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L'International Général Electric Cy Inc., a déposé et abandonné en Belgique,un brevet (N 352.939- inventeur: M. HARDY) permettant d'en- registrer les différences d'intensités lumineuses réfléchies, diffusées ou absorbées par un échantillon et par un étalon éclairés par une même source dont la lumière est analysée tout le long du sepotre.
A cet effet, les radiations lumineuses correspondant à toutes les longueurs d'onde de la source sont réfléchies successivement et alternati- vement par l'échantillon et par l'étalon et la différence des intensités de lumière réfléchie agit, par l'intermédiaire d'un dispositif photoélec- trique enregistreur, sur l'intensité relative de la lumière envoyée sur l'échantillon et sur létalon, de manière à réduire cette différence à zéro.
Dans la réalisation industrielle de l'invention (le spectrophoto- mètre enregistreur Hardy), la lumière de la source est analysée d'une ma- nière continue par un jeu de prismes muni d'une fente et d'un miroir mobi- les dont chaque position correspond à une longueur dlônde différente de la source.
La lumière monochromatique ainsi obtenue est polarisée par un premier Nicol Rochon orientable.
L'échantillon et l'étalon sont éclairés successivement par le rayon ordinaire et extraordinaire issus d'un Nicol Wollaston et éteints alternativement par un deuxième Rochon tournant à grande vitesse.
Les différences d'intensités lumineuses réfléchies successivement par l'échantillon et l'étalon, agissent, par l'intermédiaire d'un disposi- tif photoélectrique à cellule unique, sur l'orientation du premier Nicol pour ramener cette différence à zéro
L'enregistrement est obtenu en portant sur un tambour mobile, en abscisse parallèlement à l'axe, la position du miroir correspondant aux différentes - de le lumière émise par la source, et, en ordonnée, les coef- ficients d'émission ou de transmission de l'échantillon par rapport à l'é- talon, déterminés par l'angle d'orientation du premier Nicol.
L'appareil est d'une précision et d'une sensibilité suffisantes pour servir de colorimètre étalon, l'intensité de la couleur de l'échantil- lon étant parfaitement définie en # par rapport à l'intensité de l'étalon sur toute l'étendue du spectre.
L'appareil est cependant d'une construction compliquée et l'uti- lisation du spectre des couleurs est délicate du fait des calculs compli- qués nécessités pour l'élaboration des valeurs tristimulus X Y Z normale- ment en usage.
Or, il existe des appareils, dits photocolorimètres, et une mé- thode permettant de définir sans calcul compliqué, la situation d'une cou- leur dans le diagramme des coordonnées trichromatiques internationales, en utilisant trois filtres tristimulus.
A cet effet, une partie de la lumière d'une source unique est uti- lisée pour éclairer l'étalon ou l'échantillon, et une autre partie de la lumière est utilisée pour la mesure.
La partie de la lumière utilisée pour la mesure est réglée une première fois pour correspondre à la lumière réémise par l'étalon et elle est réglée une seconde fois pour'correspondre à la lumière réémise par l'é- chantillon.
La définition d'une couleur demande donc, de ce fait, six mesures
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successives.
Les photocolorimètres de ce genre ne donnent cependant pas une concordance suffisante dans les résultats d'analyse, parce que les dispo- sitifs de réémission de la lumière sur l'étalon et l'échantillon sont dif- férents d'un appareil à un autre, parce que ces appareils mesurent la lu- mière réémise par l'étalon et l'échantillon successivement,ce qui rend les mesures sensibles aux variations possibles d'intensité lumineuse de lé source, enfin, parce que le nombre de mesures nécessitées par l'inter- vention d'une troisième référence augmente lesprobalités d'erreur.
La présente invention a pour but de situer les couleurs par rap- port aux trois valeurs tristimulus X Y Z sans calcul compliqué, avec la même précision que l'analyse spectrale donnée par le spectrophotomètre enregistreur Hardy et a pour objet un appareil et une méthode permettant de réaliser ces conditions.
Elle a aussi pour but d'analyser les couleurs aussi bien par ré- flexion que par transparence, pour les liquides notamment. Elle a pour but également de déterminer les écarts de brillance ainsi que la courbe spec- trale approchée des couleurs. Elle permet de déterminer avec précision les coordonnées trichromatiques des couleurs X, y, I ainsi que leurs coordon- nées a & ss dans'le système Hunier.
Elle permet, enfin, de procéder à la détermination directe des formules de mélange de colorants dans le contretypage.
A cet effeta l'appareil conforme à l'invention.comporte les mêmes dispositifs de réémission et d'intégration de la lumière, sensiblement les mêmes dispositifs d'éclairement de l'échantillon et de l'étalon et les mê- mes dispositifs d'équilibrage des intensités lumineuses réémises par l'é- talon et par l'échantillon,, que le spectrophotomètre Hardy.
Il compare cependant directement pour les trois valeurs tristimu- lus, les lumières réémises simultanément par l'étalon et l'échantillon - ce qui réduit le nombre des mesures à trois elles probabilités d'erreur. En- fin, il permet de noter directement sur le dispositif d'équilibrage, des valeurs permettant d'arriver par des relations simples aux grandeurs tristi- mulus X Y Z de la couleur analysée.
On comprendra mieux l'intérêt et l'originalité de l'invention en se référant à la spécification suivante et au dessin qui l'accompagne repré- sentant à titre d'exemple non limitatif, un photocolorimètre conforme à l'invention.
Sr le dessin, 1 représente un boitier parallélépipédique dont les surfaces intérieures sont revêtues d'un enduit noir mat et qui est divisé en un certain nombre de compartiments par les cloisons 2, 3, 4 et 5, revê- tues également d'un enduit noir mato Ce boîtier est muni à son extrémité d'une sphère d'intégration dont la surface intérieure est revêtue d'un en- duit blanc étalon et qui est dicisêe en deux parties égales par une cloison 7 revêtue sur ses deux faces de l'enduit blanc étalon.
Dans le premier compartiment comportant les dispositifs de ventila- tion nécessaires, se trouve une lampe à incandescence 8 munie d'un culot et d'un socket spéciaux, de préférence du. type préfocus, c'est-à-dire d'un type tel que la source lumineuse soit aussi concentrée que possible pour la puis- sance envisagée, et dans une position bien prédéterminée par rapport à l'en- semble des éléments de l'appareil.
9 représente un miroir sphérique dont le centre coïncide avec la
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source lumineuse. 2 représente un premier diaphragme et 10 un condenseur optique dont le foyer coïncide également avec la source lumineuse et qui est fixé à la cloison 3 par tous moyens appropriés.
Dans le compartiment suivant se trouve(nt) le (ou les) disposi-. tif(s) porte-filtre et l'on a représenté sur le dessin (à titre d'exemple) un certain nombre de ces dispositifs, dont trois sont destinés à porter les filtres tristimulus A G B et les autres, des filtres au gré de l'usager pour des applications particulières.
Chaque porte-filtre est muni d'une clef 12 permettant de placer le ou les filtres désirés en position utile et d'escamoter les autres.
La cloison 4 porte le rochon orientable 13.fixé dans le porte- rochon 14 muni d'un engrenage 15 et d'un coussinet 20 qui permet au rochon
13 de tourner sur lui-même par rapport à la cloison 4.
La vis sans fin 16 attaque l'engrenage 15 du porte-rochon; elle est munie d'un bouton à commande lente 17 et de deux engrenages dont l'un permet une commande rapide par le bouton 18 et l'autre permet de lire sur le compte-tours 19 les tours et fraction de tour dont la vis-sans-fin à tourné et, par conséquent, l'angle de rotation du rochon 13.
La cloison 5 porte le Nicol Wôllaston 210
La sphère d'intégration 6-comporte huit ouvertures destinées à recevoir le porte-échan tillon 22 et le porte-étalon 23, les cellules photo- électriques 24 & 25, les tubes d'absorption 26 & 27 destinés aux analyses sans réflexion spéculaire, pouvant être remplacés par des bouchons recou- verts d'un enduit blanc étalon destinés aux analyses avec réflexion spécu- laire, et, éventuellement, les cuvettes 28 & 29 destinées aux examens par transparence.
Les cuvettes 28 & 29 sont placées normalement aux rayons incidents et portées par les supports de cuvettes 30 & 31.
La cloison 7 divise la sphère d'intégration en deux parties éga- les; elle sépare également les deux cuvettes l'une de l'autre.
Les surfaces utiles de l'échantillon et de l'étalon sont dispo- sées normalement à la bissectrice des angles formés par les rayons incidents et les rayons réfléchis vers les tubes d'absorption.,
Le porte-échantillon et le porte-étalon sont disposés dans la sphère d'intégration par tous moyens appropriés mais, de préférence, au mo- yen des ressorts 32 permettant de remplacer facilement l'échantillon ou l'é- talon.
Les cellules photoélectriques sont montées, de préférence, en op- position et en parallèle sur le microampèremètre au zéro 3-5, lequel peut être placé utilement sur la face avant de l'appareil
Grâce à l'action du miroir 9 et du condenseur 10, la source lumi- neuse 8 envoie un faisceau de rayons parallèles 40 à travers le filtre X.
Le Nicol-Rochon orientable 13 divise ce faisceau en deux rayonnements 41 & 52 polarisés inversement, dont le rayonnement extraordinaire 52 est déviés et n'est pas utilisés.
Le rayonnement ordinaire 41 est dirigé dans l'axe optique du Ni- col Wollaston 21 qui le divise en deux rayonnements divergents polarisés in- versement 42 & 43.
Le rayonnement 43 atteint l'étalon blanc 23 qui le réfléchit et le diffuse entièrement dans la demi-sphère d'intégration avant (rayonnement
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44).
EMI4.1
Le rayonnâmes'j 42 9,ttei:n simultanément l' échantillon 22 qui en absorbe une partie et en réfléchit et diffuse une autre partie 45 dans la demi-sphère d'intégration arrière d'après le coefficient propre de réémis- sion de l'échantillon dans le filtre utilisé A.
Dans le cas où les tubes dtabsorption ont été remplacés par des bouchons 'blancs les rayonnements 44 & 45 réémis par l'échantillon et par l'étalon, sont intégrés en totalité dans les demi-sphères arrière et avant (réflexion + diffusion) et excitent respectivement les cellules 24 & 25.
Si ces deux rayonnements sont égaux en intensité, comme les cel- lules sont montées en opposition et en parallèle sur le micro-ampèremètre, ce dernier se maintiendra au zéro, mais si le rayonnement 45 est d'une in- tensité supérieure ou inférieure au rayonnement 44, cette différence d'in-
EMI4.2
tensité est indiquée au mioro-ampèremètre 35e
Si on appelle I41 l'intensité du rayonnement ordinaire du Nicol- Rochon, I42 et I43 les intensités respectives des rayonnements ordinaire et extraordinaire du Nicol Wollaston, I44 et I45 les intensités des rayonnements réfléchis et diffusés respectivement par l'échantillon et par l'éta-
EMI4.3
lon et R 1 & R2 les coefficients de rémission de l'échantillon et de lté- talon, on a
EMI4.4
144 " l42 45 " R2 I43
Si on appelle, d'autre part,
a l'angle du plan de polarisation du rayonnement 41 avec le plan de polarisation du rayonnement 42, on a
EMI4.5
42 * 141 cos a 143 = 41 sin20: Si, enfin, on agit par l'action des boutons 18 & 17 sur l'angle d'orientation a du Rochon, de manière à ramener l'indication du micro-ampèremètre à zéro, on a:
I44-I45
EMI4.6
soit, Pli 42 R 2143 ou RlT4lcos2cx r R2141 sin2a et R1 sin 2(X ,g2a et * - ' ' tg a.
R2 cos a
La valeur de l'angle a est lue sur le compteur 19 en degrés et fraction de degré,et son équivalent en coefficient de rémission A = R1 est relevé sur une table de concordance.
R2
Pour déterminer les coordonnées d'une couleur, celle-ci est analy-
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sée avec les tabès d'absorption 26 & 27 en place pour les trois filtres
EMI5.1
tristimulus t2'i-ambre tri-vert et tri-bleu standards. Cette analyse donne trois coefficients A, G & B, d'où. l'on pourra calculer les valeurs tristi- mulus par les formules :
X = 0,80 A + 0,18 B y = G
Z = 1,18 B ou les coordonnées trichromatiques, par les relations
X
X+Y+Z y=Y X + Y + Z
I = Y ou encore les coordonnées dans le système Hunter par les formules: + A - G
EMI5.2
<x == # ¯¯¯¯¯¯¯¯ A + 2G + B
EMI5.3
= :!:
0 4 ( G-Z3
A + 2G + B Les écarts de brillance sont mesurés en examinant successivement l'échan- tillon et l'étalon dans le filtre tri-vert standard;, d'abord avec réflexion spéculaire le bouchon blanc étant placé en 26 pour les deux premières me- sures, puis sans réflexion speculaire, le tube d'absorption étant placé en 26 pour les deux dernières mesures.
La, différence des résultats obtenus donnera l'écart de brillance.
Pour déterminer par points, la courbe spectrale des couleurs, on met en place les tubes d'absorption 26 & 27 et on,utilise successivement une série de filtres interférentiels dont les @ se suivent dans la gamme du spectre visible.
Les courbes ainsi obtenues permettent d'identifier avec précision les couleurs. S'il s'agit d'analyser une couleur par transparence et, en particulier la couleur d'un liquide, on place un étalon blanc sur chacun des supports 23 & 24, on utilise les bouchons blancs 26 & 27 et on interpose sur le trajet de l'un des faisceaux, une cuvette 29 remplie d'eau distillée, et, sur le trajet de l'autre,une cuvette 28 remplie du liquide à analyser, puis on opère comme indiqué précédemment,,
Bien qu'on ait représenté et décrit une forme concrète de réalisa- tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière,
donnée simplement à titre d'exemple et sans aucun carac- tère restrictif et que toutes variantes ayant même principe et môme objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le ca- dre de l'invention,
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