INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On peut compter le nombre de nanoparticules imagées n(z=0) dans l’image réelle, puis par propagation numérique par pas d'épaisseur d, de façon symétrique par rapport au plan image (i.e., le plan de l'image réelle), obtenir des images de plans distants de d/2 du détecteur et distants entre eux de d. On peut alors compter le nombre de nanoparticules imagées n(-d/2) et n(d/2) dans ces deux plans. Par addition on obtient un nombre de particules imagées N(d) = n(0) + n(-d/2) + n(d/2) dans le volume, image d’épaisseur d, c’est-à-dire en sommant les particules imagées dans des plans intérieurs au volume image (ici, le plan du détecteur) et en surface du volume image d’épaisseur d.
Il est aisé de démontrer qu’en propageant de même progressivement l’image en –d/2 dans le plan en –d et l’image en +d/2 dans le plan en +d, c’est-à-dire en augmentant symétriquement par rapport à l’image, le volume image par pas d’épaisseur d, on peut compter le nombre de particules imagées par deux propagations numériques dans deux nouveaux plans situés en dehors du volume image pour lequel le nombre de particules est antérieurement connu. On ajoute le nombre des particules imagées connu dans le volume intérieur aux nouveaux plans et le nombre de particules imagées dans ces nouveaux plans, de proche en proche. Ainsi pour une épaisseur variable Dv=k*d (k étant un nombre entier positif) de volume image, on a: N((k+1)*d)=N(k*d)+n(k*d/2)+n(-k*d/2).
On peut tracer alors le graphe ou la courbe N(Dv) représentative du nombre N de particules imagées en fonction de l'épaisseur variable Dv pour une expérience ou une courbe moyenne pour plusieurs expériences (plusieurs images réelles d’une même solution de nanoparticules).
Pour une population de nanoparticules données (taille et nature fixées), on observe pour une source de cohérence spatiale et temporelle contrôlées, que le nombre N des particules imagées (qui peut être un nombre moyen si plusieurs expériences sont faites) présentes dans un volume image de plus en plus grand ne croît pas linéairement mais plafonne à une valeur constante sur un plateau ou zone de plateau P qui s’étend en projection sur l’axe des épaisseurs Dv, sur une plage d’épaisseurs k1*d ≤ Dv ≤ k2*d avec k1<k2 et sur l’axe des N en gardant une valeur sensiblement constante aux erreurs de mesure près. Il est alors possible de déterminer la valeur H=k1*d comme étant la profondeur de champ numérique pour le dispositif expérimental utilisé et pour la population de nanoparticules imagées.
Les explications qui précèdent sont illustrées par l'exemple de la . Dans cet exemple, les particules utilisées sont des particules de polystyrène de 100nm de diamètre. La est un graphe représentant le nombre N de particules imagées dans un volume image V d’épaisseur variable Dv en micromètre (µm) après la propagation numérique de l’image réelle dans le volume image V. Ce volume image V est centré sur le plan de l'image réelle et son épaisseur Dv croit symétriquement de part et d’autre de l'image réelle. Les particules imagées sont comptées dans des images propagées numériquement et espacées les unes des autres pour reconstituer le volume image V. Cette opération a été réalisée pour plusieurs images réelles d’un même échantillon (traits clairs), les relations sont ensuite moyennées pour obtenir la courbe N(Dv) en trait épais. Cette courbe N(Dv) présente une croissance monotone jusqu’à un plafonnement sur une zone de plateau P (entourée de pointillés sur la ) à l’intérieur de laquelle le nombre N de particules imagées est sensiblement stable avec Dv. Il existe ainsi une épaisseur limite à partir de laquelle le nombre N de particules imagées plafonne dans la zone P à une certaine valeur notée N(H). Dans l'exemple de la figure, N(H) est proche de 16. La profondeur de champ numérique H correspond à ladite épaisseur limite. Dans l'exemple de la figure, la profondeur de champ numérique H est estimée être égale à 25 µm.
Pour des épaisseurs Dv supérieures à H, la reconstruction du volume par propagation numérique est considérée comme n’étant plus fidèle de la réalité du volume objet. En effet, le plafonnement de N puis sa croissance avec Dv (pour Dv>H) ne correspondent pas à une réalité physique pour un échantillon homogène de nanoparticules (pour lequel N doit croitre constamment avec Dv). Pour Dv>H, la propagation numérique ne permet donc plus de reconstituer les images des objets physiquement présents dans le volume objet mais crée des images d’objets non présents dans le volume objet.
Pour éviter ou limiter au maximum des artefacts de comptage, une propagation numérique sur une distance (i.e. une épaisseur prédéterminée D de volume image) choisie inférieure ou égale à la profondeur de champ numérique H déterminée avec des nanoparticules de référence sera un mode privilégié de mise en œuvre pour déterminer la concentration d’une population de nanoparticules sans connaissance a priori de celles-ci.
Le pas d est choisi pour être inférieur à la résolution axiale du microscope et permettre un échantillonnage fidèle du volume.
La valeur de la profondeur de champ numérique pour une nanoparticule dépend du volume de la particule et du module de la différence d’indice complexe entre la particule et le milieu environnant à une longueur d’onde donnée, à une CS et une CT données, et un système d’imagerie donné (ouverture numérique d’illumination et de collection).
Les inventeurs ont découvert que l’approche de Rytov était d’application particulièrement pertinente pour le calcul de concentration de nanoparticules. En effet le calcul du champ complexe de Rytov et notamment de son intensité, facilite la détection des nanoparticules imagées dans l’image réelle et dans les images propagées numériquement.
L‘approche de Rytov décrite ici est valable dans les domaines de cohérence spatiale CS et temporelle CT de la source d'éclairage mentionnés plus tôt.
On forme à partir de l’intensité I(x,y,zi) et la phase phi(x,y,zi) dans le plan du détecteur (image réelle) (zi=0) ou dans le plan d’une image propagée numériquement (zi différent de zéro), le champ complexe de Rytov r(x,y,zi) par des formules connues de l’art antérieur, dans d’autres domaines d’application.
On forme ensuite une image de Rytov en intensité R(x,y,zi) dans le plan zi par le carré du module dans ce plan de l’amplitude complexe de Rytov selon la formule : R(x,y,zi)=|r(x,y,zi)| 2 . Alternativement une image en amplitude de Rytov peut être obtenue aux mêmes fins, en formant la racine carrée de R en fonction de x, y dans le plan zi.
Le module de capteur de moteur 140 peut renvoyer un signal de position au module de moteur 150 lui-même ou au module de commande 190 ou à un dispositif de commande de surface, de manière à garantir que le module de moteur 150 tourne dans la direction prévue, pour déterminer ou commander une vitesse angulaire ou une position du module de moteur 150, ou d’autres paramètres. Le module de moteur 150 dans n’importe quelle configuration donnée peut être couplé, directement ou indirectement, à la section d’entraînement mécanique 110 pour pousser la soupape de sécurité souterraine 50 vers la position ouverte. D’autres modules peuvent être couplés entre le module de moteur 150 et la section d’entraînement mécanique 110, tels que les modules d’engrenage 160 et le module d’embrayage 170 sur la .
Dans l’exemple de la , les modules d’engrenage 160A, 160B sont couplés entre le module de moteur 150 et la section d’entraînement mécanique 110 en utilisant les ensembles d’engrenages respectifs pour convertir le mouvement de rotation du module de moteur 150 comme sortie en une entrée vers le mécanisme d’entraînement 110, de manière à fournir une vitesse, un régime, un couple ou une puissance souhaités et/ou un avantage mécanique. L’engrenage peut comprendre une boîte de vitesses à un ou plusieurs étages ou une boîte de vitesses à plusieurs étages. Pour la plupart des boîtes de vitesses à un étage, les sens de rotation des arbres d’entrée et de sortie sont opposés, tandis que pour les boîtes de vitesses à deux étages, le changement de direction supplémentaire par le deuxième étage rend la rotation de l’arbre de sortie identique à celle de l’arbre d’entrée. Dans le cas d’une boîte de vitesses à plusieurs étages, les étages peuvent être divisés, par exemple une boîte de vitesses à 3 étages au total qui a une boîte de vitesses à 1 étage et une boîte de vitesses à 2 étages ou même trois boîtes de vitesses à 1 étage. La ou les boîte(s) de vitesses peu(ven)t être située(s) n’importe où dans l’actionneur linéaire électromécanique 60 là où elles sont nécessaires. Par exemple, un actionneur préféré peut avoir une boîte de vitesses à 1 étage entre l’ensemble à vis (mécanisme d’entraînement mécanique 110) et le module d’embrayage 170 ainsi qu’une boîte de vitesses à plusieurs étages entre le module d’embrayage 170 et le module de moteur 150.
Le module d’embrayage 170 est prévu pour coupler et découpler sélectivement le module de moteur 150 de la section de commande d’actionneur 120 de la section d’entraînement mécanique 110. L’embrayage est généralement un dispositif normalement ouvert, c’est-à-dire un dispositif qui s’ouvre ou se désenclenche lorsque l’alimentation est coupée. Lorsque l’alimentation est coupée du module d’embrayage 170, le module d’embrayage 170 se désenclenche, permettant à la soupape de sécurité souterraine 50 de se fermer. Le module d’embrayage 170 contribue à la conception de sécurité intrinsèque, grâce à laquelle une perte de puissance du module de moteur 150 ou de la section de commande d’actionneur 120 permet généralement à la soupape de sécurité souterraine 50 de se fermer. L’embrayage peut être l’un quelconque d’une variété de types d’embrayage, y compris, mais sans s’y limiter, un dispositif à friction, un dispositif à engrenages (par exemple, doté d’un profil d’engrenage qui s’enclenche et se désenclenche), un dispositif de type solénoïde qui se verrouille et se déverrouille. Bien qu’une configuration normalement ouverte soit généralement préférée, si l’alimentation est disponible lorsque la soupape de sécurité souterraine doit être fermée, un dispositif normalement fermé peut être utilisé à la place.
Le module de freinage 130 est inclus en option pour aider la section de commande d’actionneur 120 à maintenir la soupape de sécurité souterraine 50 à l’état ouvert. La soupape de sécurité souterraine 50 comprend un ressort ou un autre élément de sollicitation qui sollicite l’élément de fermeture de soupape vers une position fermée. Cet élément de sollicitation exerce une force contre l’actionneur chaque fois que l’actionneur est étendu. Le module de moteur 150 fournit une certaine résistance au mouvement. Cependant, il existe un risque lorsque l’actionneur linéaire électromécanique 60 est étendu et que le module de moteur 150 est éteint que le ressort provoque la fermeture lente de la soupape de sécurité souterraine 50. Ceci est généralement appelé fermeture par fluage en raison de la nature lente de la fermeture. Le module de moteur 150 peut être alimenté activement pour maintenir la soupape de sécurité souterraine 50 à l’état ouvert. Cependant, cela peut consommer trop d’énergie électrique et/ou diminuer la durée de vie du module de moteur 150. Au lieu de cela, le module de freinage 130 peut être utilisé pour maintenir l’élément d’actionnement 52 dans la position étendue afin de maintenir la soupape de sécurité souterraine 50 ouverte et d’empêcher une fermeture par fluage. Le module de freinage 130 est de préférence une configuration normalement ouverte, ce qui signifie que le module de freinage 130 peut être alimenté pour maintenir l’élément d’actionnement 52 ouvert et relâché en cas de perte de puissance (de manière à empêcher l’interférence avec la fermeture de la soupape de sécurité souterraine 50). Alternativement, le module de freinage 130 pourrait avoir une configuration normalement fermée, qui peut par défaut maintenir la soupape de sécurité souterraine 50 ouverte, en tant qu’alimentation électrique séparée ou redondante vers une autre alimentation électrique dont la perte de puissance déclencherait un arrêt.
Le module d’alimentation 180 peut comprendre une batterie ou une autre source électromotrice pour alimenter les composants de la section de commande d’actionneur 120 ou toute conversion d’alimentation fournie par la surface, tel que convertir une tension fournie par la surface en une tension différente, par exemple. Le module de commande 190 peut comprendre un ou plusieurs processeurs, une mémoire, des entrées/sorties numériques ou analogiques, etc., en communication avec un ou plusieurs des modules de la section de commande d’actionneur 120, par exemple le long d’un bus. Le module de commande peut également comprendre une logique de commande exécutable par le processeur pour commander le fonctionnement de la section de commande d’actionneur 120 ou des divers modules et autres composants de celle-ci. Dans cet exemple, l’actionneur linéaire électromécanique 60 est une unité autonome avec le module d’alimentation intégré 180 et le module de commande 190. Cependant, d’autres modes de réalisation peuvent comprendre des signaux d’alimentation et/ou de commande provenant de la surface, seuls ou en combinaison avec un module d’alimentation et/ou un module de commande intégrés.
La est une vue en perspective d’un exemple de configuration d’un frein électromécanique à enclenchement dynamique (par exemple, un frein) 300 destiné à être utilisé avec un actionneur linéaire électromécanique 60 (par exemple, en référence à la ). Le frein 300 peut comprendre un premier induit 302 espacé axialement d’un second induit 306. Un élément de sollicitation 304 est disposé entre eux, matérialisé à titre d’exemple sous la forme d’un ressort hélicoïdal sur cette figure, de sorte que le second induit 306 est sollicité par rapport au (dans ce cas, axialement éloigné du) premier induit 302. Les termes « premier » et « second » sont utilisés pour identifier des induits spécifiques dans ce mode de réalisation sans nécessairement être limités à d’autres modes de réalisation lorsqu’il s’agit de savoir lequel des deux induits possède quelles caractéristiques. De plus, en raison de l’orientation dans laquelle le frein 300 peut être utilisé dans un puits de forage dans ce mode de réalisation (par exemple, vers le haut de trou d’un puits de forage dans lequel il est disposé), le premier induit 302 peut être plus spécifiquement appelé induit supérieur tandis que le second induit 306 peut être situé en fond de trou par rapport à l’induit supérieur ou premier induit 302 et appelé induit inférieur.
Comme indiqué précédemment, le frein 300 peut être intégré ou adjacent à l’actionneur linéaire électromécanique 60 (par exemple, en se référant à la ) de sorte que le second induit 306 peut tourner avec le module de moteur 150 (par exemple, en se référant à la ). Dans certains exemples, le module de moteur 150 (par exemple, en se référant à la ) peut être espacé axialement du frein 300 de sorte que le second induit 306 est disposé entre le module de moteur 150 (par exemple, en se référant à la ) et le premier induit 302. Dans certains exemples, le premier induit 302 peut être confiné par un boîtier supérieur 308 de sorte que toute translation axiale du premier induit 302 dans le boîtier supérieur 308 est limitée. De plus, une partie du premier induit 302 peut être contenue dans un boîtier intermédiaire 310, le boîtier supérieur 308 étant disposé axialement de manière adjacente au boîtier intermédiaire 310. Le second induit 306 peut être au moins partiellement contenu dans un boîtier inférieur 312. De plus, le second induit 306 peut ne pas être fixé au boîtier inférieur 312 de sorte que le second induit 306 peut se déplacer le long de la direction axiale du frein 300. Cependant, la translation du second induit 306 peut être limitée dans la direction axiale en s’éloignant du premier induit 302 par le boîtier inférieur 312. Dans le mode de réalisation précédent, le premier induit 302 peut être limité en translation axiale tandis que le second induit 306 peut se déplacer axialement. Cependant, dans d’autres configurations, l’inverse peut être vrai. Par exemple, le premier induit 302 peut être capable de se déplacer axialement tandis que le second induit 306 peut être limité en translation axiale. Dans d’autres exemples, le premier induit 302 et le second induit 306 peuvent être tous deux en translation axiale de sorte qu’aucun induit n’est exclusivement limité dans son mouvement axial. Dans certains exemples, le boîtier supérieur 308, le boîtier intermédiaire 310 et le boîtier inférieur 312 peuvent être appelés, séparément ou en combinaison, « le boîtier de frein ».
L’enclenchement de la fonctionnalité de freinage du frein 300 peut impliquer une mise en prise axiale du second induit 306 avec le premier induit 302. La mise en prise axiale peut en outre impliquer une mise en prise interfaciale d’une surface de contact 314 du second induit 306 avec une surface de contact 316 du premier induit 302. Dans certains exemples, la surface de contact 314 et la surface de contact 316 du premier et du second induit, respectivement, peuvent être appelées surfaces de freinage. Dans certains exemples, les surfaces de contact respectives (par exemple, surfaces de freinage) peuvent comprendre des surfaces texturées, des couronnes dentées, des engrenages coniques ou une ou plusieurs plaques de friction. Avant l’enclenchement du frein 300, l’élément de sollicitation 304 peut empêcher le contact entre le second induit 306 et le premier induit 302. Le frein 300 peut être enclenché par l’excitation de la bobine électrique 318 qui peut magnétiser le premier induit 302, ce qui entraîne une force magnétique attractive qui peut favoriser la translation du second induit 306 en prise avec le premier induit 302, moyennant quoi leurs surfaces de contact respectives 314, 316, ou surfaces de freinage, sont mises en prise. La bobine électrique 318 est disposée autour du premier induit 302, et est éventuellement concentrique à celui-ci, de sorte que le premier induit 302 est magnétisable par l’excitation de la bobine électrique 312 pour attirer magnétiquement le second induit 306. Afin que le second induit 306 et le premier induit 302 entrent en prise axiale, la force magnétique attractive fournie au moins en partie par l’excitation de la bobine électrique 318 peut vaincre la force répulsive exercée entre le second induit 306 et le premier induit 302 par l’élément de sollicitation 304.
Divers exemples de limiteurs de rotation (c’est-à-dire des éléments limitant la rotation) sont décrits ici pour limiter la distance dans laquelle le premier induit peut tourner lors de l’absorption du choc provenant de l’enclenchement avec le second induit. De tels limiteurs de rotation sont utiles, par exemple, pour réduire le risque d’hystérésis et/ou de jeu. Dans certaines configurations, le ressort de rotation lui-même peut limiter la rotation du premier induit. C’est-à-dire que le ressort rotatif peut avoir une plage de course prédéfinie pour assurer la rotation limitée du premier induit par rapport au boîtier de frein. Un autre exemple de limiteur de rotation comprend globalement une languette sur le premier induit ou le boîtier de frein et un épaulement sur l’autre du premier induit ou du boîtier de frein positionné pour interférer avec la languette. La languette est espacée circonférentiellement de l’épaulement lorsque le premier induit est dans la position de rotation neutre, de sorte que la rotation du premier induit s’arrête lorsque la languette atteint l’épaulement, même si le ressort de rotation lui-même n’empêche pas la rotation de continuer. Dans un exemple plus spécifique, le limiteur de rotation peut comprendre un canal arqué définissant l’épaulement à une extrémité, la languette faisant saillie dans le canal arqué. Dans certains exemples, l’un quelconque de ces limiteurs de rotation, ou d’autres, peut être inclus dans le frein 300, dans n’importe quelle combinaison.
La illustre une vue éclatée 400 d’une partie d’un frein pour un actionneur linéaire électromécanique comprenant un boîtier intermédiaire 310 et un premier induit. Comme illustré, le corps du premier induit peut comprendre une rainure de limitation de rotation 402 dans laquelle une languette de limitation de rotation 404 peut osciller. La rainure résistant à la rotation 402 peut en outre être décrite comme un canal arqué. La combinaison d’une rainure de limitation de rotation 402 et d’une languette de limitation de rotation 404 est un exemple de ce que l’on peut appeler un limiteur de rotation. Plus précisément, la languette de restriction de rotation 404 peut osciller sur la distance de rotation définie par les parties d’extrémité de la rainure de limitation de rotation 402. Par exemple, la languette de limitation de rotation 404 ne peut tourner que dans une seule direction jusqu’à heurter une extrémité de la rainure de limitation de rotation 402 avant de rebondir. Lors du rebond, la languette de limitation de rotation 404 ne peut se déplacer que jusqu’à heurter l’autre extrémité de la rainure de limitation de rotation 402. Les deux surfaces d’extrémité sur lesquelles la languette de limitation de rotation 404 peut heurter la rainure de limitation de rotation 402 peuvent comprendre un élément ou un revêtement amortisseur. Dans certains exemples, le revêtement amortisseur peut comprendre un revêtement viscoélastique tel qu’un caoutchouc. Dans d’autres exemples, l’élément amortisseur peut comprendre un ressort. Comme illustré, la languette de limitation de rotation 404 peut être solidaire au corps du boîtier intermédiaire 310. Dans certains exemples, la rainure de limitation de rotation 402 peut être solidaire au corps du boîtier intermédiaire 310, tandis que la languette de limitation de rotation peut être solidaire au corps du premier induit. L’angle de rotation fourni par les éléments limitant la rotation ci-dessus peut dépendre de la longueur circonférentielle de la rainure limitant la rotation 402.