqué ci-dessous.
Le dispositif de couplage optique proposé comporte une structure de diffraction holographique correspondant à une portion de matériau dans laquelle est enregistrée une structure de diffraction complexe en 3D, dans un volume important à l’échelle de la résolution de la structure. A titre d’exemple, la résolution de motif dans cette structure de diffraction holographique peut être inférieure à 10 nm, sur une épaisseur de matériau comprise entre 10 µm et 100 µm. Cette structure de diffraction holographique réalise un couplage optique entre un premier dispositif de guidage optique, par exemple depuis lequel un premier faisceau lumineux est émis, et un deuxième dispositif de guidage optique par exemple destiné à recevoir ce premier faisceau lumineux. En variante, il est également possible que cette même structure de diffraction holographique réalise un couplage optique entre les premier et deuxième dispositifs de guidage optique et permette d’envoyer en entrée du premier dispositif de guidage optique le premier faisceau lumineux lorsque celui-ci est émis depuis le deuxième dispositif de guidage optique.
La structure de diffraction holographique est représentative d’interférences se produisant entre au moins deux faisceaux lumineux, l’un appelé faisceau objet et correspondant par exemple à un faisceau émis depuis le premier dispositif de guidage optique, et l’autre appelé faisceau de référence et correspondant par exemple à un faisceau collimaté sur une entrée du deuxième dispositif de guidage optique. Ces deux faisceaux sont représentés par des champs E Obj et E Ref . La superposition des deux champs E Obj et E Ref aboutit à un champ total E Tot défini par la relation suivante :
La structure de diffraction holographique comporte une structure d’indice optique reproduisant la figure d’intensité I Tot du champ total E Tot qui peut être exprimée par la relation suivante :
avec champs E Obj * et E Ref * correspondant respectivement au champ objet conjugué et au champ de référence conjugué.
Les deux derniers termes croisés de l’équation (2) ci-dessus sont ceux porteurs de la figure d’interférence du faisceau objet avec le faisceau de référence. A titre d’exemple, si les longueurs d’onde du faisceau objet et du faisceau de référence appartiennent au domaine visible, et si les faisceaux sont contra-propagatifs, le pas des franges obtenues peut être proche de 200 nm. Si les faisceaux sont co-propagatifs et forment un angle voisin de 30°, le pas des franges obtenues peut être proche de 1 µm.
L’équation (2) ci-dessus montre que le faisceau objet peut être régénéré si on éclaire la structure de diffraction holographique, appelée H , avec le faisceau de référence :
De manière similaire, il est possible de générer les différentes composantes des faisceaux d’écriture utilisés pour réaliser la structure de diffraction holographique (faisceaux décrits plus en détails ultérieurement dans la description du procédé de réalisation du dispositif de couplage optique) en éclairant la structure de diffraction holographique avec les faisceaux adéquats. Par exemple, éclairer la structure de diffraction holographique avec le faisceau lumineux conjugué du faisceau objet permet de générer le faisceau de référence conjugué. Cela peut s’exprimer par l’équation suivante :
La notion de champ complexe conjugué peut être décrite par les équations suivantes qui font intervenir un terme d’amplitude et de phase :
Pour cela, tel que cela est illustré par les figures 2 et 3, les moyens de collecte 9 comprennent une fibre optique 91 dont une extrémité libre définissant une portion terminale est approchée au plus près du plasma P.
Les moyens de collecte 9 comprennent également des premiers moyens de communication 95 destinés à établir une voie de communication avec des deuxièmes moyens de communication 101 des moyens de détermination 10.
Les premiers moyens de communication 95 et les deuxièmes moyens de communication 101 peuvent être du type sans fils. En variante, les premiers moyens de communication 95 et les deuxièmes moyens de communication 101 peuvent se présenter sous la forme de connecteurs destinés à recevoir la fiche d’un câble de liaison filaire.
Le faisceau de focalisation 51 peut présenter une grande ouverture ou une faible ouverture.
Plus spécifiquement, le faisceau de focalisation 51 présente une forme de cône allant en s’amincissant depuis la dernière lentille, c’est-à-dire depuis les moyens optiques de focalisation 8. Comme illustré par la , le faisceau de focalisation 51 présente une forme tronconique entre les moyens optiques de focalisation 8 et l’échantillon 2. Cette forme tronconique est due au fait que l’échantillon 2 est positionné à une distance prédéterminée des moyens optiques de focalisation 8 de sorte que la section du faisceau de focalisation 51 soit plus grande qu’un simple point formé par l’extrémité de la forme conique du faisceau de focalisation. En d’autres termes, la distance entre les moyens optiques de focalisation 8 et l’échantillon 2 est strictement inférieure à une hauteur du cône formé par le faisceau de focalisation 51, étant rappelé qu’une hauteur de cône est mesurée entre la base et le sommet du cône.
En situation d’analyse, plus l’ouverture du faisceau de focalisation 51 est grande, et moins le plasma P absorbe le faisceau 5, au bénéfice de l’ablation de la surface de l’échantillon 2 par le faisceau laser 5, et donc au bénéfice de la qualité de l’analyse.
En d’autres termes, plus le cône est grand à sa base, et meilleure est l’interaction entre le faisceau 5 et la matière de l’échantillon 2, donc meilleurs sont les résultats de l’analyse.
Au contraire, plus l’ouverture du faisceau de focalisation 51 est petite, et plus le plasma P absorbe le faisceau, au détriment de l’ablation de la surface de l’échantillon 2 par le faisceau laser 5, et donc au détriment de la qualité de l’analyse.
En d’autres termes, moins le cône est grand à sa base, et moins bonne est l’interaction entre le faisceau 5 et la matière de l’échantillon 2, donc moins bons sont les résultats de l’analyse.
Toutefois, comme illustré par la , l’augmentation de l’ouverture du faisceau de focalisation 51 engendre la présence d’un cône central 52 de faible ouverture, ce cône central grandissant en fonction de l’ouverture du faisceau de focalisation 51.
La présence de ce cône central 52 de faible ouverture engendre alors une réduction de la qualité de l’analyse comme expliqué précédemment.
Le diaphragme 7 du module de mise en forme du faisceau laser 5 est conçu spécialement pour supprimer ce cône central 52, ou à tout le moins pour le limiter.
Plus spécifiquement, en référence aux figures 3 et 4, le diaphragme 7 comprend un corps 71 pourvu d’une ouverture de sélection 72.
Lorsque le faisceau laser 5 traverse le diaphragme 7, une partie de sa section est alors bloquée par le corps 71 du diaphragme 7 de sorte que seule la partie située en regard de l’ouverture de sélection 72 puisse traverser le diaphragme 7.
En outre, le diaphragme 7 porte un élément impénétrable 73 aux ondes du faisceau laser 5.
Cet élément impénétrable 73 est positionné dans l’ouverture de sélection 72 comme cela est illustré par les figures 3 et 4.
Différents types de processeur sont utilisables dans le cadre de l’invention : le processeur peut être par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou un processeur de signal numérique (également appelé en anglais Digital Signal Processor ou DSP). Le processeur n’est limité à aucun type ou architecture de processeur, et peut être configuré pour exécuter des opérations en chargeant des éléments de code exécutables.
L’unité de commande ECU peut être aussi bien intégrée à la sonde, pour traiter directement les mesures issues des capteurs, que dans une station ou un serveur distant auxquelles la sonde transmet ses mesures.
Les moyens de déclenchement peuvent aussi comporter des moyens d’alimentation électrique, le prélèvement d’eau étant alors déclenché par l’alimentation électrique des moyens de prélèvement.
Ces moyens d’alimentation électrique peuvent comprendre un boîtier 4 doté d’une batterie ainsi qu’un premier 20 et un second 37 câble alimentant respectivement la sonde et les moyens de prélèvement.
Le boîtier 4 peut comprendre également un module de communication (via le réseau mobile par exemple) avec l’unité de commande ECU, afin d’assurer la prise de mesures en temps réel et sur une durée suffisante. Le boîtier peut aussi intégrer l’unité de commande ECU. Le boîtier est de préférence étanche.
La représente un mode de réalisation particulier des moyens de prélèvement, avec un dispositif de prélèvement formant un piston 33 doté d’une chambre de prélèvement 333 et d’une tige de piston 331 prévue pour coulisser dans ladite chambre de prélèvement entre une position haute PMH et une position basse PMB.
Le dispositif de prélèvement 3 comporte également une conduite 38 connectée en l’une de ses extrémités à la chambre de prélèvement, l’autre extrémité restant libre et étant destinée à être positionnée dans le flux d’eau circulant dans le réseau d’assainissement.
La connexion de la conduite 38 à la chambre de prélèvement 333 est préférablement établie au voisinage de la position basse PMB, de manière à expulser la totalité de l’eau aspirée lorsque la deuxième extrémité de la tige du piston revient en position basse.
Le dispositif de prélèvement 3 comprend en outre un mécanisme de déclenchement comprenant des moyens formant poussoir 35 prévus pour exercer un appui sur la tige de piston 331, soit dans le cas présent sur la deuxième extrémité 332 de la tige de piston 331, de manière à engager la tête du piston 330 en position basse PMB.
Le dispositif 3 comprend également des moyens d’actionnement 36 alimentés en électricité, par exemple avec le câble électrique 37, ainsi que des moyens de rappel 34 prévus pour exercer une force de rappel sur la tige de piston, soit dans le cas présent sur la deuxième extrémité 332 de la tige de piston 331.
Les moyens d’actionnement 36 sont adaptés pour que l’appui exercé par les moyens formant poussoir 35 sur la deuxième extrémité 332 de la tige de piston 331, puisse être bloqué manuellement, c’est-à-dire sans que les moyens d’actionnement soient alimentés électriquement. Ainsi, l’utilisateur arme le dispositif 3 en exerçant un appui sur la deuxième extrémité 332 de la tige de piston 331 de manière à engager la tête du piston 330 en position basse PMB et en engageant ladite tige en position bloquée.
Les moyens d’actionnement 36 sont adaptés pour débloquer, en alimentant les moyens d’actionnement, la tige du piston lorsqu’elle se trouve en position bloquée.
Selon le mode de réalisation représenté en , les moyens de rappel 34 comprennent des moyens formant ressort montés sur le piston. Lesdits moyens formant ressort travaillent en compression lorsque les moyens formant poussoir 35 exercent un appui sur la deuxième extrémité 332 de la tige de piston 331. Le déblocage de l’appui permet alors un retour à la position haute PMH sous l’effet de la force de rappel desdits moyens formant ressort.
Une profondeur des rainures périphériques 14, mesurée selon une direction perpendiculaire à la paroi latérale 112 ou à la paroi inférieure 113, est comprise entre 5 mm et 7 mm.
Ainsi, les rainures périphériques 14 forment ensemble la zone de déformation 13 du brancard avant 1 selon l’invention. La zone de déformation 13 est située au niveau de l’extrémité 12 terminale du brancard avant 1. La zone de déformation 13 est ainsi configurée pour pouvoir se déformer et/ou se comprimer et/ou s’écraser en cas de choc CHK frontal, tel que représenté de manière schématique sur la . La zone de déformation 13 est déformable grâce aux rainures périphériques 14 ménagées sur le profilé 11.
La zone de déformation 13 du brancard avant 1 s’étend sur une longueur inférieure à 70 cm à partir de l’extrémité 12 axiale et selon l’axe d’extension propre O1 du brancard avant 1.
Dans la zone de déformation 13, les rainures périphériques 14 sont régulièrement espacées les unes des autres, relativement à l’axe d’extension propre O1. Un pas P1 entre deux rainures périphériques 14 directement adjacentes, mesuré selon l’axe d’élongation propre du profilé 11 et correspondant à la distance séparant deux motifs identiques entre lesdites deux rainures périphériques 14 directement adjacentes, est compris entre 20 mm et 50 mm.
Dans l’exemple de réalisation illustré sur les FIGURES, le brancard avant 1 comporte entre 5 et 10 rainures périphériques 14 dans la zone de déformation 13.
La illustre plusieurs vues successives du brancard avant 1 tel que décrit précédemment et consécutives d’un choc CHK frontal appliqué parallèlement à l’axe d’extension propre O1 du brancard avant 1 et au niveau de l’extrémité 12 terminale avant du profilé 11.
La première vue, en haut, illustre le brancard avant 1 dans son état nominal, en absence de choc CHK frontal, et tel que déjà décrit précédemment.
La deuxième vue, au milieu, illustre les premiers instants succédant à l’application d’un effort dans le profilé 11, consécutif d’un choc CHK frontal. Les efforts résultant du choc CHK frontal sont transmis au profilé 11. La zone de déformation 13 subit alors ces efforts de compression et la présence des rainures périphériques 14 favorise alors la déformation locale du profilé 11, au niveau des premières rainures périphériques 14, située à proximité de l’extrémité 12 terminale. Ainsi, le profilé 11 commence à se compresser au niveau d’une partie frontale et proximale de l’extrémité 12 terminale du brancard avant 1.