FR2730571A1

FR2730571A1 - Procede et dispositif de mesure de la distribution de la mobilite d'elements particulaires dans un milieu

Info

Publication number: FR2730571A1
Application number: FR9501578A
Authority: FR
Inventors: Gabriel Sirat
Original assignee: CONTROLE DIMENSIONNEL OPTIQUE
Current assignee: CONTROLE DIMENSIONNEL OPTIQUE
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: WO1996024889A1; US5892602A; FR2730571B1

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires par holographie en lumière non cohérente. Les éléments particulaires étant optiquement marqués, ils consistent à ou permettent de former (100), pour chaque élément particulaire un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques représentatif de la fonction de transfert, fonction de la position instantanée de cet élément. La fonction de transfert est modulée (101) par une fonction de transfert spécifique périodique pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer des hologrammes élémentaires conjugués, lesquels sont intégrés (102) à chaque instant de formation pour former un hologramme de vitesse composé, contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée. Chaque hologramme de vitesse composé est décodé (103) pour obtenir l'information de mobilité. Application à des éléments particulaires dans un milieu en écoulement ou stationnaire.

Description

Procédé et dispositif de mesure de la distribution
de la mobilité d'éléments particulaires
dans un milieu.

L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires dans un milieu, par holographie en lumière non cohérente.

A l'heure actuelle, il existe de nombreux domaines techniques dans lesquels il est primordial de pouvoir discriminer des éléments particulaires contenus dans un milieu. C'est en particulier le cas, soit en mécanique des fluides par exemple, soit dans le domaine de la chimie, de la biologie ou de la génétique dans lequel le dénombrement et/ou la discrimination de molécules, particules, cellules ou microsphères doivent être effectués à des fins d'analyse.

Différents travaux ont, jusqu'à ce jour, été effectués en vue de permettre une telle discrimination ou dénombrement de particules.

Parmi ceux-ci, on peut citer une méthode désignée par "Méthode du temps écoulé", soit Elapsed Time Method (ETM) en langage anglo-saxon.

Dans une telle méthode, ainsi que représenté en figures la, lb, un échantillon comportant des particules, marquées par fluorescence par exemple, est introduit dans un champ de forces, lesquelles s'exercent sur les particules. Au bout d'un temps de valeur déterminée, les particules, présentant des paramètres de mobilité differents, les paramètres de mobilité, consistant en un paramètre de vitesse et/ou un paramètre d'accélération, ont migré en des positions différentes et sont donc physiquement séparées. Les particules présentant l'inertie la plus faible sont alors les plus éloignées de leur point de départ, celles présentant l'inertie la plus grande sont les plus proches du point de départ et les particules intermédiaires sont réparties entre les particules précitées.Une image des particules marquées est enregistrée, ce qui permet d'effectuer une évaluation des paramètres de mobilité, soit visuellement, soit par calcul.

Une variante de la méthode précitée peut être mise en oeuvre au moyen d'un détecteur placé à une distance d fixe d'un point de départ des particules. Pendant la migration des particules, le signal délivré par le détecteur est analysé en fonction du temps. Les particules de mobilité différente passent alors dans le champ du détecteur DE à des instants différents ainsi que représenté en figures lc à lf.

Le signal délivré par le détecteur est, en fonction du temps, représentatif de la mobilité des particules.

Dans ce mode opératoire, le temps et la longueur de migration nécessaires pour séparer deux particules de vitesse V1 et V2 voisines, au niveau du champ du détecteur, sont donnés par les relations
t12 = 2D / (V2 - V1)
x12 = t12 . (V2 + V1) / 2 relations dans lesquelles D représente un paramètre expérimental de largeur de bande, dépendant de l'installation. Ce paramètre de largeur de bande correspond à une largeur, dans la direction de migration, sur laquelle des particules de vitesse sensiblement égale, à un instant donné, sont réparties. Il existe donc pour l'installation donnée et pour chaque valeur de vitesse une largeur de bande D correspondante.

La méthode précitée, dans ses deux variantes, permet d'obtenir une mesure de mobilité pour des milieux dans lesquels l'intensité du signal pour une seule particule est inférieure au niveau du bruit. Elle ne permet toutefois pas d'effectuer des mesures individuelles pour chaque particule, les particules étant, au plus, discriminées selon des groupes ou bandes de particules présentant des paramètres de mobilité semblables, à la valeur de bande près, le signal relatif à une bande contenant en fait la somme des signaux élémentaires de chaque particule appartenant à la bande considérée.

En conséquence, la résolution ou pouvoir de discrimination des méthodes précitées et des appareils permettant leur mise en oeuvre est limitée par la valeur de la largeur de bande précitée. En particulier, dans le cas de la mise en oeuvre de cette méthode selon la variante telle qu'exposée précédemment, les particules sont présentes dans le champ du détecteur pendant un instant très bref. Dans ces conditions, il est nécessaire de fournir une énergie d'excitation très élevée pour un marquage par fluorescence suffisant, afin d'assurer des conditions de détection convenables. Les effets thermiques engendrés dans ces conditions élargissent le paramètre de largeur de bande, ce qui réduit d'autant la résolution du système.

Une autre méthode, consistant à effectuer un enregistrement à vitesse rapide de séquences d'images du milieu, et des particules, a été proposée afin d'en mesurer le comportement dynamique. Une telle méthode nécessite ensuite l'identification de chaque particule afin de déterminer le comportement dynamique de celle-ci. Bien que ne présentant pas les limitations de la méthode ETM, cette méthode nécessite la mise en oeuvre d'un nombre important de photons, afin d'identifier chaque particule dans chaque image avec un degré de certitude suffisant. En outre, l'utilisation de caméras de prise de vues à séquence rapide introduit sur les images un niveau de bruit important, ce qui implique, pour le signal relatif à chaque particule, la nécessité d'un niveau élevé.Cette technique ne peut donc être valablement utilisée que dans le cas de particules à haute énergie pour lesquelles l'énergie lumineuse disponible au niveau de chaque particule est très importante. Cette dernière méthode peut cependant être ameliorée par la mise en oeuvre d'une variante désignée par Méthode de Double
Impulsion (ou Double Pulse Method, DPM en langage anglosaxon). Dans cette variante, deux événements relatifs à la meme particule sont enregistrés à des instants distincts.

Chaque particule est alors représentée par un doublet de points lumineux et la distance entre points lumineux est proportionnelle à la vitesse de la particule, alors que la position moyenne du doublet représente la position de la particule. Cette technique dans cette variante, bien qu'elle résolve certains des inconvénients précités, correspond en fait à une application particulière de la méthode ETM précédemment décrite. En conséquence, le problème de l'ambiguïté entre deux particules voisines de vitesse voisine à un instant donné, limite l'application de la méthode et de sa variante DPM à quelques applications à des particules de haute énergie.

La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités par la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires dans un milieu par holographie en lumière non cohérente.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires particulièrement simples et d'une grande stabilité en environnement industriel à partir de dispositifs d'holographie en lumière non cohérente correspondants.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires totalement compatibles, d'une part, avec les systèmes optiques classiques, et, d'autre part, avec l'émission de lumière non cohérente au cours de processus chimiques comme par exemple la fluorescence.

Un autre objet de la présente invention est enfin la mise en oeuvre d'un procédé et d'un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires dans un milieu, susceptibles d'être intégrés à un système de traitement de l'information conduit par micro-ordinateur.

Le procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts, optiquement marqués, dans un milieu, par holographie en lumière non cohérente, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il consiste au moins à former, pour chaque élément particulaire, un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, chaque hologramme élémentaire étant représentatif à ces instants de la fonction de transfert, fonction de la position instantanée, de cet élément particulaire dans ce milieu, fonction de la valeur des paramètres de mobilité de cet élément particulaire, et à moduler cette fonction de transfert au moyen d'une fonction de transfert spécifique périodique dont la période est égale à ou multiple de la période des instants successifs périodiques, pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer pour chaque élément particulaire des hologrammes élémentaires successifs conjugués, correspondant à des fonctions de transfert décalées de la valeur de modulation de la fonction de transfert spécifique. L'ensemble des hologrammes élémentaires est intégré à chaque instant de formation des hologrammes élémentaires pour former un hologramme de vitesse composé, contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée.

Chaque hologramme de vitesse composé est décodé pour obtenir l'information de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires.

Le dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts, optiquement marqués, dans un milieu, est remarquable en ce qu'il comprend au moins un module d'acquisition holographique non cohérente de ce milieu et de chaque élément particulaire pour former, à partir d'un faisceau émis ou réfléchi par chacun des éléments particulaires, un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, chaque hologramme élémentaire étant représentatif à ces instants de la fonction de transfert de cet élément particulaire dans ce milieu, fonction de la position instantanée de cet élément particulaire et un module de modulation de cette fonction de transfert par une fonction de transfert spécifique périodique, dont la période est égale à ou sous-multiple de la période des instants successifs périodiques, pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer pour chaque élément particulaire des hologrammes élémentaires successifs conjugués, correspondant à des fonctions de transfert décalées de la valeur de modulation de la fonction de transfert spécifique. Un module intégrateur permet à chaque instant de formation des hologrammes élémentaires, d'inté- grer l'ensemble de ces hologrammes élémentaires pour former un hologramme de vitesse composé, contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée. Un module de décodage de chaque hologramme de vitesse composé permet d'obtenir l'information de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires.

Une description plus détaillée du procédé et du dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires, objets de la présente invention, sera donnée en liaison avec les figures ci-après dans lesquelles, outre les figures la à lf, relatives à l'art antérieur,
- la figure 2a représente un organigramme général des étapes de mise en oeuvre du procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires, objet de la présente invention
- la figure 2b représente un hologramme élémentaire obtenu pour un élément particulaire, en holographie conoscopique non cohérente
- la figure 2c représente un hologramme élémentaire obtenu pour un élément particulaire en interférométrie par polarisation non cohérente
- la figure 3a représente, de manière illustrative, un mode de modulation général de la fonction de transfert constituée par chaque élément particulaire du milieu selon une loi périodique continue ou sensiblement continue
- la figure 3b représente un mode de réalisation particulier de la modulation de la fonction de transfert constituée par chaque élément particulaire du milieu, dans le cas où deux valeurs de modulation discrètes sont utilisées, périodiquement ;;
- la figure 3c représente l'effet de la modulation sur les hologrammes élémentaires dans le cas où la modulation effectuée est celle correspondant à l'exemple de la figure 3b, les hologrammes élémentaires ainsi obtenus étant des hologrammes élémentaires conjugués complémentaires
- la figure 3d représente, de manière illustrative, l'étape d'intégration des hologrammes élémentaires, pour obtenir des hologrammes de vitesse résultants, contenant, sous forme codée, l'information de mobilité de chaque particule élémentaire ;;
- la figure 4 représente, de manière illustrative, un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires, objet de la présente invention
- la figure 5a représente, de manière illustrative, un détail de réalisation d'un module de décodage des hologrammes de vitesse résultants, au moyen d'un microordinateur
- la figure 5b représente un mode de réalisation particulier d'un dispositif porte objet, sous forme d'une cellule à électrophorèse, permettant d'appliquer aux éléments particulaires une force externe selon une loi temporelle déterminée ;;
- la figure 5c représente, de manière détaillée, un organigramme spécifique de décodage de l'information de mobilité, à partir de l'information de mobilité codée contenue dans les hologrammes de vitesse résultants
- la figure 5d représente un mode de réalisation spécifique d'un processeur de décodage des hologrammes de vitesse résultants, dans le cas particulier où la migration des éléments particulaires se produit dans une direction sensiblement parallèle à l'une des directions d'intégration spatiale de la matrice bidimensionnelle de détection
- les figures 6a et 6b représentent une variante de réalisation du dispositif selon l'invention représenté en figure 4, dans le cas où deux composantes de longueurs d'onde ou raies sont utilisées pour constituer le faisceau transmis
- la figure 6c représente, à titre illustratif, un mode de commande spécifique des moyens de modulation pour obtenir des hologrammes élémentaires différents en fonction de longueur d'ondes distinctes du faisceau d'illumination.

Une description plus détaillée du procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires dans un milieu par holographie en lumière non cohérente sera maintenant donnée en liaison avec la figure 2a.

En premier lieu, on indique que les éléments particulaires mobiles peuvent être situés dans tout milieu tel qu'un fluide ou le cas échéant un gel, dans le cas notamment où les éléments particulaires mobiles sont en suspension dans un fluide ou gaz, stationnaire ou en écoulement, et respectivement dans le cas où les éléments particulaires mobiles sont contenus par exemple dans une préparation de laboratoire destinée à une analyse.

Dans tous les cas, on indique que les éléments particulaires sont optiquement marqués, le marquage pouvant consister, soit en un marquage par fluorescence, soit en un marquage par colorant, ou, le cas échéant, d'une absorption lumineuse différente du milieu ambiant par chacun des éléments particulaires afin d'assurer une discrimination optique de chacun de ces derniers. Le marquage optique peut être effectué par la fluorescéine, ou tout autre composant fluorescent normalement disponible dans le commerce dans le cas de la mobilité cellulaire ou du séquençage des protéines.

Ainsi qu'on l'observera sur la figure 2a, on indique que le procédé objet de la présente invention consiste au moins, en une étape 100, à former pour chaque élément particulaire un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, notés ti. Chaque hologramme élémentaire est représentatif à ces instants de la fonction de transfert de cet élément particulaire dans le milieu considéré. Chaque hologramme élémentaire est ainsi fonction de la position instantanée de cet élément particulaire dans ce milieu. On comprend bien sûr que la fonction de transfert ainsi définie correspond à une transmittance en amplitude/phase, et le cas échéant fréquence, pour un faisceau émis, réfléchi ou absorbé en lumière non cohérente par le milieu et de chacun des éléments particulaires précités.

Selon un aspect particulièrement avantageux du procédé, objet de la présente invention, on indique que celui-ci consiste également à moduler, en une étape notée 101, cette fonction de transfert au moyen d'une fonction de transfert spécifique périodique dont la période est égale à ou multiple de la période des instants successifs périodiques pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer pour chaque élément particulaire des hologrammes élémentaires successifs conjugués. Ces hologrammes élémentaires successifs conjugués correspondent alors à des fonctions de transfert décalées d'une valeur de modulation de la fonction de transfert spécifique, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description.

L'étape 101 représentée en figure 2a est alors suivie d'une étape 102 d'intégration, à chaque instant de formation ti des hologrammes élémentaires, de l'ensemble de ces hologrammes élémentaires conjugués pour former un hologramme de vitesse résultant contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée.

On comprend en fait que l'ensemble des hologrammes de vitesse résultants, caractéristique chacun des éléments particulaires, est également intégré spatialement sur un domaine spatial d'intégration, correspondant à la zone sensible d'une matrice de détection bidimensionnelle, pour engendrer une image holographique composée, constituant un hologramme de vitesse composé. Cet hologramme de vitesse composé est particulièrement remarquable par le fait qu'il est ensuite possible de décoder l'information de mobilité, soit de chacun des éléments particulaires, soit de l'ensem- ble des éléments particulaires.

Enfin, le procédé objet de la présente invention consiste, en une étape 103, à décoder chaque hologramme de vitesse résultant pour obtenir l'information de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires du milieu précité.

Cette étape de décodage est effectuée à partir de l'analyse topologique des hologrammes de vitesse résultants, cette analyse étant effectuée en fonction du temps d'intégration et finalement en fonction du motif de chaque hologramme de vitesse résultant, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description.

Des conditions de mode opératoire spécifique permettant la mise en oeuvre du procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires dans un milieu, conforme à l'objet de la présente invention, seront maintenant données en liaison avec les figures 2b et 2c.

D'une manière générale, on indique que le procédé, objet de la présente invention, est réalisé par holographie en lumière non cohérente, l'objet à analyser, c'est-à-dire le milieu contenant les éléments particulaires, étant excité par exemple en lumière cohérente ou non cohérente, et créant dans le cas d'éléments particulaires marqués par fluorescence une source non cohérente placée à la position physique de l'élément particulaire. Les rayons émis par cette source fluorescente, incidents selon un faisceau FT dans le cône d'acceptance de l'optique placée devant le conoscope ou le système d'interférence par polarisation, sont séparés en faisceaux ordinaire et extraordinaire, au moyen d'un conoscope, ou en faisceaux direct et retardé en interférométrie par polarisation. Tout autre procédé d'holographie non cohérente peut être utilisé.

Dans le premier cas, c'est-à-dire celui relatif à l'analyse par un conoscope, on indique que chaque hologramme élémentaire consiste en une image holographique de type réseau zoné, ainsi que représenté en figure 2b, chaque hologramme élémentaire consistant en une image formée par des cercles concentriques d'intensité maximale et minimale successivement, la distance entre un maximum et un minimum, désignée par inter-frange if, étant fonction de la distance au centre de l'hologramme élémentaire et décroissante en fonction de cette distance jusqu'à une valeur limite p correspondant au pas du détecteur utilisé. Dans le cas de la figure 2b, c'est-à-dire de l'analyse au moyen d'un conoscope, le réseau zoné présente une structure classique dont les anneaux sont sensiblement évanescents vers la périphérie, le rayon des anneaux augmentant suivant une loi de racine carrée.

Dans le cas d'une analyse du faisceau transmis FT suite à la création des faisceaux direct et retardé engendrés en lumière non cohérente à partir d'un ou plusieurs cristaux bi-réfringents, chaque hologramme élémentaire, ainsi que représenté en figure 2c, consiste en une image holographique de loi d'intensité sinusoïdale, l'intensité lumineuse présentant des maxima et des minima à partir du centre de l'hologramme élémentaire et le pas ou inter-frange if étant alors constant.

Dans les deux cas, on indique que la résolution réelle de chaque hologramme élémentaire est limitée par le pas p du détecteur utilisé.

Lorsque l'objet à analyser est excité en lumière non cohérente, une source de lumière sensiblement monochromatique peut être utilisée, telle qu'une lumière issue d'une source de lampe au sodium par exemple. Des lampes fluorescentes peuvent le cas échéant être également utilisées.

Toutefois, on indique de manière particulièrement avantageuse qu'afin de réaliser les hologrammes élémentaires relatifs à chaque élément particulaire et bien entendu les hologrammes de vitesse résultants, le procédé, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il permet, à partir d'une source de lumière non cohérente, par exemple fluorescente, de recréer une cohérence post-émissive du fait de l'analyse du faisceau transmis, pour chaque rayon constituant ce dernier. L'analyse d'un faisceau sépare celui-ci en deux composantes cohérentes l'une avec l'autre, car issues de ce même faisceau générateur, ce qui permet d'obtenir les hologrammes élémentaires et hologrammes de vitesse précités.

En outre, on indique, pour cette raison, que l'utilisation d'une source lumineuse non cohérente, à l'émission, n'est pas obligatoire, une source de lumière cohérente pouvant être utilisée sans limitation aucune puisque, à la cohérence ou l'absence de cohérence d'émission initiale, le procédé, objet de la présente invention, permet d'ajouter pour chaque rayon du faisceau transmis une cohérence post-émissive permettant effectivement la mise en oeuvre du procédé.

On indique que l'utilisation d'une source de lumière cohérente peut être indiquée dans le cas où les phénomènes à analyser, c'est-à-dire les paramètres de mobilité des particules élémentaires, implique une vitesse d'analyse et de traitement très élevée comme dans les écoulements par exemple, et également dans le cas où une densité de puissance lumineuse pour assurer l'illumination du milieu et des éléments particulaires est nécessaire, afin de permettre la mise en oeuvre du procédé. La densité de puissance lumineuse est fonction du milieu utilisé et des particules contenues dans ce milieu.

D'une manière générale, on indique que les étapes 100 de formation pour chaque élément particulaire à des instants ti périodiques d'un hologramme élémentaire et de modulation 101 de la modulation de la fonction de transfert pour l'obtention d'hologrammes élémentaires conjugués, bien que représentées successivement à la figure 2a, sont réalisées simultanément. On comprend en effet que l'étape de formation 100 d'un hologramme élémentaire à chaque instant t1 résulte, soit de l'analyse au moyen d'un conoscope du faisceau transmis, soit de l'analyse de ce même faisceau transmis au moyen d'un système d'interférence par polarisation, ainsi que décrit précédemment dans la description.En conséquence, la modulation de l'étape 101 est avantageusement réalisée sensiblement simultanément à la formation des hologrammes élémentaires, dans la mesure où cette étape de modulation intervient simultanément à la création des faisceaux ordinaire et extraordinaire au moyen d'un conoscope, soit des faisceaux direct et retardé au moyen d'un système d'interférence par polarisation.

Ainsi que représenté sur la figure 3a, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux non limitatif, l'étape de modulation 101 peut consister à introduire, sur le faisceau FT émis ou réfléchi transmis par le milieu lors de la création des faisceaux ordinaire et extraordinaire ou respectivement direct et retardé, une fonction de transfert auxiliaire FTA variable continûment dans le temps, et à commander la variation dans le temps de cette fonction de transfert auxiliaire selon une suite de valeurs de fonction de transfert auxiliaire périodiques. Sur la figure 3a, on a représenté, à titre d'exemple non limitatif au point 1, le chronogramme de l'amplitude de la fonction de transfert FT avant modulation pour une particule élémentaire déterminée, c 'est-à-dire de la valeur de l'amplitude de la transmittance.L'évolution de l'amplitude de cette fonction de transfert FT est totalement arbitraire. On comprend bien entendu qu'à chaque valeur d'amplitude de la fonction de transfert
FT, correspond également une valeur de déphasage spécifique, non représentée sur la figure 3a.

Au point 2 de la même figure 3a, on a représenté une commande périodique, notée CE, permettant en fait d'illuminer le milieu et les particules élémentaires contenues dans celui-ci aux instants d'illumination t,, ti, le signe double intégrale sur l'axe des temps correspondant à une valeur de temps déterminée arbitraire. Ainsi, pour chaque instant t d'illumination, la durée d'illumination est notée At.

Au point 3 de la figure 3a, on a représenté la variation dans le temps de la fonction de transfert auxiliaire, notée FTA, selon une variation sensiblement continue, variation de type sinusoïdal par exemple. On comprend, à l'observation du point 3 de la figure 3a, que la fonction de transfert auxiliaire FTA peut être réalisée par une commande de déphasage continue apportée sur le trajet du faisceau transmis par le corps analysé. Dans un tel cas, et de manière non limitative, on indique que cette commande de déphasage continue peut être réalisée au moyen d'une cellule à cristaux liquides nématiques commandée par un signal électrique spécifique, ce signal étant un signal sinusoïdal de même fréquence que la fréquence de variation du déphasage introduit sur la fonction de transfert FT de chaque particule élémentaire.La fonction de transfert auxiliaire FTA est représentée en pointillés sur la figure 3a.

On comprend bien entendu que toute fonction continue telle que la fonction sinusoïdale représentant la variation de la fonction de transfert auxiliaire FTA, peut également être approximée par une suite de valeurs échantillonnées, ainsi que représenté en trait continu sur le point 3 de la figure 3a, le signal de commande CM de la cellule à cristaux liquides nématiques utilisée dans ce but pour introduire la commande de déphasage correspondante étant alors un signal échantillonné correspondant.

Au point 4 de la figure 3a, on a représenté la fonction de transfert résultante, notée FTR, laquelle, pour ce qui concerne l'amplitude de celle-ci en fonction du temps, représente le produit de la fonction de transfert initiale FT, et de la fonction de transfert auxiliaire FTA du fait du décalage de phase introduit par modulation de phase par la fonction de transfert auxiliaire précitée.

On comprend ainsi que les hologrammes élémentaires successifs engendrés, relatifs à une même particule élémen taire échantillonnée, constituent des images holographiques conjuguées, c'est-à-dire des images holographiques pour lesquelles une relation de phase bien déterminée est obtenue.

Dans le cas non limitatif de la figure 3a, on comprend que lorsque, par exemple, la fonction de transfert auxiliaire FTA est échantillonnée, il est possible d'obtenir, pour un instant d'illumination ti, un hologramme élémentaire hi, lequel est alors constitué d'une suite d'hologrammes élémentaires échantillonnés, notés his, obtenus chacun à la période d'échantillonnage de la fonction de transfert auxiliaire FTA.

Une variante de réalisation de l'opération de modulation décrite en figure 3a sera maintenant donnée en liaison avec la figure 3b dans le cas où, pendant l'intervalle de temps d'illumination At de chaque instant d'illumination ti, la fonction de transfert auxiliaire FTA est constante et égale par exemple à +1 ou à -1, un décalage de phase de O ou R étant introduit sur la fonction de transfert de chaque particule élémentaire aux instants d'illumination ti précités.

Sur le point 1 de la figure 3b, on a représenté le diagramme d'amplitude en fonction du temps de la fonction de transfert FT pour chaque élément particulaire, ainsi que la fonction de transfert auxiliaire FTA, en pointillés, celleci étant égale à +1 ou -1 en amplitude, c'est-à-dire pour = O ou n, déphasage introduit sur le trajet du faisceau transmis aux instants de commande d'illumination par le signal de commande CE, aux instants ti précédemment cités, ainsi que représenté au point 2 de la même figure 3b.Le produit de la fonction de transfert FT et de la fonction de transfert auxiliaire FTA, en amplitude, est représenté au point 3 de la figure 3b, et l'on retrouve bien entendu un principe de fonctionnement analogue à celui de la figure 3a, chaque hologramme élémentaire hj étant constitué, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3b, par un seul hologramme élémentaire.

Enfin, sur la figure 3c, on a représenté deux hologrammes élémentaires obtenus par le type de modulation tel que précédemment décrit en liaison avec la figure 3b, c'est-à-dire lors de l'introduction d'un déphasage de O,n à deux instants d'illumination successifs, ti, tri+1. On constate que, par exemple, pour des hologrammes constitués par des réseaux zonés, connus également sous le nom de zone de
Gabor, ces hologrammes sont successivement positif respectivement négatif, les hologrammes élémentaires conjugués étant alors des images holographiques complémentaires, ainsi qu'on l'observera sur la figure 3c.

Les hologrammes élémentaires étant obtenus, ainsi que décrit précédemment dans la description, l'étape d'intégration de ces hologrammes élémentaires permet ensuite d'obtenir les hologrammes de vitesse résultants tels que précédemment mentionnés dans la description, cette étape d'intégration étant maintenant décrite en liaison avec la figure 3d.

Sur la figure 3d précitée, on a représenté un élément particulaire EP occupant des positions successives, notées PO, Pl, P2, P3. . PN.

Pour la position PO de l'élément particulaire EP, on obtient par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention tel que décrit précédemment, un hologramme élémentaire ho tel que représenté en figure 3d. Pour chaque position successive P1, P2, P3 à P N suivante, on obtient également les hologrammes élémentaires h1, h2, h3, ... hN.

On constate que, bien entendu, le centre du réseau zoné ou de l'hologramme de loi sinusoïdale se déplace selon la direction de déplacement de l'élément particulaire EP symbolisée par la flèche, et que bien entendu, dans le cas de la modulation représentée en figure 3b, chaque hologramme élémentaire est une image holographique complémentaire successivement.

Le processus d'intrégration, conformément au procédé objet de la présente invention, permet alors, ainsi que représenté en figure 3d, d'obtenir les hologrammes de vitesse résultants successifs, notés H,, Hl, H2, H3 à HN, chaque hologramme de vitesse résultant précité étant obtenu aux instants d'illumination t,, t1, t2, t3 à t N' et contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée, ainsi qu'il sera décrit ci-après.

Ainsi, chaque hologramme de vitesse résultant peut être exprimé selon la relation (1)
H N = ho + h1 + .... + hN.

On constate que chaque hologramme de vitesse résultant, autre que l'hologramme de vitesse résultant Ho égal à l'hologramme élémentaire ho en raison du fait que l'origine de temps est prise à la position To de l'élément particulaire de manière arbitraire, est égal à la somme des hologrammes élémentaires antérieurs pour l'élément particulaire considéré.

On comprend ainsi que chaque hologramme de vitesse résultant HN est obtenu par intégration temporelle des hologrammes élémentaires successifs ho à hN et que, pour l'ensemble du milieu, c'est-à-dire pour tous les éléments particulaires contenus dans celui-ci, une intégration spatiale des hologrammes de vitesse résultants en hologramme de vitesse composé permet de former finalement l'image holographique de vitesse à un instant d'illumination donné, contenant l'information de mobilité de chacun des éléments particulaires contenus dans le milieu.

En particulier, on remarquera à l'observation de la figure 3d, que la topographie de chaque hologramme de vitesse résultant H1 à HN est modifiée du fait de l'intégration précitée, chaque hologramme de vitesse résultant, de rang supérieur ou égal à 1, comportant une série de bandes orthogonales à la direction de déplacement de l'élément particulaire EP considéré.

On indique ainsi, en particulier pour l'hologramme de vitesse résultant h1, que les bandes formées sur celui-ci orthogonalement à la direction du déplacement de l'élément
EP, présentent dans la direction du déplacement une dimension inversement proportionnelle à la vitesse de déplacement de l'élément particulaire EP dans la direction de déplacement précitée.Cette loi de formation des bandes est sensiblement vérifiée pour les hologrammes de vitesse résultants de rang supérieur, mais, ainsi que représenté sur la figure 3d, lorsque le rang de ces hologrammes de vitesse résultant croît, l'image holographique obtenue pour ceux-ci est constituée par une série de bandes dégradées, chacune comportant sensiblement une portion de zone de réseau zoné, les dimensions de ces bandes orthogonales étant significatives de paramètres de vitesse de la particule aux instants antérieurs d' illumination.

Une transformée de Fourier spatiale appliquée à chaque hologramme de vitesse résultant permet de retrouver, à partir des bandes précitées, l'information de vitesse de chaque particule considérée, ce qui permet de décoder en fait l'information de mobilité pour chaque particule élémentaire EP, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description.

Un justificatif de la mise en oeuvre du procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts dans un milieu, objet de la présente invention, sera maintenant donné ci-après.

Le procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles, dans un milieu, peut être justifié à partir des éléments fondamentaux relatifs aux techniques de l'holographie cohérente ou non cohérente qui seront rappelées ci-après.

D'une manière générale, on rappelle que les techniques de l'holographie cohérente consistent à provoquer l'interférence de deux rayons lumineux cohérents, c'est-àdire en relation de phase bien déterminée, un faisceau objet et un faisceau de référence.

D'une manière plus rigoureuse, le phénomène de l'holographie cohérente peut être représenté comme le produit de convolution d'une distribution tridimensionnelle de champ électrique, champ électrique de l'onde électromagnétique constitué du faisceau lumineux, et d'une fonction de transfert tridimensionnelle, en particulier celle de chaque élément particulaire contenu dans le milieu.

La fonction obtenue du fait de ce produit de convolution est représentative de l'hologramme généralement tridimensionnel obtenu, c'est-à-dire de la distribution dans l'espace de l'énergie lumineuse transmise par la fonction de transfert précitée.

L'hologramme cohérent vérifie l'équation (2) ciaprès

Dans l'équation précédente
- E(x,y,z) représente le champ électrique au point x,y, z,
- x',y',z' représentent les coordonnées en repère cartésien d'un point particulier dans lequel l'hologramme est formé,
- x,y,z représentent les coordonnées quelconques de cette zone d'espace dans ce même repère cartésien,
- x représente la longueur d'onde du faisceau d'illumination de l'objet, respectivement du faisceau transmis, j = {
Pour l'expression de la fonction de transfert, on utilise une représentation du signal sous forme d'une fonction exponentielle complexe, ce qui implique en fin de processus de traitement l'expression de nombres complexes en valeurs réelles d'amplitude et de phase.De même, selon une autre convention admise en holographie, une partie du signal connu est exprimée sous forme de fond continu, grandeur physique mesurable, représenté par l'intensité au carré du champ électrique.

Le produit de convolution donné par la relation (2) peut alors être écrit selon la relation (3) ci-après H(x',y',z') = #E(x,y) Y) G[a,x-x',y-y']dxdydz.

V
Comme dans de nombreux cas d'holographie cohérente, le fond continu n'est pas analysé.

Dans la relation (3) précitée, on indique que
G[a,x-x',y-y'] désigne la fonction de transfert de l'holo- gramme dans un plan de cote z' donné, le paramètre a étant le paramètre défini par la relation (4) a = R h(z-z')
Un formalisme identique a été développé par G.SIRAT (CONOSCOPIC HOLOGRAPHY I-Basic Principles and Physical
Basis ; Il-Rigourous Derivation. TELECOM PARIS 9lCOOl,
Février 1991 - Dépôt Légal ler trimestre 1991 - ISSN 0751-1337) dans le cas de l'holographie conoscopique et peut être étendu aux systèmes équivalents d'holographie noncohérente ou à l'interférométrie par polarisation.

Selon ce formalisme, les relations précédentes (2), (3) et (4) sont vérifiées pour les relations (2'), (3') et (4'), dans lesquelles le champ électrique E(x,y,z) est remplacé par l'intensité lumineuse I(x,y,z), soit les relations relation (2')

relation (3')
H(x',y',z') = #I(x,y,z)G[α,x-x', y-y']dxdydz.

V relation (4')

Dans ces relations, a est le paramètre conoscopique défini dans le document publié par G.SIRAT précédemment cité.

Les distances longitudinales sont remplacées par les distances longitudinales conoscopiques modifiées z,, confer document publié par G.SIRAT, dont la valeur est proche de celle de la distance longitudinale, à une constante près.

Par simplification, le terme de distance longitudinale et le symbole z seront utilisés ci-après dans la description en lieu et place de la distance longitudinale conoscopique modifiée z,.

Le paramètre a selon la relation (4') est à rapprocher du paramètre de Fresnel f R défini par le document de G.SIRAT précité.

De la même manière qu'en holographie conventionnelle, le signal est représenté par une fonction exponentielle complexe.

Ainsi, on comprend que les hologrammes élémentaires utilisés pour la mise en oeuvre du procédé, objet de la présente invention, sont réalisés dans un volume repéré en coordonnées cartésiennes par les directions x,y,z, chaque hologramme constituant un réseau zoné ou respectivement une distribution sinusoïdale de franges d'interférence. Chaque hologramme élémentaire est ainsi caractérisé par un paramètre a, lequel est bien entendu fonction de la position longitudinale de l'élément particulaire EP, c'est-à-dire de la position dans la direction z.

On note en particulier que le paramètre précité a dépend, outre le paramètre de position longitudinale, paramètre z ou son extension par rapport à une valeur arbitraire z', de la longueur d'onde X du faisceau d'illumination ou du faisceau transmis. Le paramètre a est un paramètre équivalent au paramètre de Fresnel, tel que défini dans le cas d'un hologramme obtenu en holographie conoscopique.

Compte tenu de la remarque précédente, on indique que lorsque l'objet illuminé est sensiblement plan et chromatique, la longueur d'onde du faisceau transmis dépendant dans ce cas de caractéristiques spécifiques à l'objet, telles qu'un élément particulaire EP, il est possible de caractériser chaque hologramme élémentaire, et, en conséquence, chaque hologramme de vitesse résultant en fonction de la longueur d'onde ou des longueurs d'onde composant le faisceau d'illumination respectivement le faisceau transmis, et de réaliser ainsi la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, non seulement en lumière sensiblement monochromatique, mais également en une lumière composée d'un ensemble de raies sensiblement monochromatiques.

Cette dernière propriété permet, dans le cas où l'épaisseur du milieu analysé est relativement faible, de séparer différentes longueurs d'onde, de façon à discriminer des particules marquées par des fluorophores différents.

Dans ce dernier cas, chaque hologramme élémentaire peut en fait être constitué par exemple par une pluralité d'hologrammes élémentaires relatifs à chaque longueur d'onde composant la lumière composée d'origine.

Dans le phénomène d'holographie généralisé, c'est-àdire dans lequel le phénomène d'holographie est réalisé pour une pluralité de longueurs d'onde constituant une lumière composée, il est possible de mettre en évidence un paramètre décrivant une information spécifique relative à un élément particulaire et finalement à l'ensemble de ces éléments particulaires contenus dans le milieu, ce paramètre étant, ainsi qu'il a été constaté au cours d'études par les inventeurs, mathématiquement séparable.

Le terme mathématiquement séparable s'entend dans ce contexte dans un sens faible, décrit par la relation (5) cidessous et pour laquelle la fonction e est proche de la fonction impulsion 6 en ceci qu'elle remplit les conditions suivantes
eua. = 1 pour a = a' eaa. est petit, proche de 0, pour a t a'.

On rappelle que la fonction e est de la forme

Dans un tel cas, le produit de convolution de l'hologramme dans le plan x'y' de celui-ci peut alors être exprimé sous la forme de la relation (5) ci-après JG(a,x'y' ) G(a' ,x' ,y' ) dx'dy' = e
S
Dans la relation précitée, on indique que le produit de convolution est ainsi obtenu sous forme mathématiquement séparable du produit d'une fonction de transfert caractérisée par une distribution, notée G(x,y), x et y étant les paramètres de position latéraux, c'est-à-dire dans un plan, c 'est-à-dire la surface S sur laquelle est réalisé le produit de convolution, et d'une distribution G(a',x,y), laquelle est caractéristique de la longueur d'onde des raies constitutive de la lumière composée utilisée.Dans la relation (5) précédente, aa' désigne le paramètre précédemment défini dans les relations (4) et (4').

Dans certains cas, conformément à un aspect particulièrement avantageux du procédé, objet de la présente invention, le milieu peut contenir des éléments particulaires marqués au moyen de produits fluorescents provoquant une fluorescence à différentes longueurs d'onde.

Ainsi, un objet chromatique, c'est-à-dire un ensemble d'éléments particulaires engendrant un faisceau transmis composé par plusieurs raies ou longueurs d'onde, a pour effet d'engendrer une fonction de transfert, laquelle peut être exprimée, pour la pluralité de longueurs d'onde précitées, sous une forme mathématiquement séparable, ainsi que décrit précédemment.

De manière plus précise, lorsque la fonction de transfert est caractérisée par une distribution G(a,x,y), x et y étant les paramètres latéraux d'extension de chaque hologramme élémentaire et a étant le paramètre de ces mêmes hologrammes dépendant de la position longitudinale, l'expression mathématique séparable du produit de convolution permet par exemple d'envisager l'utilisation d'éléments particulaires chromatiques pour deux longueurs d'onde X1 et A2 pour lesquelles la modulation de fonction de transfert par la fonction de transfert auxiliaire FTA peut prendre des valeurs distinctes pour les longueurs d'onde kl et A2 précitées.Il est ainsi possible, conformément au procédé de la présente invention, de séparer au cours du même processus les hologrammes élémentaires et les hologrammes de vitesse résultants relatifs aux longueurs d'onde k1 et X2 précitées.

En ce qui concerne le décodage proprement dit des hologrammes de vitesse résultants, on indique que plusieurs techniques peuvent être utilisées pour assurer cette opération de décodage.

D'une manière générale, pour retrouver l'information de vitesse à partir des hologrammes de vitesse résultants, on indique que l'intégration des hologrammes élémentaires est effectuée bien entendu avec référence spatio-temporelle.

Ainsi, la discrimination pour un élément particulaire EP spécifique peut être effectuée par discrimination spatiale des maxima ou minima de corrélation de chaque hologramme de vitesse résultant conduisant à un maximum de coefficients de corrélation avec la position de la particule de départ.

Pour une vitesse donnée, lorsque l'élément particulaire considéré EP était animé de la vitesse précitée, la totalité de l'énergie lumineuse émise par l'élément particulaire EP considéré est sommée, ce qui provoque l'obtention d'un maximum pour le signal détecté, ce maximum étant détecté de manière appropriée, ainsi qu'il sera décrit ultérieurement dans la description. Des techniques de corrélation d'amplitude avec des modèles d'amplitudes connues peuvent alors être utilisés pour réaliser ce type de traitement.

Dans le cas où seul le paramètre de mobilité dans une seule direction latérale orthogonale à la direction longitudinale précitée doit être mesuré, comme dans le cas par exemple du séquençage de protéines ou d'éléments protéiques marqués, ou de séquences de ces éléments, le traitement peut alors être simplifié de la manière particulièrement remarquable ci-après.

En raison de l'échantillonnage périodique du mouvement particulaire dans la direction précitée, l'information de vitesse codée apparaît sous la forme d'une fonction impulsionnelle dans le domaine spatial. On comprend en effet que les bandes successives orthogonales à la direction de déplacement de chaque élément particulaire EP sont porteuses de l'information codée précitée.

Dans un tel cas, il est alors possible, conformément à un aspect avantageux de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, d'appliquer une transformée de
Fourier spatiale sur l'hologramme de vitesse obtenu, puis d'effectuer une sommation des coefficients de Fourier ainsi obtenus dans la dimension perpendiculaire à celle du déplacement. On obtient ainsi l'information de mobilité recherchée.

D'autres techniques de traitement numérique peuvent être utilisées afin de retrouver par décodage les informations de mobilité contenues dans les hologrammes de vitesse résultants.

En comparaison vis-à-vis des techniques antérieures, et notamment à la technique de la prise d'images du milieu à séquence rapide décrite précédemment dans la description, on indique que, contrairement à cette technique précédente dans laquelle l'information spatio-temporelle de mobilité des éléments particulaires est directement dépendante de la séquence temporelle d'images, chaque hologramme de vitesse résultant obtenu grâce à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention contient en lui-même l'information de vitesse ou de paramètres de mobilité pour chaque particule élémentaire aux instants antérieurs à l'instant d'illumination auquel l'hologramme de vitesse résultant a été réalisé.

Vis-à-vis de la méthode ETM également décrite, en ce qui concerne l'art antérieur, précédemment dans la description, le procédé objet de la présente invention apparaît particulièrement avantageux dans la mesure où il ne nécessite aucune séparation spatiale des éléments particulaires
EP de mobilité différente.

En raison de la remarque précédente, on indique qu'il est possible d'obtenir des vitesses de séquencement de protéines de 3 à 8 fois supérieures aux vitesses de séquencement des protéines obtenues par la mise en oeuvre des méthodes classiques actuelles.

Enfin, on notera également que l'optimisation du choix du marqueur optique, tel qu'un marqueur fluorescent par exemple, n'est pas liée aux mêmes critères que dans le cas de la méthode ETM. Dans le procédé objet de la présente invention, le choix du marqueur est lié au nombre de photons moyen qu'une particule peut émettre avant extinction du phénomène temporaire ou définitif d'émission. Ce phénomène temporaire ou définitif est connu sous le nom de Photo
Bleaching ou Photo Destruction dans le domaine technique correspondant.

En comparaison vis-à-vis de la méthode ETM de l'art antérieur, on indique que le paramètre équivalant à la largeur de bandes D est, dans le cadre de la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, la distance de reptation due à l'inhomogénéité du milieu pour le comportement dynamique de chaque élément particulaire EP dans ce milieu, et est en conséquence de plusieurs ordres de grandeur inférieur aux valeurs habituelles de largeur de bandes utilisées dans la méthode ETM précitée.

En comparaison vis-à-vis de la méthode de séquençage d'images rapides, le procédé objet de la présente invention permet d'obtenir une précision comparable sans toutefois nécessiter la mise en oeuvre d'un comptage de nombreux photons, ce qui, dans beaucoup d'applications, est pratiquement irréalisable.

En comparaison avec la variante de réalisation de cette même technique de séquençage d'images rapides, variante DPM précédemment décrite dans la description, on indique que le procédé objet de la présente invention permet d'éviter les problèmes d'ambiguïté et qu'en outre, la précision de mesure est supérieure à celle de la méthode
DPM.

Une description plus détaillée d'un dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts dans un milieu, conformément au procédé objet de la présente invention, sera maintenant décrite en liaison avec la figure 4 et les figures suivantes.

Ainsi qu'on pourra le remarquer à l'observation de la figure 4, on indique que le dispositif objet de présente invention comprend au moins un module 1 d'acquisition holographique non cohérente du milieu contenant les éléments particulaires EP pour lesquels les paramètres de mobilité doivent être mesurés. Sur la figure 4, le milieu est noté 0, représentant l'objet à analyser, cet objet étant représenté sous forme d'une préparation de laboratoire par exemple, cette préparation comportant une coupe à analyser sous forme d'un gel, maintenue entre deux lames à faces parallèles transparentes.

Par convention, les directions x et y sont contenues dans le plan de la coupe à analyser ou dans un plan perpendiculaire à une direction z, dite direction axiale ou axe optique du dispositif. Cette direction axiale est définie par l'axe optique du système optique positionné avant le conoscope ou le système d'interférence par polarisation.

Dans le cas où les éléments particulaires EP sont contenus dans un fluide, fluide au repos ou le cas échéant en écoulement, l'objet 0 peut être constitué par un réservoir contenant le milieu fluide dans lequel les éléments particulaires EP sont présents.

On indique que le module d'acquisition holographique 1, en holographie non cohérente, permet de former, à partir du faisceau d'illumination FI pour chacun des éléments particulaires, un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, ainsi que décrit précédemment dans la description en ce qui concerne la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Dans un mode de réalisation particulier non limitatif, on indique que le module 1 d'acquisition comprend une source P munie par exemple d'une optique de microscope, symbolisée par une lentille L sur la figure 4, l'ensemble constitué par la source P et la lentille L portant la référence 10.

Le module 1 d'acquisition holographique non cohérente comporte également, dans un premier mode de réalisation, un conoscope formé successivement par un polariseur circulaire d'entrée 11, un cristal 12 et un polariseur circulaire 13 de sortie, ces éléments étant alignés sur l'axe z représenté en figure 4, pour réaliser un conoscope permettant, à partir du faisceau transmis FT par l'objet 0, de réaliser les hologrammes élémentaires pour chacun des éléments particulaires EP présents dans le milieu 0.

Pour une description plus détaillée d'un dispositif conoscope permettant de constituer le module 1 précité, on pourra utilement se reporter à la demande de brevet américain n" 4,602,844.

D'une manière générale, on indique que les polariseurs 11, polariseur d'entrée, et 13, polariseur de sortie, sont des polariseurs circulaires et que le cristal 12 peut être en fait constitué d'un agencement de deux cristaux, ainsi que décrit dans le brevet américain précité.

A titre d'exemple non limitatif, on indique que les types de cristaux utilisés peuvent par exemple être
- un cristal uni-axe dont l'axe cristallin est aligné sur l'axe longitudinal z de l'ensemble, le cristal uni-axe étant placé entre deux polariseurs linéaires remplaçant les polariseurs 11 et 13
- un cristal uni-axe dont l'axe cristallin est transversal à l'axe longitudinal du système, le cristal étant placé entre deux polariseurs circulaires ou linéaires
- des cristaux optiquement actifs placés entre des polariseurs circulaires ou linéaires
- un cristal bi-axial dont l'un des axes cristallins est aligné sur l'axe longitudinal du système et placé entre deux polariseurs linéaires ;
- un cristal bi-axial non aligné sur l'axe longitudinal du système entre deux polariseurs linéaires ;;
- deux cristaux uni-axe successifs placés entre des polariseurs linéaires ou circulaires.

Toutes les fonctions de transfert précitées permettent d'obtenir des résultats similaires à ceux obtenus par la mise en oeuvre de réseaux zonés bidimensionnels.

En outre, l'utilisation comme fonction de transfert
FT de réseaux zonés monodimensionnels pour réaliser un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, peut également être envisagée.

Lorsque des polariseurs linéaires sont utilisés, on indique que les polariseurs 11 et 13 peuvent être réalisés par des polariseurs de type Polaroïd HN32.

Lorsque des polariseurs circulaires sont utilisés, ceux-ci peuvent être réalisés à partir d'un polariseur linéaire Polaroïd HN32 sur lequel on a placé et collé une lame retard quart d'onde. De tels ensembles polariseurs circulaires sont réalisés et commercialisés en France par la
Société FICHOU à 94260 Fresnes, France.

En ce qui concerne la source d'excitation P, on indique que celle-ci peut être réalisée au moyen d'une source au sodium par exemple, cette source étant munie le cas échéant d'un obturateur périodique OB commandé électriquement.

En ce qui concerne l'objectif de microscope L associé à la source précitée et à l'obturateur de celle-ci, on indique que cette optique peut être réalisée par un objectif de microscope de grandissement 10 et d'ouverture 0,45. L'optique L précitée définit l'axe longitudinal ou axe optique de l'ensemble du système, c'est-à-dire l'axe z.

L'optique L peut avantageusement procurer un grandissement latéral mx dans la direction x et un grandissement longitudinal m2 relié par la relation mz = mX2.

Dans le cas où le cristal 12 et les éléments polariseurs associés constituent un conoscope, on indique que le cristal 12 peut être un cristal de calcite, taillé de façon à aligner l'axe cristallin de ce cristal avec l'axe optique du système, c'est-à-dire l'axe longitudinal z. Le montage est dit sur l'axe, et présente une longueur permettant la réalisation d'une figure conoscopique, c'est-à-dire d'un ensemble d'hologrammes élémentaires dont les dimensions sont comprises entre 2 et 30 mm par exemple. Cette configuration est désignée par configuration conoscopique sur 1 'axe.

Enfin, on indique qu'un mode de réalisation peut également consister en un cristal de calcite taillé de façon que l'axe optique de ce cristal présente une faible inclinaison par exemple 2,5 par rapport à l'axe optique du système, l'axe Oz.

Ces éléments ne seront pas décrits en détail car ils correspondent à des éléments connus de l'état de la technique.

En outre, ainsi que représenté en figure 4, le dispositif objet de la présente invention comprend un module 2 de modulation de la fonction de transfert précitée par la fonction de transfert spécifique périodique auxiliaire FTA, la période de cette fonction de transfert étant égale ou multiple à la période des instants successifs périodiques d'acquisition afin de permettre le marquage de chaque hologramme élémentaire et d'engendrer ainsi, pour chaque élément particulaire, des hologrammes élémentaires successifs conjugués.

Dans un mode de réalisation spécifique, on indique que le module 2 de modulation peut être réalisé par une cellule à cristaux liquides nématiques, laquelle constitue une lame à retard commandable électriquement. Lorsque cette lame à retard commandable électriquement est réalisée au moyen d'une cellule à cristaux liquides nématiques, ce type de cellule met en oeuvre des phénomènes basés sur la transmission de la lumière par les cristaux liquides, ce qui permet de provoquer une commande de phase de l'onde électromagnétique constitutive du faisceau lumineux traversant ces derniers. A titre d'exemple non limitatif, pour réaliser un prototype de dispositif tel que représenté, on a utilisé des cellules à cristaux liquides nématiques commercialisés par la Société Meadowlark, de Bulder, Colorado aux Etats-Unis d'Amérique.

En ce qui concerne le module de modulation 2, on indique que celui-ci peut être placé indifféremment à n'importe quel endroit entre le polariseur d'entrée 11 et le polariseur de sortie 13 constitutifs du module 1 d'acquisition holographique non cohérente, à condition de respecter les lois de polarisation telles que décrites dans la demande de brevet français n" 88 17225. Le module 2 de modulation peut être placé indifféremment en amont ou en aval du cristal 12 placé entre les polariseurs.

En aval du polariseur de sortie 13, ainsi que représenté sur la figure 4, le dispositif selon l'invention comporte enfin un module intégrateur 3 permettant, à chaque instant d'illumination et de formation des hologrammes élémentaires, d'intégrer l'ensemble de ces hologrammes pour former un hologramme de vitesse résultant, ce dernier contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée.

D'une manière générale, on indique que le module intégrateur 3 est avantageusement formé par un détecteur matriciel bidimensionnel, portant la référence 31 sur la figure 4, ceci afin de permettre d'engendrer, à partir de chaque hologramme élémentaire, une image numérisée consistant en un réseau de pixels numériques bidimensionnels. Le module intégrateur 3 comporte également un module de mémorisation 32 des pixels numériques précités selon une pluralité de fichiers de données. Bien entendu, le module de mémorisation 32 peut être réalisé par les éléments mémoire de type mémoire vive et/ou mémoire de masse d'un microordinateur 32, lesquels seront décrits plus en détail ultérieurement dans la description.Chaque fichier de données est représentatif des hologrammes composés, positifs ou négatifs, relatifs à l'ensemble des particules intégrées sur la surface du module détecteur 31 à l'un des instants successifs périodiques précités. Les fichiers de données précités permettent de reconstituer, ainsi que mentionné précédemment dans la description, d'une part, les hologrammes de vitesse résultants tels que décrits précédemment, Ho à HNF et, bien entendu, les images holographiques correspondant à l'intégration spatio-temporelle des hologrammes élémentaires précités.

Pour la mise en oeuvre du module détecteur 31 dans un mode de réalisation d'un prototype du dispositif représenté en figure 4, on a utilisé, à titre d'exemple non limitatif, une caméra matricielle basée sur les effets de transfert de charge CCD refroidie par effet Pelletier. Ce type de module de détecteur de lumière est avantageux dans la mesure où le signal de sortie délivré par ce dernier est un signal soit analogique, soit numérique, dont une séquence temporelle de données représente successivement un signal proportionnel à l'intensité détectée par chacun des pixels, de la matrice bidimensionnelle.

Bien entendu, sur la figure 4, on a représenté le module détecteur 31 par une simple surface active afin de ne pas surcharger le dessin par la représentation d'une caméra
CCD complète.

Compte tenu des fonctionnalités d'intégration de la caméra CCD utilisée précitée, on comprend bien sûr que l'intégration spatio-temporelle est directement effectuée par les pixels de la caméra précitée, le signal CI étant alors représentatif directement de l'hologramme de vitesse composé correspondant à une intégration spatiale des hologrammes de vitesse résultants. Ces images holographiques sont alors transmises sous forme d'une représentation électronique correspondante par les signaux CI tels que représentés en figure 4 vers le micro-ordinateur 32, lequel permet si nécessaire de transformer cette représentation électronique en une représentation numérique pour mémorisation sous forme des fichiers de données précités et traitement ultérieur, afin de réaliser le décodage de l'information de mobilité conformément au procédé précédemment décrit dans la description.

En ce qui concerne le fonctionnement de l'ensemble du dispositif représenté en figure 4, on indique que le séquencement de l'ensemble des éléments constitutifs de celui-ci peut être réalisé de la façon ci-après, en référence à la figure 3b dans le cas d'une modulation à deux états de phase ainsi que décrit précédemment dans la description.

L'obturateur OB est commandé par le signal de commande d'échantillonnage CE tel que représenté sur la figure 3b précitée. Ceci permet d'effectuer l'illumination de l'objet 0 aux instants d'illumination ti successifs pendant des durées At déterminées.

Bien entendu, dans un mode de réalisation distinct non limitatif, on indique que la source ponctuelle P peut être excitée en permanence, l'obturateur OB étant supprimé, le signal de commande CE étant au contraire fourni à la caméra CCD, c'est-à-dire au module de détection 31 représenté sur la figure 4, pour assurer une ouverture périodique du diaphragme de celle-ci et une détection périodique correspondante du faisceau transmis et des images holographiques précitées aux instants de détection qui deviennent bien entendu les instants d'illumination précités. On comprend que ces deux solutions sont équivalentes, bien que, pour des raisons spécifiques à l'application considérée, l'une ou l'autre des solutions soit préférable compte tenu de ces applications.

On indique en particulier que pour la mesure de paramètres de mobilité de particules très mobiles impliquant donc une fréquence d'échantillonnage élevée, telle que par exemple pour la mesure de mobilité de particules dans des fluides ou gaz en écoulement, on préférera commander l'obturateur de la source par le signal d'échantillonnage
CE. On comprend même que dans ce cas, la source peut alors être réalisée par une source cohérente commandée en impulsions, cette source pouvant être par exemple une source laser à rubis ou autre.

De même, le module 2 de modulation reçoit le signal de commande de modulation CM directement délivré par le micro-ordinateur 32.

Dans le cas de la modulation telle que représentée en figure 3b, le signal de commande de modulation CM est synchrone du signal d'échantillonnage CE. Le signal de commande de modulation CM permet ainsi de moduler la fonction de transfert de l'ensemble du module d'acquisition 1 au rythme du signal de commande de modulation CM.

Afin de réaliser les fonctionnalités précitées, on indique que le micro-ordinateur 32 peut, ainsi que représenté en figure 5a, comporter, de manière classique, une unité centrale 320 de calcul, notée CPU, une mémoire vive de travail 322, permettant l'exécution de programmes de génération des signaux CE et CM et de réception des signaux
CI constituant les données relatives aux images holographiques, et une mémoire de masse 323 permettant la mémorisation de ces données. Une mémoire de type mémoire morte 321 peut être prévue afin de permettre l'implantation de programmes dédiés pour le décodage de l'information de mobilité contenue dans les hologrammes de vitesse résultants et dans les images holographiques correspondantes. La liaison avec le module de détection 31 est réalisée de manière classique par un port d'entrée-sortie 324.

Une variante de mise en oeuvre du dispositif objet de la présente invention, permettant également une variante de la mise en oeuvre du procédé de mesure de la distribution de mobilité d'éléments particulaires précédemment décrite, sera donnée en liaison avec la figure 5b.

Conformément à un aspect particulièrement avantageux du procédé objet de la présente invention et de sa mise en oeuvre, celui-ci peut également consister à appliquer aux éléments particulaires EP une force externe de façon à contrôler le déplacement de ces derniers par l'intermédiaire de la force appliquée. Le champ de forces appliqué peut être stationnaire ou périodique afin de permettre de discriminer les éléments particulaires EP en fonction de caractéristiques mécaniques et/ou dimensionnelles de ces derniers.

On comprend en effet qu'en présence d'un champ de forces s'exerçant sur les éléments particulaires EP, il est possible, en fonction de certaines conditions d'expérimentation, de déterminer des paramètres mécaniques de ces derniers.

Ainsi
- pour un champ de forces uniformes, il est possible de déterminer une information de masse de chaque élément particulaire EP, et
- pour des masses uniformes, il est possible, en présence d'un champ de forces, de déterminer une information de forces instannée s'appliquant sur les éléments particulaires EP de masse uniforme.

Dans ce dernier cas, on indique qu'il est avantageux, conformément à un aspect particulier du procédé objet de la présente invention, d'introduire dans le milieu des éléments particulaires témoins, de masse calibrée connue, afin ainsi de déterminer l'évolution des forces appliquées sur ces éléments au cours de leur trajet, afin de déterminer certains éléments d'interaction entre éléments particulaires
EP contenus dans ce milieu. Ce dernier mode opératoire est particulièrement avantageux afin d'étudier les champs de forces dans les écoulements liquides ou gazeux.

Un cas particulier important de réalisation pour l'application d'un tel champ de forces consiste, lorsque les éléments particulaires EP sont dotés d'une charge électrique propre, à mettre en oeuvre en lieu et place d'une préparation ou d'un réservoir à fluide précédemment mentionné dans la description, une cellule à électrophorèse comportant, entre deux lames à faces parallèles 40, 41 transparentes, des électrodes 42 et 43 permettant d'appliquer un champ électrique E orienté par rapport à une direction de référence selon un angle déterminé. Une tension électrique d'excitation peut alors être appliquée entre les électrodes 42 et 43 par l'intermédiaire d'un système générateur potentiomètre 44, 45, de façon à appliquer un champ électrique stationnaire ou périodique entre les électrodes précitées. Dans de telles conditions, les éléments particulaires
EP électriquement chargés sont alors soumis à une force de type électrostatique, ce qui permet de mener les études précédemment mentionnées relativement aux caractéristiques mécaniques et/ou géométriques des éléments particulaires précités.

Une description plus détaillée du processus de décodage des hologrammes de vitesse résultants obtenu conformément au procédé objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec les figures 5c et 5d.

D'une manière générale, pour un élément particulaire EPk de coordonnées x,, yk, Zk, ces coordonnées représentant par exemple les coordonnées du centre de gravité de cet élément particulaire dans un repère orthonormé tel que représenté en figure 4, et à cet élément particulaire étant associé un trièdre de référence lié au centre de gravité de celui-ci dans les directions x,y,z précédemment mentionnées en relation avec la figure 4, on rappelle que la fonction de transfert pour l'élément particulaire considéré vérifie la relation (6)

Pour un élément particulaire EPk considéré, animé d'une vitesse dont les composantes suivant le repère dans les directions x, y, z de la figure 4 sont :: W=,O,W" étant supposé pour simplifier l'exposé que chaque élément particulaire est animé d'un mouvement dans le plan xz par exemple, la fonction de transfert de l'ensemble du dispositif tel que représenté en figure 4, c'est-à-dire lors d'une modulation en fonction du temps de cette fonction de transfert avec une fréquence f, avec w = 2R.f,, vérifie la relation (7) ciaprès

La fonction de transfert précitée est donnée en fonction des coordonnées x', y' et z' de l'hologramme et xk, y, et Zk du repère cartésien associé au centre de gravité de l'élément particulaire EPk.

La relation (7) précitée correspond à celle d'une fonction de transfert échantillonnée pour laquelle la contribution de chaque élément particulaire EPk est calculée pour une durée d'échantillonnage tendant vers une valeur infinie.

Dans la suite de la description, on formule l'hypothèse, simplificatrice, selon laquelle W, = O, Wx étant noté V. De même, selon une convention admise en théorie du signal, le calcul d'une transformée de Fourier spatiale est effectué dans le cas d'une intégration temporelle infinie T -, ".

Un traitement par transformée de Fourier spatiale appliqué à la fonction de transfert précitée permet d'obtenir l'expression, dans un plan orthogonal à la direction z, s'détendant dans les directions x' ,y' au plan z' = O et correspondant au plan contenant la matrice bidimensionnelle de détection 31 précédemment décrite dans la description, de la distribution lumineuse correspondante. Ce plan sera repréré dans les indices v et P, v étant le conjugué de la direction x et p le conjugué de la direction y.

L'expression de la transformée de Fourier précitée donne alors la fréquence spatiale des motifs lumineux, c'est-à-dire de l'intensité, dans le plan de directions x,y précité, et vérifie la relation (8) G'(v,) =

avec p2 = ( V2 + p2 > .

La notation G' désigne l'expression de la transformée de Fourier spatiale précitée obtenue à partir de la fonction de transfert précédente.

Le regroupement des termes fonction du temps t permet alors d'obtenir la nouvelle expression vérifiant la relation (9) G'(e

avec

6 représentant la fonction impulsion.

On obtient donc, dans le domaine de Fourier, c'està-dire dans le plan de la matrice bidimensionnelle de détection 31, des lignes perpendiculaires à la direction de propagation à une position inversement proportionnelle à la vitesse de l'élément particulaire EPk considéré.

Compte tenu de ce justificatif, le processus de décodage consiste, dans un mode de réalisation particulier non limitatif, ainsi que représenté en figure 5c, à calculer dans une étape 200 tous les hologrammes de vitesse résultants, à partir des informations données par le module détecteur 31 et un sous-programme d'arrangement, des informations d'intensité donnée par chaque pixel de celui-ci sous forme d'une matrice bidimensionnelle vérifiant la relation (lu) :
A(i,l) = CI(x/Ax, y/Ay) i et 1 représentant les adresses des pixels.

Dans cette relation, on indique que les valeurs correspondantes sont fonction bien entendu de la position de chaque pixel et du pas entre les pixels précités. Le paramètre C est un paramètre d'échelle d'intensité et de sensibilité du module de détection 31.

L'étape 200 précitée est suivie d'une étape de calcul proprement dit de la transformée de Fourier spatiale, notée 201, cette étape de calcul étant réalisée pour une matrice de MxM pixels correspondant au nombre de pixels de la caméra utilisée. L'étape 201 peut être réalisée grace à un programme spécifique, basé sur l'algorithme de transformée de Fourier rapide de Cooley-Tukey. L'étape 201 permet de réaliser l'opération donnant la transformée spatiale bidimensionnelle de la fonction de transfert G précédemment décrite dans la description avec les relations (7) à (9).

Cette opération permet d'obtenir la transformée de
Fourier spatiale vérifiant la relation (11)

La relation précédente peut alors, dans une étape 202, être exprimée sous la forme de la relation (12) ciaprès

La relation (12) précitée permet alors de déterminer les paramètres de mobilité à partir de la mesure des paramètres de fréquence spatiale v, et de l'expression globale en fonction de la vitesse de l'élément particulaire EPk considéré, notée Vk.

Une description plus détaillée de la détermination du paramètre de mobilité d'une classe d'éléments particulaires considérés précités, dans le cas où la direction de migration est sensiblement parallèle à l'un des axes de la matrice de détection, la direction x par exemple, sera maintenant donnée en liaison avec la figure 5d.

Dans un tel cas, on indique que la projection le long d'un axe perpendiculaire à la direction de migration dans le plan considéré, c'est-à-dire la direction y, correspond à la sommation modifiée algébriquement ou non d'éléments de la matrice représentative de la transformée de
Fourier spatiale a(v,) suivant l'axe y de calcul.

Ainsi que représenté sur la figure 5b, le processus de décodage consiste, en une étape 2020, à effectuer une telle sommation dans la direction y précitée, c'est-à-dire pour les pas de pixels pour v variant de O à M-l, à la transformée de Fourier spatiale a(v,) étant associée une relation algébrique quelconque, la relation F. Dans un mode préférentiel de réalisation, la relation F est la relation identité.

L'étape 2020 est suivie d'une étape 2021 dans laquelle, par une inversion de l'ordre de sommation, on obtient l'expression de la transformée de Fourier spatiale ramenée dans la direction y perpendiculaire selon la relation (13)

avec

relation dans laquelle 4 représente la contribution de l'élément particulaire EPk. Enfin, une étape 2022 permet d'exprimer la relation (13) précitée sous la forme d'une loi de vitesse vérifiant la relation (14)

dans laquelle, pour une valeur de vitesse v, les contributions à la répartition d'intensité spatiale dans la direction orthogonale à la direction de migration, c'est-à-dire à l'expression b(v), ne proviennent que des particules ayant la propriété Vk = v. Une séparation en fonction de la vitesse des contributions des différentes particules peut alors être réalisée.

Une description plus détaillée d'un mode spécifique de mise en oeuvre du procédé et du dispositif, objets de la présente invention, tels que représentés précédemment notamment en figure 4, dans le cas où le faisceau d'illumi nation FI et le faisceau transmis FT sont composés de deux raies ou longueurs d'onde sensiblement distinctes X1 et X2 sera maintenant donnée en liaison avec les figures 6a, 6b et 6c.Le processus de discrimination est décrit pour deux longueurs d'onde mais peut être généralisé à trois longueurs d'onde ou plus, par l'introduction de déphasages correspondants distincts, 0,n/2,n, soit en séparant par des filtres en plusieurs voies chromatiques, soit en utilisant ainsi que décrit précédemment la séparation par holographie généralisée, ou encore en utilisant une combinaison des deux possibilités de l'alternative précédente.

Sur la figure 6a, on a représenté le dispositif précédemment représenté en figure 4 dans un mode de réalisation particulier avantageux dans lequel les polariseurs d'entrée-sortie 11, 13 précédemment constitués, soit par des polariseurs d'absorption, soit par des polariseurs à séparation angulaire tels que les polariseurs dits de
Wolaston, sont remplacés par exemple par des polariseurs à séparation spatiale tels que les polariseurs dits de Rochon soit par des séparateurs polarisants, dans lesquels les deux polarisations sont séparées spatialement latéralement. Sur la figure 6a, les polariseurs d'entrée-sortie portent ainsi la référence 110, 130, ces polariseurs étant constitués par des polariseurs d'absorption.

Dans ce mode de réalisation particulier, on indique que lorsque l'un des polariseurs, le polariseur d'entrée, est constitué par un polariseur de Rochon, l'autre polariseur, le polariseur de sortie étant constitué par un polariseur à absorption par exemple, ou réciproquement, il est possible d'obtenir deux hologrammes complémentaires décalés spatialement. Pour une description plus détaillée d'un mode opératoire correspondant, on pourra se reporter utilement à la demande de brevet français n" 88 17225 ou à la demande de brevet français n" 91 14661 qui présente un disposisif basé sur un principe similaire.

Le mode opératoire précité permet en soustrayant algébriquement par calcul les hologrammes élémentaires positifs et négatifs correspondants, de soustraire le fond continu superposé à 1'hologramme et d'obtenir ainsi un signal propre. En conséquence, l'utilisation d'un seul polariseur de Rochon, soit en entrée, soit en sortie, permet d'obtenir un signal différentiel.

Selon le mode de réalisation particulièrement avantageux de la figure 6a, on indique que les polariseurs d'entrée-sortie 110, 130 étant constitués chacun par un polariseur de Rochon, le polariseur d'entrée 110 permet d'obtenir les deux hologrammes sur deux détecteurs séparés.

Le polariseur de sortie 130, également constitué par un polariseur de Rochon ou un séparateur polarisant, est agencé de façon à permettre d'obtenir deux hologrammes sur des détecteurs séparés.

Ainsi que représenté en figure 6b, on obtient alors quatre hologrammes élémentaires, notés respectivement hi.., hi.,, hi,., hi,
Les hologrammes élémentaires sont appariés deux à deux, deux hologrammes étant dits positifs, les hologrammes élémentaires hi.. et hie.1 et deux hologrammes élémentaires étant négatifs, hi. et hui,.

Il est ainsi possible de reconstituer un hologramme élémentaire, lequel, par analogie avec le procédé tel qu'exposé précédemment dans la description, est noté hi et vérifie la relation (15) hi = (his+ + hie ) - (hi: + hui, )
L'hologramme reconstitué correspond donc à la différence entre la somme des deux hologrammes élémentaires positifs et la somme des deux hologrammes élémentaires négatifs. Une telle solution est, au niveau énergétique, tout-à-fait satisfaisante dans la mesure où aucun photon n'est perdu au cours de la mise en oeuvre de ce processus.

En outre, le mode opératoire précité permet égale ment de séparer deux longueurs d'onde Al et A2 constitutives du faisceau transmis FT. En effet, dans un tel cas, un élément supplémentaire est ajouté au module de modulation 2 de façon à correspondre à une lame demi-onde pour la longueur d'onde de A1, alors que le module de modulation 2 constitue une lame onde entière pour la deuxième longueur d'onde A2-
Dans un tel cas, les déphasages apportés pour les deux composantes Al et @2 sont donnés par le tableau représenté en figure 6c.

Dans ce mode opératoire, les hologrammes élémentaires positifs et négatifs sont inversés pour la première longueur d'onde, la longueur d'onde Al par exemple, respectivement la deuxième longueur d'onde @2 avec
- première commutation @1 : hi. = - hi.. et hie- = hi..

hi = 2his+
- deuxième commutation A2 hj1 = his+ et hie- = - hie+ hj = 2hie+.

Dans ce cas, l'hologramme élémentaire reconstitué hi correspond à l'hologramme à la première longueur d'onde A1, respectivement à l'hologramme de la seconde longueur d'onde en en fonction de la commutation réalisée selon le diagramme de la figure 6c. On obtient ainsi une séparation des hologrammes aux longueurs d'onde Al et A2, composantes du faisceau d'illumination ou du faisceau transmis. Pour la réalisation pratique de ce mode de réalisation décrit en liaison avec les figures 6a et 6b, on pourra utiliser une lame commercialisée par la Société FICHOU à 94260 Fresnes,
France, précédemment mentionnée dans la description.

Enfin, le procédé et le dispositif objets de la présente invention sont remarquables en raison du fait qu'il est possible de disciminer des éléments particulaires ayant des distributions spectrales différentes et donc marquées par des fluorophores différents.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts dans un milieu par holographie en lumière non cohérente, ces éléments particulaires étant optiquement marqués, caractérisé en ce que ledit procédé consiste au moins

- à former pour chaque élément particulaire un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, chaque hologramme élémentaire étant représentatif à ces instants de la fonction de transfert de cet élément particulaire dans ce milieu, fonction de la position instantanée de cet élément particulaire

- à moduler cette fonction de transfert au moyen d'une fonction de transfert spécifique périodique dont la période est égale à ou multiple de la période des instants successifs périodiques, pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer pour chaque élément particulaire des hologrammes élémentaires successifs conjugués, correspondant à des fonctions de transfert décalées de la valeur de modulation de la fonction de transfert spécifique ;

- à intégrer, à chaque instant de formation des hologrammes élémentaires, l'ensemble de ces hologrammes élémentaires conjugués, pour former un hologramme de vitesse composé, contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée

- à décoder chaque hologramme de vitesse composé pour obtenir l'information de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape consistant à former pour chaque élément particulaire un hologramme élémentaire consiste à illuminer ledit milieu, contenant les éléments particulaires, soit pour former les faisceaux ordinaire et extraordinaire engendrés en lumière non cohérente au moyen d'un conoscope, chaque hologramme élémentaire consistant en une image holographique de type réseau zoné, soit pour former les faisceaux direct et retardé engendrés en lumière non cohérente au moyen d'au moins un cristal bi-réfringent, chaque hologramme élémentaire consistant en une image holographique de loi d'intensité sinusoïdale.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape consistant à moduler la fonction de transfert au moyen d'une fonction de transfert spécifique périodique consiste

- à introduire sur le trajet du faisceau d'illumination transmis par ledit milieu, une fonction de transfert auxiliaire, et

- à commuter cette fonction de transfert auxiliaire entre une première et une deuxième valeur périodiquement, ce qui permet de décaler la fonction de transfert associée a chaque élément particulaire d'une valeur correspondante et d'engendrer pour deux hologrammes élémentaires successifs, relatifs à une même particule élémentaire, des images holographiques complémentaires.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape consistant à moduler la fonction de transfert au moyen d'une fonction de transfert spécifique périodique consiste

- à introduire sur le trajet du faisceau transmis par le milieu une fonction de transfert auxiliaire, variable continument dans le temps,

- à commander la variation dans le temps de ladite fonction de transfert auxiliaire selon une suite de valeurs de fonction de transfert auxiliaire périodiques, ce qui permet de décaler la fonction de transfert associée à chaque élément particulaire d'une valeur de modulation correspondante et d'engendrer pour deux hologrammes élémentaires successifs, relatifs à une même particule élémentaire, des images holographiques conjuguées.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que celui-ci consiste en outre à appliquer auxdits éléments particulaires un champ de force externe stationnaire ou périodique, ce qui permet de discriminer lesdits éléments particulaires en fonction de caractéristiques mécaniques et/ou dimensionnelles de ces derniers.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits hologrammes élémentaires sont engendrés en lumière sensiblement monochromatique.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits hologrammes élémentaires sont engendrés pour une pluralité de lumières monochromatiques de longueurs d'ondes distinctes.

8. Dispositif de mesure de la distribution de la mobilité d'éléments particulaires mobiles distincts dans un milieu, ces éléments particulaires étant optiquement marqués, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend au moins

- des moyens d'acquisition holographique non cohérente de ce milieu et de chaque élément particulaire pour former à partir d'un faisceau d'excitation pour chacun de ces éléments particulaires un hologramme élémentaire à des instants successifs périodiques, chaque hologramme élémentaire étant représentatif à ces instants de la fonction de transfert de cet élément particulaire dans ce milieu, fonction de la position instantanée de cet élément particulaire

- des moyens de modulation de ladite fonction de transfert par une fonction de transfert spécifique périodique, dont la période est égale à ou multiple de la période des instants successifs périodiques, pour marquer chaque hologramme élémentaire et engendrer pour chaque élément particulaire des hologrammes élémentaires successifs conjugués, correspondant à des fonctions de transfert décalées de la valeur de modulation de la fonction de transfert spécifique

- des moyens intégrateurs permettant, à chaque instant de formation des hologrammes élémentaires, d'intégrer ensemble de ces hologrammes élémentaires, pour former un hologramme de vitesse composé, contenant l'information de mobilité de chaque élément particulaire sous forme codée ;

- des moyens de décodage de chaque hologramme de vitesse composé permettant d'obtenir l'information de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'acquisition holographique non cohérente comprennent au moins

- des moyens générateurs, pour chaque élément particulaire d'hologrammes élémentaires, et

- des moyens de commutation desdits moyens générateurs, auxdits instants périodiques permettant d'engendrer lesdits hologrammes élémentaires à ces instants.

10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9 précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de modulation comprennent

- un dispositif de type valve optique à au moins deux états de transmission, placé sur le trajet dudit faisceau transmis, chaque état de transmission correspondant à une valeur déterminée de fonction de transfert spécifique périodique ;

- des moyens de commutation dudit dispositif de type valve optique de l'un à l'autre état de transmission à des instants dont la période est égale à ou multiple de la période des instants successifs périodiques.

11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens intégrateurs sont formés par

- des moyens détecteurs matriciels bidimensionnels permettant d'engendrer, à partir de chaque hologramme élémentaire, une image numérisée consistant en un réseau de pixels numériques bidimensionnel

- des moyens de mémorisation desdits pixels numériques selon une pluralité de fichiers de données, chaque fichier de données étant représentatif de l'hologramme de vitesse composé.

12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que lesdits moyens de décodage comportent

- des moyens calculateurs munis d'une mémoire vive de travail et d'une mémoire morte de programme

- un programme dédié au décodage, inscrit dans ladite mémoire morte de programme, permettant à partir de chaque fichier de données ou partie de fichier de données chargé en mémoire vive, d'établir les paramètres de mobilité d'un ou plusieurs éléments particulaires.

13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que celui-ci comporte en outre des moyens d'application, sur chaque élément particulaire, d'un champ de force externe stationnaire ou périodique de façon à discriminer lesdits éléments particulaires en fonction de caractéristiques mécaniques et/ou dimensionnelles de ces derniers.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens d'application d'une force externe sont constitués par une cellule à électrophorèse à faces parallèles transparentes dans laquelle le milieu contenant lesdits éléments particulaires est introduit, ladite cellule à électrophorèse étant placée sur le trajet dudit faisceau d'illumination.

15. Dispositif selon l'une des revendications 8 a 14, caractérisé en ce que lesdits moyens d'illumination holographique comportent, en réception du faisceau d'illumination transmis, un dispositif conoscopique dont le polariseur d'entrée et le polariseur de sortie sont formés chacun par un polariseur de Rochon ou un séparateur de polarisation, lesdits moyens de modulation étant formés par une lame demi-onde, onde entière et onde entière, demi-onde à une première et une deuxième longueur d'onde X 2 respectivement, ce qui permet de séparer par commande sélective les hologrammes élémentaires aux longueurs d'onde X 2 des composantes du faisceau d'illumination transmis.