CH629592A5 - Appareil collecteur de radiation. - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à la collection de signaux lumineux provenant d'un matériau particulaire isolé individuellement, de tels signaux lumineux étant utilisés pour le comptage et l'analyse de matériaux particulaires.

La mesure quantitative de comptage et l'analyse de cellules et autres matériaux particulaires sont devenues une partie très importante de la recherche biomédicale. Il existe des cytomètres à flux varié qui sont destinés à la mesure d'une plage de substances cellulaires et de propriétés de celles-ci, certaines de ces propriétés devant être mesurées sur chaque cellule séparément. Les cytomètres à flux ont été améliorés en y incorporant une technique de flux laminaire qui confine les cellules vers le centre d'un courant de flux en utilisant un faisceau laser coupant le flux de cellules, ce qui produit une lumière diffusée à partir du faisceau laser et/ou de la lumière fluorescente à partir des cellules touchées lorsque le faisceau laser est aux longueurs d'onde convenables. Avant le brevet USA N° 3946239, de Salzman et al., les cytomètres étaient inefficaces pour collecter la lumière diffusée et fluorescente, ce qui rendait difficile, sinon impossible, dans certains cas, l'investigation d'éprouvettes liées aux cellules faiblement fluorescentes, la fluorescence provenant de petites particules. Plus spécifiquement, lorsque la collection de lumière est inefficace, les mesures de faibles signaux sont rendues difficiles en raison de la faiblesse du signal par rapport aux bruits parasites. L'efficacité de la collection de lumière a été améliorée par la chambre de réflexion ellipsoïdale du brevet USA N° 3946239. Comme décrit dans le «Journal of Histochemistry and Cytochemistry», vol. 25, N° 7, p. 784, la chambre à flux du brevet USA N° 3946239 collecte environ 60% de la fluorescence totale de cellule. Quoique ce dispositif particulaire améliore l'efficacité de la collection de la lumière diffusée et de la fluorescence, il subsiste certains problèmes inhérents à la technique antérieure, bien que celle-ci ait progressé grâce au brevet USA N° 3946239, comme cela sera indiqué ci-après.

Tout d'abord, dans le brevet USA N° 3946239, la plupart de la lumière qui a passé au-delà du second point focal de la chambre à flux ellipsoïdale, sans aucune réflexion par la surface ellipsoïdale, est

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perdue en ce qui concerne sa collection. Plus spécifiquement, l'utilisation de l'extrémité de la chambre à flux ellipsoïdale pour y placer le réflecteur conique diminue la surface elliptique totale disponible pour la réflexion et, par conséquent, diminue l'angle de collection et l'efficacité de la chambre. En outre, la lumière se réfléchissant de l'extrémité de la chambre ellipsoïdale converge sous un angle extrêmement large par rapport à l'axe central de la chambre de réflexion conique, ce qui a pour effet que la lumière réfléchie est utilisée avec un rendement faible. Cela est dû en partie aux réflexions multiples de la lumière dans le réflecteur conique. La diminution de l'angle de collection et du rendement a pour effet que la chambre est plus sensible à une orientation particulière asymétrique dans le système du flux, et que la capacité d'analyse des particules à faible fluorescence est réduite.

En outre, dans le brevet USA N° 3946239, lorsque la lumière qui a convergé au second point focal de la chambre ellipsoïdale est collectée par le réflecteur conique, la lumière collectée n'est ni focalisée ni collimatée et, de ce fait, arrive au dispositif de mesure photosensible de façon désorganisée et sous des angles divers. L'approche non orthogonale de la lumière collectée vers le dispositif de mesure photosensible réduit l'efficacité du dispositif photosensible et de ses filtres, puisque ces dispositifs sont beaucoup mieux aptes à recevoir de la lumière orthogonalement sur leurs surfaces. En outre, en raison du fait que la lumière est désorganisée, les moyens traditionnels tels que lentilles pour créer de la lumière plus orthogonale ne peuvent pas être utilisés avec le dispositif du brevet USA N" 3946239.

De plus, l'orifice du réflecteur conique du brevet USA N° 3946239, qui collecte la lumière, est suffisamment grand pour permettre à la lumière égarée d'être frangée. Cet orifice doit être plus grand que la zone sensible (intersection du flux des particules et du faisceau laser). Une largeur additionnelle de l'orifice est nécessaire en raison du large angle de convergence de la lumière au second point focal et de l'extrême excentricité de la chambre ellipsoïdale. Dans le brevet USA N° 3946239, un orifice en chas d'aiguille serait extrêmement inefficace, en ce sens que le positionnement serait critique dans les trois dimensions; s'il n'était pas parfaitement placé, aucune lumière ne le traverserait pratiquement. Cela est dû tout d'abord au fait que la lumière approcherait le chas d'aiguille à des angles très différents de la perpendicularité.

Le cytomètre du brevet USA N° 3946239, bien qu'ayant un relativement bon rendement, peut être décrit comme étant aveugle. En d'autres termes, si de la lumière émanant d'une particule est hautement concentrée dans un demi-angle solide préféré, il y a une possibilité qu'elle puisse être sautée entièrement, même si ce collecteur est efficace. Plus précisément, plusieurs particules ne sont pas sphériques, mais se comportent comme une combinaison de miroirs et de lentilles de forme quelconque, ce qui cause des points chauds dans lesquels un fort pourcentage de la lumière disponible est dirigé dans une direction préférentielle. En conséquence, ce cytomètre connu ne collecte pas la lumière provenant de toutes les directions possibles et collecte la lumière d'une façon très peu efficace dans d'autres directions. Il existe donc la possibilité de points chauds que l'on considère comme des régions aveugles. Le résultat net est que certaines des particules amèneront à être collecté un pourcentage non prévisible de la lumière qui émane d'elles. Cela a pour effet de tacher un histogramme produit en traçant le nombre des particules d'une intensité donnée par rapport à cette intensité vers la droite, du fait que nombre des particules apparaîtront plus sombres qu'elles ne le sont réellement. Des erreurs de cette sorte sont importantes. Par exemple, il serait désirable de distinguer des cellules à chromosomes X de cellules à chromosomes Y, mais, dans l'état actuel de la technique, cela n'est pas possible.

Il devrait également être relevé que plus on est efficace pour récolter les lumières fluorescente et diffusée, moins le rayon laser doit être puissant, ce qui conduit à des avantages dans le coût.

D'autres éléments de l'état de la technique sont constitués par le brevet USA N° 3494693, au nom de Elmer, qui enseigne l'utilisation d'un axe de coïncidence pour les moyens de réflexion dans l'émission de chaleur, et par le brevet USA N° 3989381 qui décrit un collecteur de lumière.

On voit aisément qu'il existe une nécessité, dans l'industrie, pour un cytomètre qui soit plus efficace dans la collection de la lumière diffusée et fluorescente et qui soit plus efficace dans la transmission de la lumière collectée sur des détecteurs photosensibles. Cet accroissement dans le rendement peut avoir pour effet de permettre de détecter des signaux qui n'étaient pas précédemment détectables par rapport aux parasites, de diminuer l'influence de la forme et de l'orientation de la matière particulaire dans le flux en éliminant les régions aveugles, et de permettre l'emploi de lasers de plus faible puissance.

En conséquence, la présente invention a pour objet un appareil collecteur de radiation pour l'analyse d'un matériau particulaire,

dans lequel l'irradiation de ce matériau produit une source de radiation, caractérisé par une chambre de réflexion ayant une première surface réfléchissante et une seconde surface réfléchissante, ladite première surface réfléchissante ayant sensiblement la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution, ladite première surface réfléchissante ayant un premier foyer et un second foyer dont l'un est placé dans ladite chambre de réflexion, à la source de radiation, ladite seconde surface réfléchissante ayant une forme planaire quelconque ou sensiblement la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution, une fenêtre étant ménagée dans l'une desdites surfaces réfléchissantes et alignée sur un axe de symétrie défini par ledit premier foyer et par ledit second foyer de telle manière que la radiation émanant du premier foyer, soit directement de la source, soit, après une ou plusieurs réflexions, par les surfaces réfléchissantes, traverse la fenêtre.

Les formes d'exécution de l'invention qui seront décrites brièvement concernent un appareil collecteur de radiation se rapportant au cas où l'irradiation de particules produit une source de radiation. L'appareil collecteur de radiation comprend une chambre de réflexion ayant une première surface réfléchissante semi-ellipsoïdale et une seconde surface réfléchissante. La seconde surface réfléchissante peut être planaire ou ellipsoïdale.

Dans les formes d'exécution à surface planaire, la première surface réfléchissante comporte un premier foyer et un second foyer définissant un axe de symétrie, le premier foyer étant placé à la source de radiation. La seconde surface réfléchissante est disposée entre le premier foyer et le second foyer de telle sorte que tout point de la seconde surface réfléchissante est également distant du premier et du second foyer. Une fenêtre est ménagée dans l'une des surfaces réfléchissantes et est alignée sur l'axe de symétrie. En fonctionnement, la radiation émanant du premier foyer procède, soit directement, soit après une ou plusieurs réflexions, hors de la première surface réfléchissante et/ou de la seconde surface réfléchissante à travers la fenêtre, pour être traitée ultérieurement et analysée. Dans d'autres formes d'exécution de la présente invention, une seconde surface réfléchissante dichroïque est prévue. Dans les formes d'exécution ayant une seconde surface réfléchissante en forme de surface semi-ellipsoïdale, la chambre de réflexion comprend une surface réfléchissante sensiblement ellipsoïdale avec un premier foyer et un second foyer définissant un axe de symétrie. Une fenêtre est placée centralement sur l'axe de symétrie, ménagée dans la chambre de réflexion. Une source de radiation produite par l'irradiation de particules est disposée à l'un des foyers de la surface réfléchissante ellipsoïdale. En fonctionnement, la radiation émanant de l'un des foyers traverse, soit directement, soit après une ou plusieurs réflexions, la fenêtre, en un faisceau organisé, pour être ensuite analysée.

Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une coupe d'un appareil collecteur de radiation prise suivant un plan passant par le premier foyer de la première surface réfléchissante ellipsoïdale suivant la ligne 1-1 de la fig. 2.

La fig. 2 est une coupe d'un appareil collecteur de radiation prise

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suivant un plan passant par le premier foyer de la première surface réfléchissante ellipsoïdale indiquée suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.

La fig. 3 est une coupe d'une variante d'un appareil collecteur de radiation comprenant une seconde surface réfléchissante planaire dichroïque prise suivant un plan passant par le grand axe de la première surface réfléchissante ellipsoïdale.

La fig. 4 est une coupe d'une autre variante de l'invention ayant une fenêtre ménagée dans la seconde surface réfléchissante prise suivant un plan passant par le grand axe de la première surface réfléchissante ellipsoïdale.

La fig. 5 est une coupe de la première forme d'exécution d'un appareil collecteur de radiation prise suivant un plan passant par le grand axe de la surface réfléchissante ellipsoïdale.

La fig. 6 est une coupe d'une variante prise suivant un plan passant par le grand axe de la surface réfléchissante ellipsoïdale.

L'appareil collecteur de radiation représenté à la fig. 1, désigné d'une façon générale par 10, est destiné à collecter une radiation produite par l'irradiation individuelle d'un matériau particulaire isolé. L'appareil collecteur de radiation 10 comprend une chambre de réflexion 12 présentant une première surface intérieure réfléchissante 14 et une seconde surface réfléchissante intérieure 16. Comme représenté à la fig. 1, la première surface réfléchissante 14 a la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution tournant autour du grand axe. Plus précisément, toute ellipse comporte un grand axe et un petit axe. Lorsque l'ellipse est terminée à son petit axe, la demi-ellipse résultante définit une courbe elliptique. La rotation de cette courbe elliptique autour du grand axe produit un demi-ellipsoïde de révolution ou, en d'autres termes, un ellipsoïde de révolution tronqué par un plan formé par toutes les positions par lesquelles passe le petit axe. En se référant à la fig. 1, on voit que la première surface réfléchissante 14 peut être considérée comme étant tronquée ou terminée par la seconde surface réfléchissante 16. Cette seconde surface réfléchissante 16 ayant une configuration planaire, elle est disposée sensiblement dans le plan formé par toutes les positions possibles du petit axe.

En se référant à la fig. 1, et comme c'est le cas pour tous les ellipsoïdes de révolution ou leurs parties, la surface réfléchissante 14 a un premier foyer 18 et un second foyer 20 conjugués. Bien que le second foyer 20 ne soit pas représenté à la flg. 1, il est clairement visible à la fig. 3. Les premier et second foyers 18 et 20 définissent un axe de symétrie 22. Cet axe de symétrie 22 est sensiblement perpendiculaire à la seconde surface réfléchissante 16 qui est sensiblement à une même distance des deux foyers 18 et 20. Les surfaces réfléchissantes 14 et 16 comportent le premier foyer 18 alors que le second foyer 20 est situé à l'extérieur de la chambre de réflexion 12.

D'une façon générale, une radiation émanant d'un des foyers d'un ellipsoïde de révolution est réfléchie de manière à converger vers le second foyer. En plaçant la surface réfléchissante planaire 16 dans un plan perpendiculaire au grand axe et contenant le petit axe, le dessin de la chambre de réflexion 12 contient le demi-ellipsoïde de révolution et laisse de côté l'autre moitié. Grâce à cet agencement, l'influence de la seconde surface réfléchissante sur la trajectoire des rayons décrite ci-dessus pour un ellipsoïde de révolution peut être considérée comme créant une image miroir de la première surface réfléchissante, de façon à créer un ellipsoïde de révolution équivalent complet. Plus précisément, un rayon réfléchi par la seconde surface réfléchissante 16 se déplace dans la moitié de l'ellipsoïde de révolution représentée par la première surface de révolution comme s'il se déplaçait dans le demi-ellipsoïde de révolution précédemment mentionné comme étant supprimé. En conséquence, un rayon convergeant sur le second foyer 20 après réflexion par la seconde surface réfléchissante 16 converge sur le premier foyer 18. D'autre part, un rayon se déplaçant vers un point d'intersection de la moitié précédemment décrite comme étant supprimée et qui ne converge pas sur le second foyer 20, après réflexion par la seconde surface réfléchissante 16, va rencontrer la première surface réfléchissante en un point correspondant, en position, au point décrit précédemment d'intersection sur la moitié supprimée. A moins que ce rayon ne traverse une ouverture ou fenêtre 24, qui sera décrite ci-après, ce rayon réfléchi par la première surface réfléchissante 14 de manière à converger sur le premier foyer 18. La configuration spécifique des rayons de cette forme d'exécution préférée sera précisée plus loin.

Comme indiqué à la fig. 1, la fenêtre 24 est ménagée dans la première surface réfléchissante 14 de façon à produire une sortie pour la radiation. La fenêtre 24 est de préférence centrée sur l'axe de symétrie 22. Dans la forme d'exécution préférée, une fenêtre munie d'une vitre 25, de préférence sphérique, retient le fluide dans la chambre de réflexion 12. Selon qu'on utilise la chambre de réflexion 12 avec des aérosols ou des hydrosols, il peut ou non être désirable d'avoir une fenêtre vitrée 25. De préférence, la glace de fenêtre 25 présente des rayons intérieurs et extérieurs ayant un centre situé sur le premier foyer 18 de façon à permettre à la radiation sortante de traverser orthogonalement ces surfaces.

En se référant à la fig. 2, on voit que les moyens pour entraîner le matériau particulaire à travers le premier foyer 18 de la première surface réfléchissante 14 sont désignés d'une façon générale par 26. Les moyens d'entraînement 26 produisent le transport du fluide de matériau particulaire isolé individuellement en suspension dans une zone de mesure 28. Plus précisément, dans cette forme d'exécution préférée, les moyens d'entraînement 26 comportent un tube d'entrée 30, qui produit idéalement un courant de matériau particulaire, et un tube extérieur 32, formant enveloppe, qui entoure l'entrée du tube 30 et fournit le fluide de protection. De même, à l'autre extrémité de la zone de mesure 28, on trouve un tube de sortie 34 ayant un orifice destiné à recevoir le courant du matériau particulaire. Un flux de fluide laminaire est maintenu dans la zone de mesure 28 par l'introduction du fluide de protection en même temps que par la création d'une pression différentielle entre le volume au repos et le fluide de protection et le flux de l'échantillon des cellules. Dans la forme d'exécution préférée, la chambre de réflexion 12 est remplie d'un liquide démuni de particules, bien qu'une chambre utilisant un support gazeux puisse être utilisée de la même façon. La construction spécifique des moyens d'entraînement 26 qui produit le passage du matériau particulaire dans la zone de mesure 28 est usuelle.

Comme représenté à la fig. 2, des moyens pour irradier le matériau particulaire au moyen d'un faisceau lumineux, de préférence de haute intensité, tel qu'un faisceau d'excitation laser, sont désignés d'une façon générale par 36. Les moyens d'irradiation 36 comportent un orifice d'entrée 38 du faisceau et un orifice de sortie 40 du faisceau. A l'extérieur des orifices 38 et 40, respectivement, on trouve une source de faisceau non représentée et un absorbeur de faisceau non représenté pour émettre et faire disparaître le faisceau lumineux. Les deux orifices 38 et 40 sont de préférence alignés l'un sur l'autre, sans que cela soit cependant indispensable, et permettent au faisceau lumineux passant entre eux de couper orthogonalement le flux du matériau particulaire dans la zone de mesure 28. Comme cela apparaîtra plus loin, le faisceau lumineux doit approximativement couper le flux du matériau particulaire au premier foyer 18 de la première surface réfléchissante 14. Il est à relever que, bien que la lumière laser soit utilisée pour illustrer le fonctionnement des formes d'exécution préférées de l'invention, le matériau particulaire pourrait être attaqué par d'autres formes d'énergie radiante, comme cela apparaîtra ci-après.

Quoique la lumière diffusée et la lumière fluorescente soient collectées de façon commune, il faut comprendre que l'on peut ici collecter aussi d'autres formes d'énergie radiante provenant de matériaux particulaires. Par conséquent, le terme de radiation peut comporter toute énergie radiante qui se propage en ligne droite et est soumise à la réflexion spéculaire, telle que la lumière visible, la radiation infrarouge et la radiation ultraviolette. Cependant, dans le but de décrire les formes d'exécution préférées de l'invention, de la lumière diffusée et de la lumière fluorescente sont utilisées comme exemple de radiation.

Dans un type d'analyse, le faisceau d'excitation laser est diffusé par les particules de telle façon que la plupart de la lumière diffusée n'est pas envoyée à l'orifice de sortie du faisceau 40. Pour une autre

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analyse utilisée communément dans l'industrie, on excite la fluorescence lorsque les cellules biologiques traversent le faisceau d'excitation laser. L'excitation fluorescente est normalement réalisée en tachant les cellules au moyen d'un produit fluorescent et en diffusant les cellules dans une suspension suffisamment diluée pour que les cellules passent l'une après l'autre au premier foyer 18.

Dans les deux cas, il se produit une lumière laser diffusée typique et/ou une lumière fluorescente relativement faible. Par conséquent, l'interaction des moyens d'irradiation 36 avec le matériau particulaire définit une source 42 de radiation au premier foyer 18. Le processus décrit ci-dessus, consistant à avoir un faisceau d'excitation laser qui coupe un flux d'échantillon de matériau particulaire, éventuellement taché, à l'un des foyers de l'ellipsoïde, est un processus bien connu des gens du métier.

En se référant à la fig. 1, en fonctionnement, l'appareil collecteur de radiation 10 irradie le flux de matériau particulaire pour produire une radiation qui émane du premier foyer 18. La radiation soit traverse directement la fenêtre 24, comme représenté par le rayon RI, soit est réfléchie une ou plusieurs fois par la première surface réfléchissante 14 et/ou la seconde surface réfléchissante 16, comme représenté par les rayons R2 et R3. En ce qui concerne la radiation réfléchie, le nombre des réflexions d'un rayon donné dépend de celle des deux surfaces réfléchissantes 14 ou 16 que le rayon a frappée initialement après avoir été produit au premier foyer 18, de la position de l'intersection initiale d'un rayon donné avec les surfaces réfléchissantes 14 ou 16 et de l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 24 par rapport au premier foyer 18.

Excepté pour une quantité insignifiante de radiation dont on parlera plus loin, tous les rayons sortent directement ou après un nombre pair de réflexions par la fenêtre 24 dans une telle direction qu'ils semblent émaner du premier foyer 18. Dans la première forme d'exécution de la fig. 1, les angles solides sous-tendus par la seconde surface réfléchissante 16 et par la fenêtre 24 au premier foyer 18 sont idéalement, mais pas nécessairement, égaux. Comme représenté par le rayon R2, presque toute la radiation frappant initialement la seconde surface réfléchissante 16 après avoir été produite par le premier foyer 18 est réfléchie quatre fois dans l'ordre suivant: réflexion par la seconde surface réfléchissante 16, une fois, ensuite réflexion par la première surface réfléchissante 14, deux fois, sur des parties opposées de celle-ci et, finalement, réflexion par la seconde surface réfléchissante 16 pour une seconde fois, afin de passer par le premier foyer 18 et de sortir par la fenêtre 24. Comme représenté par le rayon R3, tout rayon qui initialement frappe la première surface réfléchissante 14 est ensuite réfléchi par la seconde surface réfléchissante 16 de façon à passer par le premier foyer 18 et à sortir par la fenêtre 24. En résumé, avec les angles solides égaux décrits ci-dessus, les rayons qui frappent initialement la première surface réfléchissante 14 sortent par la fenêtre 24 après deux réflexions, et les rayons qui frappent initialement la seconde surface réfléchissante 16 sont réfléchis quatre fois avant de sortir par la fenêtre 24 d'une manière organisée. Cette radiation organisée permet d'utiliser les techniques usitées communément avec des radiations convergentes, divergentes ou collimatées telles que filtration de la radiation tachante au moyen d'un chas d'aiguille ou concentration de la radiation dans un faisceau collimaté pour utiliser plus efficacement celui-ci par des moyens détecteurs. Comme indiqué précédemment comme étant une exception, il y a une quantité insignifiante de radiation réfléchie qui frappe près du centre de la seconde surface réfléchissante 16 après avoir émané du premier foyer 18 et qui est réfléchie seulement une fois pour rebondir en arrière et sortir par la fenêtre 24 sans nouvelle réflexion et sans passer par le premier foyer 18.

Il est à remarquer que, dans la forme d'exécution préférée, la fenêtre sous-tendant un angle solide égal à celui de la seconde surface réfléchissante 16 est simplement une question de préférence. Certaines préférences peuvent suggérer des fenêtres 24 plus grandes ou plus petites. Par exemple, si la fenêtre 24 est dimensionnée de façon à sous-tendre un angle solide plus petit que l'angle solide de la seconde surface réfléchissante 16, alors, certaines radiations frappant initiale629592

ment la première surface réfléchissante 14 seront réfléchies plus de deux fois, tandis que certaines radiations frappant initialement la seconde surface réfléchissante 16 seront réfléchies plus de quatre fois. Comme étant représentatif de certains facteurs à considérer, le désavantage de plusieurs réflexions et, par conséquent, un accroissement de la réduction de l'intensité de radiation doivent être mis en parallèle avec les avantages d'avoir un angle de collection plus petit pour une lentille 44 et un cône central plus petit de radiation désorganisée. Généralement, une fenêtre 24 trop petite ne serait pas désirable en raison du nombre de réflexions. D'autre part, une fenêtre trop grande n'est pas désirable non plus, bien que, dans ce cas, il y ait moins de réflexions dues à la radiation qui doit être collectée par un angle trop grand relatif au premier foyer 18. Des lentilles dont les nombres/sont d'environ 0,7 ne sont pas faciles à obtenir dans le commerce. En conséquence, en considération de la perte de l'intensité de radiation par réflexion, l'angle de collection des radiations passant par la fenêtre 24 qui détermine de façon désirable l'excentricité de l'ellipsoïde pour un maximum de quatre projections et d'autres facteurs similaires sont dictés par la dimension de la fenêtre 24, son dimensionnement étant considéré comme étant simplement une question de performance. En conséquence, des modifications dans la dimension de la fenêtre 24 sont considérées comme tombant dans le cadre de la présente invention.

Dans l'application pratique de l'appareil collecteur de radiation 10, les foyers 18 et 20 sont en fait des zones focales et non pas des points théoriques. Dans les formes préférées, l'intersection du matériau particulaire, qui peut être de la largeur de plusieurs particules, avec le faisceau laser peut créer une zone d'un angle de radiation au premier foyer 18 ayant un volume allant jusqu'à 10000 (A3 dans la forme d'exécution préférée. Plus particulièrement, les dimensions finies et la distribution quelque peu diffusée (Gaus-sian) des radiations considérées avec la trajectoire de la suspension particulaire donnent naissance à cette zone au premier foyer 18.

Cette zone est centrée autour d'un point focal mathématique infinitésimalement petit et est représentée au dessin comme étant un point unique. Comme cela est bien connu dans ce domaine, une zone centrée au premier point focal d'un ellipsoïde crée une zone correspondante de radiation centrée au second point focal de l'ellipsoïde. Bien qu'étant identifié comme un point géométrique pour le but de l'illustration au dessin, le terme de foyer se réfère à une zone focale centrée généralement sur un point focal infinitésimalement petit.

Une distorsion de la configuration de la première surface réfléchissante 14 peut être introduite et compensée par une modification correspondante de la seconde surface réfléchissante 16 en utilisant diverses techniques pour produire le résultat de retourner la radiation réfléchie au premier foyer 18. En conséquence, avec l'introduction de telles distorsions, à la fois la première surface réfléchissante 14 et la seconde surface réfléchissante 16 pourraient ne pas présenter une section en forme d'ellipsoïde conique précis et de plan, respectivement, mais leur combinaison pourrait accomplir le même résultat. Ainsi, l'introduction d'une petite distorsion relative à la seconde surface réfléchissante 16 produit une zone plus grande pour la radiation réfléchie sur le premier foyer 18. Une telle zone plus grande n'est pas particulièrement désirable mais, dans certaines applications, est tolérable. Il est entendu que de simples changements de configuration, tels que décrits ici, sont considérés comme tombant dans le cadre de la présente invention. C'est la raison pour laquelle les revendications utilisent l'adverbe sensiblement lorsqu'elles se réfèrent à la configuration des surfaces réfléchissantes 14 et 16.

Des moyens de détection 45, partiellement représentés, sont ordinairement placés à l'extérieur de la chambre de réflexion 12 le long de l'axe de symétrie 22 pour la conversion de la radiation en signaux électriques de façon à fournir les données subséquentes désirées. La construction spécifique des moyens de détection et de leurs optiques associés pour les formes d'exécution préférées pourra être la construction traditionnelle bien connue des gens du métier. Les moyens de détection 45 reçoivent la radiation et convertissent

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celle-ci en des signaux électriques utilisables dans un analyseur traditionnel à haute impulsion ou autre dispositif d'acquisition de données bien connu. Pour les formes d'exécution préférées, dans lesquelles la radiation comprend de la lumière, les moyens de détection typiques comprendraient normalement un détecteur photosensible bien connu, de préférence sous forme de tubes photomultiplicateurs, de photodiodes à vide ou de photodiodes solid state et autres. Normalement, bien que cela ne soit pas indispensable, les moyens de détection devraient comprendre une lentille collimatrice 44 pour produire la lumière normale sur les surfaces photosensibles du détecteur photosensible, comme représenté à la fig. 1. Plus le faisceau organisé arrive orthogonalement sur la surface photosensible du détecteur photosensible, plus celui-ci sera efficace. En outre, un filtre de lumière colorée facultatif 46 peut être prévu pour séparer la lumière fluorescente de la lumière diffusée, qui opère également plus efficacement avec de la lumière perpendiculaire. En résumé, la collection de presque toute la radiation en un faisceau divergent organisé émanant du premier foyer 18 permet une utilisation plus efficace des filtres facultatifs de lumière colorée, tel le filtre 46, et du détecteur photosensible. En outre, cette lumière organisée permet également l'utilisation d'autres techniques optiques disponibles pour la lumière collimatée, divergente et convergente, telle l'incorporation d'une ouverture en chas d'aiguille pour filtrer la lumière perdue.

La présente invention est utilisable si la radiation provient d'une source qui est si petite qu'elle produit des effets d'auto-ombrage négligeables tels que la lumière passant par le premier foyer 18 après la seconde ou quatrième ou un autre multiple de deux réflexions. Il est à remarquer que, avec l'analyse d'un matériau particulaire, les particules sont normalement suffisamment petites pour que le blocage de la radiation passant par le premier foyer 18 soit relativement insignifiant, comme dans le brevet USA N° 3989381.

La fig. 3 illustre une variante facultative de l'invention qui consiste à réaliser la seconde surface réfléchissante sous la forme d'un réflecteur dichroïque 48 comprenant idéalement un miroir revêtu d'un revêtement dichroïque bien connu. Ce revêtement dichroïque définit une surface dichroïque 50, tournée vers l'intérieur, de préférence sur la surface avant du miroir, qui laisse passer seulement les radiations de certaines longueurs d'onde. Idéalement, pour de telles applications à l'analyse de particules, le réflecteur dichroïque 48 réfléchit les rayons de lumière fluorescente incidente, tel R4, et laisse passer les rayons de lumière laser à incidence diffuse, tels R5 et R6. Cependant, la sélection des longueurs d'onde qui doivent traverser et de celles qui doivent être réfléchies est une question de choix ou, de préférence, est dictée par l'application particulière à laquelle l'appareil est destiné. Dans la forme d'exécution préférée de cette variante, un tel arrangement permettrait à la plupart de la lumière laser diffuse de converger vers le second foyer 20. Du fait que la lumière diffuse forme un faisceau organisé, différentes techniques optiques qui sont utilisables avec de la lumière organisée peuvent être incluses à choix. Par exemple, une paroi 52 percée d'un chas d'aiguille 54 peut être prévue à choix pour filtrer la lumière perdue. En outre, une seconde lentille collimatrice 56 peut être prévue pour produire une lumière normale pour un second moyen de détection non représenté. En conséquence, la lumière diffusée et la lumière fluorescente sont collectées aux extrémités opposées de la chambre de réflexion 12. En vertu de cet arrangement, différentes analyses produites communément dans l'industrie et qui nécessitent la séparation de la lumière de différentes longueurs d'onde peuvent être réalisées. Bien que la lumière laser et la lumière fluorescente soient les deux types de lumière distincts dans l'utilisation préférée de la présente invention, il est entendu que tout type de radiation capable d'être séparé par un revêtement dichroïque tombe dans le cadre de l'invention.

Comme représenté à la fig. 4, une variante du collecteur de radiation 10 est prévue avec une fenêtre 58 formée dans la seconde surface réfléchissante de façon à fournir une sortie pour la radiation. La fenêtre 58 est alignée sur l'axe de symétrie 22 et, dans la forme d'exécution préférée, est centrée sur celui-ci. Dans cette forme d'exécution préférée, un verre 60 ferme cette fenêtre, ayant de préférence une configuration sphérique, et retient le fluide dans la chambre de réflexion 12. Suivant l'usage de la chambre de réflexion 12, avec des hydrosols ou aérosols, il peut être désirable ou non d'avoir la vitre 60. De préférence, la vitre 60 comporte un rayon intérieur et un rayon extérieur ayant un centre coïncidant avec le foyer secondaire 20 de façon à permettre à la plus grande partie de la radiation sortante de passer orthogonalement à travers ces surfaces, ce qui diminue les pertes d'intensité et la courbure réfractaire.

En se référant à la fig. 4, on voit que, en fonctionnement, l'appareil collecteur de radiation 10 produit une sortie pour la radiation à travers la fenêtre 58 soit directement comme représenté par le rayon R7, soit après réflexion une ou plusieurs fois par la seconde surface réfléchissante 16 et/ou la première surface réfléchissante 14, comme illustré par les rayons R8, R9 et RIO. Comme pour la radiation réfléchie, le nombre des réflexions d'un rayon donné dépend de celles des deux surfaces réfléchissantes 14 ou 16 que le rayon frappe initialement après avoir été produit par le premier foyer 18, de la position de l'intersection initiale du rayon donné avec les surfaces réfléchissantes 14 ou 16, et de l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 58 par rapport au premier foyer 18.

En se référant à la fig. 4, excepté pour une petite quantité de radiation dont on parlera plus loin, tous les rayons sortent après un nombre impair de réflexions par la fenêtre 58 et dans une direction telle qu'ils convergent sur le second foyer 20. La petite quantité de radiation mentionnée précédemment sort de la fenêtre 58 après avoir été produite par le premier foyer 18 sans aucune réflexion. Cette petite quantité de radiation comprend un cône centré sur l'axe de symétrie 22 qui forme un angle solide au premier foyer 18 dépendant de la dimension de la fenêtre 58. Comme illustré par le rayon R8, une partie de la radiation qui frappe initialement la première surface réfléchissante 14 passe par la fenêtre 58 après une réflexion. Comme illustré par le rayon R9, le reste de la radiation qui émane du premier foyer 18 et frappe la première surface réfléchissante 14 passe par la fenêtre 58 après trois réflexions. Comme illustré par le rayon RIO, la radiation qui émane du premier foyer 18 et frappe la seconde surface réfléchissante 16 est réfléchie trois fois avant de passer par la fenêtre de sortie 58. La quantité de radiation qui est réfléchie une fois par rapport à la quantité qui est réfléchie trois fois dépend de la dimension de la fenêtre 58. En outre, si cette fenêtre est sensiblement plus petite que celle représentée à la fig. 4, alors une partie de la radiation est réfléchie au moins cinq fois. En conséquence, la dimension de la fenêtre 58 telle que représentée à la fig. 4 est simplement une question de choix préférentiel. Par exemple, une fenêtre plus petite produit un faisceau plus étroit sortant de celle-ci mais, d'autre part, a pour effet que des parties de la radiation sont réfléchies plusieurs fois avec la perte d'intensité de radiation que cela implique. Cette forme d'exécution est particulièrement avantageuse en ce sens que la fenêtre 58 peut être dimensionnée et configurée de telle manière qu'un faisceau relativement étroit de radiation sorte de celle-ci. Comme décrit précédemment en relation avec la forme d'exécution de la fig. 1, la radiation organisée converge sur le second foyer 20, ce qui permet l'utilisation des techniques usuelles de radiation organisée.

Comme représenté à la fig. 4, un dispositif à lentilles 62 est facultativement prévu pour l'organisation de sensiblement toute la radiation sortant de la fenêtre 58. Comme décrit précédemment, il y a un cône de radiation qui émane directement de la fenêtre 58 qui n'est pas convergent sur le second foyer 20, comme représenté par le rayon R7. Le reste de la radiation converge sur le second foyer 20. Le dispositif à lentilles 62 comprend une paire de lentilles coaxiales constituées par une lentille centrale 64 et une lentille périphérique 66 ayant une ouverture centrale 68. Dans la forme d'exécution préférée représentée à la fig. 4, ces deux lentilles 64 et 66 sont distantes l'une de l'autre le long de l'axe de symétrie 22 tout en étant coaxiales. Cependant, les deux lentilles pourraient avoir des centres concentriques et être situées en aval par rapport au second foyer 20. En outre, les lentilles 62 et 64 qui sont incorporées sont utilisées idéalement

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pour organiser la radiation en un faisceau collimaté. Cependant,

pour certaines applications, il pourrait être désirable d'utiliser de telles lentilles pour créer un faisceau convergent ou divergent sur un foyer commun. Mais, dans le but de collecter de la lumière sur des surfaces photosensibles, une radiation orthogonale est désirable. Dans la forme d'exécution préférée de la fig. 4, pour créer le faisceau collimaté, la lentille périphérique 66 devrait avoir un foyer coïncidant avec le premier foyer 18, alors que la lentille centrale 64 devrait avoir un foyer coïncidant avec le second foyer 20. Cependant, il devrait être entendu que toute paire de lentilles coaxiales ayant des foyers soit réels, soit virtuels, qui ont pour effet la production d'un faisceau organisé de radiation à partir de la radiation émanant du premier foyer 18 et également de la radiation convergeant vers le second foyer 20, tombe dans le cadre de la présente invention. Il est également à remarquer que, dans cette forme d'exécution, la radiation pénètre dans les lentilles 64 et 66 ou dans toute autre lentille qui leur serait substituée à un angle presque normal.

La fig. 5 illustre encore une autre forme d'exécution de l'appareil collecteur de radiation 10 pour collecter une radiation produite par du matériau particulaire isolé irradié individuellement. L'appareil collecteur de radiation 10 comprend la chambre de réflexion 12 ayant une surface réfléchissante interne ellipsoïdale 70 définie par un boîtier 72. La surface réfléchissante ellipsoïdale 70 a la forme d'un corps de révolution ellipsoïdal tournant sur son grand axe ou, en d'autres termes, d'un sphéroïde. Plus précisément, toute ellipse a un grand axe et un petit axe. La révolution d'une ellipse autour de son grand axe produit un ellipsoïde de révolution. Comme avec tous les ellipsoïdes de révolution, la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 a un premier foyer 18 et un second foyer conjugué 20. Les premier et second foyers 18 et 20 définissent un axe de symétrie 22. La chambre de réflexion 12 peut également être considérée comme étant formée par deux demi-ellipsoïdes de révolution 74 et 76.

Comme représenté à la fig. 5, une fenêtre 24 est ménagée dans la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 de façon à fournir une sortie pour la radiation. La fenêtre 24 est alignée de manière à être, de préférence, centrée sur l'axe de symétrie 22. Dans cette forme d'exécution, la vitre 25 fermant la fenêtre retient le fluide dans la chambre de réflexion 12.

En se référant à la fig. 5, on voit que, en fonctionnement,

l'appareil collecteur de radiation 10 illumine le flux de matériau particulaire pour produire une radiation qui émane du premier foyer 18. Dans cette forme d'exécution, la fenêtre 24 est adjacente à la source de radiation 42. La radiation soit traverse directement la fenêtre 24, comme indiqué par le rayon RI, soit est réfléchie deux fois ou plus par la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 avant de sortir par la fenêtre 24, comme illustré par les rayons R2 et R3. En ce qui concerne la radiation réfléchie, le nombre des réflexions d'un rayon donné dépendra de la position de l'intersection initiale de ce rayon avec la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 après avoir émané du premier foyer 18, et de l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 24 par rapport au premier foyer 18. A l'exception d'une quantité insignifiante de radiation, tous les rayons réfléchis sortent après deux réflexions ou plus de la fenêtre 24, quelle que soit la dimension de celle-ci.

Comme le montre la fig. 5, le plan perpendiculaire à l'axe de symétrie 22 contenant toutes les orientations possibles du petit axe de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 sera appelé ci-après plan bissecteur 78. L'intersection de ce plan bissecteur 78 avec la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 sous-tend un angle solide au premier foyer 18 qui est égal à l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 24 au premier foyer 18. Le plan bissecteur 78 peut être vu comme divisant la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 en deux moitiés égales. Avec cet angle solide de la fenêtre 24, presque toute la radiation réfléchie est réfléchie soit deux fois, soit quatre fois. Plus précisément, la quantité beaucoup plus grande de radiation réfléchie est réfléchie deux fois avant de passer par le premier foyer 18 et de sortir ensuite par la fenêtre 24, comme représenté par le rayon R3. En outre, une petite quantité de radiation réfléchie, qui forme un cône centré sur l'axe de symétrie 22, est réfléchie quatre fois avant de passer par le premier foyer 18 et sortir ensuite par la fenêtre 24, comme représenté par le rayon R2. Ce cône coupe la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 dans une zone ayant un angle solide par rapport au second foyer 20 égal à l'angle solide formé par le plan bissecteur 78 par rapport au second foyer 20. Afin uniquement d'être complet, il convient de relever qu'une quantité minime de radiation centrée sur l'axe de symétrie 22 est réfléchie seulement une fois avant de sortir par la fenêtre 24. A l'exception de cette quantité minime, la radiation sortant par la fenêtre 24 est organisée en ce sens que cette radiation passe par le premier foyer 18 et en émane. Cela permet d'utiliser les techniques usuelles avec de la radiation convergente, divergente ou collimatée, telle que filtration des radiations perdues au moyen d'un chas d'aiguille ou concentration de la radiation en un faisceau étroit pour utilisation plus efficace de celui-ci par des moyens de détection 45.

La fig. 6 représente une variante. Comme décrit précédemment, la forme d'exécution de la fig. 5 comporte une source 42 de radiation placée au premier foyer 18 de telle façon que cette source 42 soit adjacente à la fenêtre 24. Dans cette variante de la fig. 6, la source 42 de radiation et, par conséquent, les moyens d'entraînement 26 et d'irradiation 36 sont placés au second foyer 20. La signification de cette variante réside en ce que la source 42 est maintenant placée au foyer le plus éloigné de la fenêtre 24. En se référant au dessin, il convient de relever qu'à la fig. 6 l'appareil est représenté comme si la source 42 avait été laissée au premier foyer 18 et la fenêtre 24 déplacée à l'autre extrémité de la chambre de réflexion 12. En résumé, dans cette variante de la fig. 6, la source 42 est placée au foyer le plus éloigné par rapport à la fenêtre 24 alors que, dans la forme d'exécution de la fig. 5, la source 42 est placée au foyer adjacent à ladite fenêtre. En conséquence, des éléments identiques qui ont été simplement transférés d'un foyer à l'autre, tels que les moyens d'irradiation 36 et d'entraînement 26, conservent les mêmes signes de référence dans les deux formes d'exécution.

Dans la variante de la fig. 6, la plupart de la radiation est réfléchie une ou plusieurs fois par la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 avant de sortir par la fenêtre 24, comme illustré par les rayons R4 et R5. En ce qui concerne la radiation réfléchie, le nombre de réflexions d'un rayon donné dépend de la position de l'intersection initiale de ce rayon avec la surface réfléchissante ellipsoïdale 14, après avoir émané du second foyer 20, et de l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 24 par rapport au premier foyer 18. D'une façon générale, tous les rayons réfléchis sortent après une ou plusieurs réflexions par la fenêtre 24, quelle que soit la dimension de celle-ci.

Comme dans le cas de la forme d'exécution de la fig. 5, dans la variante de la fig. 6, l'intersection du plan bissecteur 78 avec la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 sous-tend un angle solide au premier foyer 18 qui est égal à l'angle solide sous-tendu par la fenêtre 24 à ce premier foyer 18. Avec cet angle solide de la fenêtre 24, presque toute la radiation réfléchie est réfléchie soit une fois, soit trois fois. Plus précisément, la radiation émanant du foyer secondaire 20, qui frappe initialement sur la demi-partie la plus proche de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 définie par le plan bissecteur 78, est réfléchie une fois avant de sortir par la fenêtre 24, comme illustré par le rayon R4. Cela constitue la grande majorité de la radiation. La radiation émanant du second foyer 20, qui frappe initialement la demi-partie éloignée de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 définie par le plan bissecteur 78, est réfléchie trois fois avant de sortir par la fenêtre 24, comme illustré par le rayon R5.

Dans le seul but d'une description complète, il convient de relever qu'une quantité minuscule de radiation passe par la fenêtre 24 sans réflexion et sans passer par le premier foyer 18. A l'exception de cette quantité minime, la radiation sortant de la fenêtre 24 est organisée de telle manière qu'elle passe par le premier foyer 18 et en émane. Cela permet d'utiliser les techniques usuelles communément employées avec les radiations convergentes, divergentes ou collimatées, telle la filtration des radiations perdues au moyen d'un chas d'aiguille ou la

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concentration de la radiation en un faisceau étroit pour une utilisation plus efficace de celui-ci par des moyens de détection 45.

II est à remarquer que, dans les formes d'exécution des fig. 5 et 6, le fait que la fenêtre 24 sous-tend un angle solide égal à celui d'un plan bissecteur 78 est simplement une question de choix préférentiel. Il y a certaines raisons qui pourraient pousser à choisir une fenêtre 24 plus grande ou plus petite. Par exemple, si la fenêtre 24 est dimensionnée de façon à présenter un angle solide plus petit que celui qui est décrit précédemment, des parties de la radiation seront alors réfléchies plus que le nombre de fois indiqué précédemment. Plus précisément, dans la forme d'exécution de la fig. 5, si l'angle solide de la fenêtre décrit précédemment est différent de celui représenté au dessin, les zones décrites précédemment de quatre réflexions et de deux réflexions ne seront plus valables. De même, dans la forme d'exécution de la fig. 6, les zones d'une réflexion et de trois réflexions ne seraient plus valables non plus.

Une distorsion de la configuration de la première moitié de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 par rapport au plan bissecteur 78 peut être introduite et compensée en modifiant de façon correspondante la deuxième moitié de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 en utilisant des techniques numériques pour produire les mêmes résultats de retournement de la radiation réfléchie vers le premier foyer 18. En conséquence, avec l'introduction de telles distorsions, la surface réfléchissante ellipsoïdale 70 dévierait d'une configuration de section conique ellipsoïdale précise, mais les deux moitiés décrites, 74 et 76, en combinaison, accompliraient le même résultat. De même, l'introduction d'une distorsion relativement faible sur l'une des moitiés produit des zones plus grandes de radiation réfléchie que les foyers 18 et 20. De telles zones plus grandes ne sont pas particulièrement désirables mais, dans certaines applications, sont tolêrables. Il est à remarquer que de tels simples changements dans la configuration telle que décrite ici sont considérés comme demeurant dans le cadre de l'invention et, pour cette raison, les revendications de la demande utilisent l'adverbe sensiblement lorsqu'elles se réfèrent à la configuration de la surface réfléchissante ellipsoïdale 70.

Comme décrit précédemment, la radiation dans l'analyse particulaire, constituée habituellement soit de lumière diffusée, soit de lumière fluorescente, émane du premier foyer 18 ou du second foyer 20, selon la forme d'exécution, en des motifs de distribution connus par les gens du métier. En utilisant la première forme d'exécution de la flg. 1 comme exemple, la radiation qui émane du premier foyer 18 peut suivre une direction radiale dans une sphère imaginaire centrée sur ce premier foyer 18. L'angle solide sous-tendu sera utilisé pour se rapporter à la zone de la surface réfléchissante qui est perdue pour la réflexion de la radiation émanant du premier foyer 18. L'angle de collection est ainsi l'angle possible total de radiation 4 ■k stéradians moins les angles solides de la collection perdue de la radiation. Comme exemples de solutions conduisant à une perte d'angle de collection, on peut mentionner tout d'abord la sortie du tube enveloppant et la sortie du tube 32 et 34 respectivement, de même que l'entrée du faisceau et les orifices de sortie 38 et 40 respectivement, qui créent quatre angles solides de perte relativement petits. Dans les dispositifs connus précédemment, l'angle solide de perte de radiation le plus grand était produit par le collecteur conique de lumière ou son équivalent. Cependant, il n'y a pas d'angle solide de perte de collection de radiation appréciable formé par quelques parties substantielles de la surface réfléchissante ellipsoïdale 14 dans la présente disposition. Dans celle-ci la formation d'un plus grand angle solide de collection par rapport à ceux existant dans l'état de la technique des chambres ellipsoïdales améliore l'efficacité de collection de radiation et l'insensibilité à l'orientation des particules.

L'appareil de radiation 10 fournit une plus grande efficacité de collection pour la radiation que les collecteurs connus. Cette amélioration de rendement est due tout d'abord à un angle de collection sensiblement de 4 tc stéradians combiné avec une utilisation efficace de la radiation collectée. Une partie de cette utilisation efficace de la radiation collectée réside dans la collection de radiation avec le large angle précédemment décrit et avec un minimum de réflexion avec, par conséquent, un minimum de perte d'intensité. Cependant, un autre facteur d'utilisation efficace de la radiation collectée consiste dans le maintien d'un faisceau organisé de radiation collectée pendant le processus de collection de façon à permettre l'utilisation des techniques traditionnelles usuelles en matière de radiation organisée. Des exemples de telles techniques comportent le fait de réaliser une approche orthogonale des rayons vers les moyens de détection 45 et leur filtre de lumière colorée associée 46 pour un fonctionnement plus efficace de ceux-ci. En outre la radiation organisée permet l'incorporation d'une ouverture en chas d'aiguille pour filtrer la radiation perdue. Il faut également relever que la lumière a un spectre très large; il en résulte que des réflecteurs sont plus appropriés que des lentilles qui agissent comme réfracteurs de la lumière collectée et, de ce fait, causent une aberration chromatique. De même, des excentricités relativement faibles sont admises, de sorte que l'agrandissement à partir du premier foyer 18 vers le second foyer 20 ou vice versa n'est pas excessif.

Il convient de relever que, avec l'analyse de matériaux particulaires, les particules sont normalement suffisamment petites pour que le blocage de la radiation passant par le foyer contenant les particules soit relativement insignifiant.

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3 feuilles dessins

Claims (19)

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   REVENDICATIONS

   1. Appareil collecteur de radiation (10) pour l'analyse d'un matériau particulaire, dans lequel l'irradiation de ce matériau produit une source (42) de radiation, caractérisé par une chambre de réflexion (12) ayant une première surface réfléchissante (14/74) et une seconde surface réfléchissante (16/76), ladite première surface réfléchissante (14/74) ayant sensiblement la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution, ladite première surface réfléchissante (14/74) ayant un premier foyer (18) et un second foyer (20) dont l'un est placé dans ladite chambre de réflexion (12), à la source (42) de radiation, ladite seconde surface réfléchissante (16/76) ayant une forme planaire quelconque ou sensiblement la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution, une fenêtre (24/58) étant ménagée dans l'une desdites surfaces réfléchissantes (14/74 ou 16/76) et alignée sur un axe de symétrie (22) défini par ledit premier foyer (18) et par ledit second foyer (20) de telle manière que la radiation émanant du premier foyer (18), soit directement de la source (42) soit, après une ou plusieurs réflexions, par les surfaces réfléchissantes, traverse la fenêtre (24/58).
2. 2. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite seconde surface réfléchissante (16), ayant une configuration sensiblement planaire, est placée de telle manière que, dans toute position, elle soit sensiblement disposée à une distance égale entre ledit premier foyer (18) et ledit second foyer (20), ledit premier foyer (18) étant situé à l'intérieur par rapport à ladite première surface réfléchissante (14) et à ladite seconde surface réfléchissante (16) et comportant la source (42) de radiation.
3. 3. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite fenêtre (24) est ménagée dans ladite première surface réfléchissante (14).
4. 4. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite fenêtre (58) est ménagée dans ladite seconde surface réfléchissante (16).
5. 5. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite seconde surface réfléchissante (16) comprend un réflecteur dichroïque (48).
6. 6. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit réflecteur dichroïque (48) comprend un matériau dichroïque apte à réfléchir de la lumière fluorescente tout en permettant à la lumière diffusée de le traverser.
7. 7. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 4, caractérisé par des lentilles périphériques (66) ayant une ouverture centrale (68) centrée sur ledit axe de symétrie (22), une lentille centrale (64) étant centrée sur ledit axe de symétrie (22).
8. 8. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite lentille périphérique (66) et ladite lentille centrale (64) sont coaxiales l'une par rapport à l'autre et adjacentes audit second foyer (20).
9. 9. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait que ladite lentille périphérique (66) comprend une lentille collimatrice ayant un foyer situé audit premier foyer (18), ladite lentille centrale (64) comprenant une lentille collimatrice ayant un foyer situé audit second foyer (20).
10. 10. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite seconde surface réfléchissante (76) a sensiblement la forme d'un demi-ellipsoïde de révolution, ladite première surface réfléchissante (74) et ladite seconde surface réfléchissante (76) étant confocales avec la même excentricité pour définir une surface réfléchissante ellipsoïdale unique (70).
11. 11. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite fenêtre (24) est ménagée dans ladite première surface réfléchissante (74).
12. 12. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que ladite fenêtre (24) est ménagée dans ladite seconde surface réfléchissante (76).
13. 13. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une quelconque des revendications 10,11 ou 12, caractérisé par le fait que la source de radiation est située au foyer (18 ou 20) le plus éloigné de la fenêtre (24).
14. 14. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une quelconque des revendications 10,11 ou 12, caractérisé par le fait que la source (42) de radiation est située au foyer (18 ou 20) le plus proche de ladite fenêtre (24).
15. 15. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (26) pour faire passer le matériau particulaire par ledit premier foyer (18).
16. 16. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (36) pour irradier le matériau particulaire au moyen de lumière, audit premier foyer (18), pour produire une radiation déviant de la trajectoire de la lumière irradiante, cette radiation correspondant à la source (42) de radiation.
17. 17. Appareil collecteur de radiation (10) suivant la revendication 16, caractérisé par le fait que ladite radiation déviant de la trajectoire de la lumière irradiante comprend la lumière diffusée.
18. 18. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé par le fait que ladite radiation déviant de la trajectoire de la lumière irradiante comprend la lumière fluorescente.
19. 19. Appareil collecteur de radiation (10) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de détection (45) placés de façon coopérante sur l'axe de symétrie (22) pour recevoir la radiation.