FR2803033A1 - Monochromateur et procede spectrometrique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un monochromateur et un procédé spectrométrique dans lesquels le faisceau mesuré converti en un faisceau parallèle par un premier collimateur (20) est diffracté par un réseau de diffraction plan (22), puis le faisceau diffracté est renvoyé de façon que le faisceau diffracté après le renvoi soit séparé du faisceau avant le renvoi parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan (22), le faisceau diffracté est de nouveau diffracté par le réseau de diffraction plan (22), puis le faisceau condensé par un deuxième collimateur (28) est admis à passer à travers une fente de sortie (30).
Description
A 2803033
MONOCHROMATEUR ET PROCEDE SPECTROMETRIQUE
La présente invention concerne un monochromateur et un procédé spectrométrique pour projeter un faisceau mesuré (un faisceau qui est mesuré) une pluralité de
fois sur un seul et même réseau de diffraction.
Habituellement, on utilise un spectroscope appelé "monochromateur" comme instrument pour mesurer les caractéristiques de longueur d'onde d'un faisceau mesuré. En particulier, on utilise largement un monochromateur double pour permettre de garder une résolution élevée ou une large plage dynamique par l'incidence d'un faisceau dans un ou plusieurs réseaux
de diffraction une pluralité de fois.
Par exemple, divers monochromateurs ont été présentés dans le brevet japonais mis à l'inspection publique nO 8-145795. Les figures 4 et 5 sont des vues latérales en perspective représentant la configuration de monochromateurs représentatifs présentés dans la
publication.
Le monochromateur représenté sur la figure 4 convertit un faisceau émis depuis une fibre optique 100 en un faisceau parallèle grâce à un collimateur 102, puis il diffracte ce faisceau parallèle au moyen d'un réseau de diffraction plan 104. Le faisceau diffracté est réfléchi par un miroir plan 106 ayant une surface réfléchissante perpendiculaire au trajet du faisceau, puis diffracté par le réseau de diffraction plan 104 avant d'être condensé par le collimateur 102 pour enfin passer à travers une fente 108. Un monochromateur représenté sur la figure 4 permet d'augmenter la
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résolution de la longueur d'onde X du faisceau diffracté passant à travers la fente de sortie 108 car le faisceau mesuré est diffracté deux fois dans le même
réseau de diffraction plan 104.
Comparativement à la structure représentée sur la figure 4, le monochromateur représenté sur la figure 5 a une structure comprenant une fente intermédiaire 110 et deux miroirs 112 et 114. Dans le monochromateur représenté sur la figure 5, le faisceau diffracté renvoyé par réflexion par le collimateur 102 est réfléchi à 90 par un miroir 112, passe à travers la fente intermédiaire 110 située à la position de condensation du faisceau diffracté, et est réfléchi à par l'autre miroir 114. pour revenir une nouvelle fois à travers un système optique comprenant le collimateur 102, le réseau de diffraction plan 104, le miroir plan 106. Ainsi, le monochromateur représenté sur la figure 5 permet d'élargir la plage dynamique du faisceau en le faisant passer à travers la fente
intermédiaire 110 et la fente de sortie 108.
Comme autres exemples conventionnels de monochromateur, on connaît ceux présentés dans USP
3069966 et USP 4025196.
Toutefois, le monochromateur conventionnel représenté sur la figure 4 nécessite de placer à la fois la fibre optique 100 utilisée pour l'incidence du faisceau mesuré et la fente de sortie 108 à peu près à la position du point focal du collimateur 102, ce qui complique la structure au point focal au point de gêner certains travaux comme l'assemblage. D'autre part, le monochromateur conventionnel représenté sur la figure 5
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nécessite de disposer les deux miroirs 112 et 114 et la fente intermédiaire 110 en plus de la fibre optique 100 et de la fente de sortie 108 à la position du point focal du collimateur 102, ce qui complique encore plus la structure au point focal au point de gêner davantage
certains travaux comme l'assemblage.
La présente invention a été mise au point en tenant compte de ces problèmes; le but de l'invention est de proposer un monochromateur et un procédé spectrométrique pour permettre certains travaux comme l'assemblage en simplifiant la structure de la partie
o entre et sort un faisceau mesuré.
Un monochromateur d'après la présente invention comprend un réseau de diffraction plan; un premier collimateur et un deuxième collimateur qui sont placés parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan; un premier élément réfléchissant qui a au moins deux surfaces réfléchissantes et renvoie un faisceau diffracté émis depuis le réseau de diffraction plan de façon qu'un faisceau incident et un faisceau sortant du faisceau diffracté se séparent l'un de l'autre parallèlement aux traits; et une fente de sortie située près d'une position d'un point focal du deuxième collimateur. En faisant séparer et renvoyer un faisceau incident et un faisceau sortant par le premier élément réfléchissant et en prévoyant les premier et deuxième collimateurs pour les deux rayons séparés respectifs, on peut placer la fente de sortie à la position du point focal du deuxième collimateur et d'autres éléments optiques peuvent être placés à la position du point focal du premier collimateur en laissant une
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distance entre ceux-ci. De ce fait, les structures aux points focaux respectifs sont simplifiées, ce qui
permet d'améliorer certains travaux comme l'assemblage.
Plus spécifiquement, il est préférable que l'élément incident qui reçoit le faisceau mesuré soit situé à la position du point focal du premier collimateur. La séparation de l'élément incident et de la fente de sortie par une certaine distance simplifie les parties de montage respectives, augmente la liberté de conception et simplifie certains travaux comme le montage. En outre, une amélioration de la résolution peut être obtenue du fait que le même réseau de diffraction plan effectue la diffraction une pluralité
de fois.
En variante, il est préférable que la fente de sortie et l'élément incident qui reçoit le faisceau mesuré soient situés à la position du point focal du premier collimateur et que la fente intermédiaire et le deuxième élément réfléchissant, qui est placé de part et d'autre de la fente intermédiaire pour réfléchir le faisceau émis depuis le deuxième collimateur vers le deuxième collimateur, soient situés à la position du point focal du deuxième collimateur. Les structures au niveau de la fente de sortie peuvent être séparées d'une certaine distance de la fente intermédiaire et du deuxième élément réfléchissant. De ce fait, comparativement à la situation o tous ces éléments sont situés autour de la fente de sortie comme dans les exemples conventionnels, on peut agencer les parties respectives plus librement de façon à offrir une certaine liberté de conception et à simplifier les
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travaux de montage. En outre, la plage dynamique du faisceau qui passe à travers la fente de sortie peut être élargie en permettant le passage du faisceau mesuré à travers la fente intermédiaire en réflexion du faisceau mesuré par le deuxième élément réfléchissant. En particulier, il est préférable que la direction de la fente intermédiaire soit parallèle aux traits et que les deux surfaces réfléchissantes du deuxième élément réfléchissant soient situées dans la direction suivant laquelle le faisceau émis depuis le deuxième collimateur oscille, quand le réseau de diffraction plan tourne autour d'un axe qui est parallèle aux traits du réseau. Avec un tel agencement, on peut réaliser un état de dispersion additionnelle pour augmenter davantage la dispersion angulaire dans la largeur de longueur d'onde du faisceau incident sur le réseau de diffraction plan et une augmentation de
résolution devient également possible.
En variante, il est préférable que la fente intermédiaire soit située dans une direction qui est perpendiculaire aux traits et que le deuxième élément réfléchissant soit situé dans une direction parallèle aux traits. Avec un tel agencement, on peut réaliser une dispersion différentielle pour réduire la dispersion angulaire dans la largeur de longueur d'onde
du faisceau incident sur le réseau de diffraction plan.
Dans la condition de dispersion différentielle, la largeur de la fente de sortie ne doit pas nécessairement varier, même si la longueur d'onde du faisceau mesuré varie, ce qui permet une simplification
de la structure.
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Il est préférable que le premier élément réfléchissant susmentionné émette le faisceau sortant dans une direction qui est quasiment opposée à 180 à la direction du faisceau incident. La fente de sortie peut aisément être disposée en étant séparée d'une certaine distance par rapport à d'autres parties simplement en plaçant les deux collimateurs en correspondance à ces positions écartées de ladite distance, car un faisceau réfléchi presque parallèle séparé du faisceau incident de ladite distance sera
ainsi renvoyé.
Par ailleurs, un procédé spectrométrique d'après la présente invention comprend les étapes consistant à: diffracter par un réseau de diffraction plan un faisceau mesuré converti en un faisceau parallèle par un premier collimateur; renvoyer le faisceau diffracté de façon que le faisceau diffracté après le renvoi soit séparé et quasiment parallèle au faisceau avant le renvoi parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan; diffracter de nouveau le faisceau diffracté par le réseau de diffraction plan; condenser le faisceau diffracté par un deuxième collimateur; et permettre au faisceau diffracté de passer à travers une fente de sortie située à une position o le faisceau diffracté est condensé. Le faisceau diffracté dans le réseau de diffraction plan est renvoyé vers une position séparée parallèlement aux traits et projeté de nouveau dans le réseau de diffraction plan afin de séparer d'une certaine distance les points focaux des deux collimateurs, qui ont été installés pour correspondre au faisceau incident et aux faisceaux
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sortants respectifs. De ce fait, la résolution peut être améliorée et la maniabilité est également
améliorée grâce à une simplification de la structure.
Un procédé spectrométrique d'après la présente invention comprend les étapes consistant à: diffracter par un réseau de diffraction plan un faisceau mesuré converti en un faisceau parallèle par un premier collimateur; renvoyer le faisceau diffracté par un premier élément réfléchissant de façon que le faisceau diffracté après le renvoi soit séparé et quasiment parallèle au faisceau avant le renvoi parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan; diffracter de nouveau le faisceau diffracté par le réseau de diffraction plan; condenser le faisceau diffracté par un deuxième collimateur; renvoyer le faisceau diffracté suivant quasiment le même trajet de faisceau en passant à travers une fente intermédiaire et un deuxième élément réfléchissant qui sont situés à une position o le faisceau diffracté est condensé; et permettre au faisceau diffracté de passer à travers une fente de sortie située à la position o le faisceau diffracté est condensé par le premier collimateur. Avec un tel agencement, la structure autour de la fente de sortie peut être séparée d'une certaine distance de la fente
intermédiaire et du deuxième élément réfléchissant.
Ainsi, des parties respectives peuvent être agencées plus librement pour offrir une certaine liberté de conception et faciliter les opérations de montage. En outre, la plage dynamique du faisceau qui passe à travers la fente de sortie peut être élargie en permettant au faisceau mesuré de passer à travers la
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fente intermédiaire en réflexion du faisceau mesuré par
le deuxième élément réfléchissant.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture
de la description ci-après, faite en référence aux
dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un monochromateur d'après un premier mode de réalisation; la figure 2 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un monochromateur d'après un deuxième mode de réalisation; la figure 3 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un monochromateur d'après un troisième mode de réalisation; la figure 4 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un monochromateur conventionnel; et la figure 5 est une vue latérale en perspective représentant une autre structure fondamentale du
monochromateur conventionnel.
Les paragraphes suivants décrivent, en référence aux dessins, un monochromateur d'après divers modes de réalisation auxquels la présente invention est appliquée. La figure 1 est une vue représentant une structure fondamentale d'un monochromateur d'après un premier mode de réalisation. Comme représenté sur la figure 1, le monochromateur d'après ce mode de réalisation
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comprend une fibre incidente 10, deux miroirs paraboliques 20 et 28, un réseau de diffraction plan 22, deux miroirs plans 24 et 26, une fente de sortie 30
et un photodétecteur 32.
La fibre incidente 10 est utilisée pour émettre un faisceau mesuré vers un miroir parabolique 20 et dont la position d'une extrémité d'émission est réglée pour correspondre quasiment au point focal du miroir
parabolique 20.
Les deux miroirs paraboliques 20 et 28 sont situés à une distance donnée parallèlement à la direction des traits du réseau de diffraction plan 22. L'extrémité d'émission de la fibre incidente susmentionnée 10 est située au point focal d'un miroir parabolique 20. Le faisceau mesuré émis radialement depuis l'extrémité émettrice de la fibre incidente 10 est réfléchi par le miroir parabolique 20 pour se convertir en un faisceau parallèle. D'autre part, la fente de sortie 30 est
située au point focal de l'autre miroir parabolique 28.
Le faisceau parallèle incident sur le miroir parabolique 28 est réfléchi et condensé par la fente de sortie 30. En passant à travers cette fente de sortie , une composante de longueur d'onde superflue est enlevée du faisceau mesuré pour se projeter dans le photodétecteur 32. Le photodétecteur 32 mesure l'intensité du faisceau incident à travers la fente de
sortie 30.
Les deux miroirs plans 24 et 26 sont situés à une distance donnée parallèlement à la direction des traits du réseau de diffraction plan 22. Un miroir plan 24 réfléchit à quasiment 90 le faisceau diffracté par le w 2803033 réseau de diffraction plan 22 parallèlement à la
direction des traits du réseau de diffraction plan 22.
L'autre miroir plan 26 réfléchit à son tour à quasiment le faisceau mesuré réfléchi par le premier miroir plan 24. Ces deux miroirs plans 24 et 26 renvoient le faisceau mesuré émis depuis le réseau de diffraction plan 22 de nouveau vers le réseau de diffraction
plan 22.
Le réseau de diffraction plan 22 présente des traits formés dans une direction donnée à certains intervalles et diffracte le faisceau incident arrivant du miroir parabolique 20 ou du miroir plan 26. Sur la figure 1, une pluralité de rainures a été formée parallèlement à une- direction perpendiculaire. La largeur du réseau de diffraction plan 22 dans une direction qui est perpendiculaire à la direction des traits est définie comme étant W et la densité des rainures est (p [/mm]. Un mécanisme de mise en rotation, tel un moteur (non illustré) ayant un axe de rotation parallèle aux traits, est monté sur le réseau de diffraction plan 22. Le mécanisme de rotation met en rotation le réseau de diffraction plan 22 autour de
l'axe de rotation central.
La fibre incidente 10, les deux miroirs paraboliques 20 et 28 et les deux miroirs plans 24 et 26 cités plus haut correspondent respectivement à l'élément incident, aux premier et deuxième
collimateurs et au premier élément réfléchissant.
Le monochromateur d'après ce mode de réalisation présente une structure de ce type. Son action sera
décrite ci-dessous.
Le faisceau incident 40 introduit de l'extérieur par l'intermédiaire de la fibre incidente 10 est réfléchi par un miroir parabolique 20, converti en un faisceau parallèle 41 et projeté sur le réseau de diffraction plan 22. Le réseau de diffraction plan 22 diffracte le faisceau incident parallèle 41 venant du premier miroir parabolique 20 pour l'émettre sous forme de faisceau diffracté 42. Le faisceau diffracté 42 est projeté sur le premier miroir plan 24 et réfléchi, dans une direction qui est quasiment opposée à 180 à la direction dans laquelle il a été projeté, par les deux miroirs plans 24 et 26. En outre, l'utilisation des deux miroirs plans 24 et 26 permet de déplacer le trajet du faisceau diffracté 42 projeté sur ces deux miroirs plans 24 et 26 et le trajet du faisceau diffracté 43 émis depuis ces deux miroirs plans 24 et 26 vers une distance donnée dans une direction des
traits du réseau de diffraction plan 22.
Le faisceau diffracté 43 réfléchi par le miroir plan 26 est de nouveau projeté dans le réseau de diffraction plan 22. Le réseau de diffraction plan 22 diffracte une nouvelle fois le faisceau diffracté 43 projeté pour l'émettre sous forme d'un faisceau diffracté 44. Le faisceau diffracté 44 est réfléchi par l'autre miroir parabolique 28 pour former une image sur la fente de sortie 30 située à la position du point
focal de ce miroir parabolique 28.
Cependant, une rotation légère du réseau de diffraction plan 22 autour de l'axe de rotation central fait varier un angle d'incidence du faisceau parallèle 41 projeté sur le réseau de diffraction plan 22 depuis
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le miroir parabolique 20 et un angle de diffraction du faisceau diffracté 42 émis vers le miroir plan 24 depuis le réseau de diffraction plan 22. La même observation sera produite pour le faisceau diffracté 43 projeté sur le réseau de diffraction plan 22 après réflexion par le miroir plan 26. Par cette rotation, le réseau de diffraction plan 22 permet de faire varier la longueur d'onde X du faisceau passant à travers la fente de sortie 30 du fait du changement de l'angle
d'incidence et de l'angle de diffraction.
De cette façon, dans le monochromateur d'après ce mode de réalisation, le faisceau diffracté 42 émis depuis le réseau de diffraction plan 22 est renvoyé dans une direction qui est quasiment opposée à 180 à la direction dans laquelle il a été émis et projeté sur le réseau de diffraction plan 22 à l'aide des deux miroirs plans 24 et 26, et ensuite le faisceau mesuré émis depuis la fibre incidente 10 est diffracté deux fois par le même réseau de diffraction plan 22 avant d'atteindre la fente de sortie 30. De ce fait, il est possible d'améliorer la résolution (=X/AX = 2Wp) de la longueur d'onde du faisceau diffracté passant à travers
la fente de sortie 30.
L'utilisation des deux miroirs plans 24 et 26 et des deux miroirs paraboliques 20 et 28 permet de séparer d'une certaine distance un trajet par lequel le faisceau mesuré projeté depuis la fibre incidente 10 atteint le premier miroir plan 24 d'un trajet par lequel le faisceau mesuré réfléchi par l'autre miroir plan 26 atteint la fente de sortie 30 parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan 22. Ainsi, les
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positions respectives de la fibre incidente 10 et de la fente de sortie 30 peuvent être séparées d'une certaine distance pour rendre moins complexe la structure des parties de montage respectives, accroître la liberté de conception et simplifier les travaux de montage. La figure 2 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un
monochromateur d'après un deuxième mode de réalisation.
Comme représenté sur la figure 2, le monochromateur d'après ce mode de réalisation comprend une fibre incidente 10, deux miroirs paraboliques 20 et 28, le réseau de diffraction plan 22, deux miroirs plans 24 et 26, la fente de sortie 30, le photodétecteur 32, une fente intermédiaire 50 et deux miroirs inclinés 52
et 54.
Le monochromateur d'après ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 2, présente des différences en ce sens que la fente de sortie 30 et le photodétecteur 32 sont placés au point focal du premier miroir parabolique 20 près de la fibre incidente 10 et que la fente intermédiaire 50 et les deux miroirs inclinés 52 et 54 sont placés au point focal de l'autre miroir parabolique 28, comparativement au monochromateur d'après le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1. Concernant essentiellement les éléments identiques à ceux du monochromateur d'après le premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, on a utilisé les mêmes numéros de
référence pour éviter une nouvelle description
détaillée.
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Les deux miroirs inclinés 52 et 54 sont utilisés pour assurer la réflexion du faisceau condensé par le miroir parabolique 28 de nouveau vers le miroir parabolique 28. Ces deux miroirs inclinés 52 et 54 correspondent au deuxième élément réfléchissant. Ces deux miroirs inclinés 52 et 54 sont couchés dans la direction suivant laquelle le faisceau émis depuis le miroir parabolique 28 oscille, quand le réseau de diffraction plan 22 tourne autour de l'axe de rotation central parallèle aux traits. Le faisceau mesuré émis depuis le miroir parabolique 28 est réfléchi à environ par le premier miroir incliné 52, le faisceau qui est passé à travers la fente intermédiaire 50 située en une position o le faisceau réfléchi est condensé, est réfléchi à environ 90 par l'autre miroir incliné 54 et est finalement renvoyé de nouveau vers le miroir
parabolique 28.
Le monochromateur d'après ce mode de réalisation présente une structure de ce type. Son action sera décrite ci-dessous. A l'instar du monochromateur représenté sur la figure 1, après qu'un faisceau mesuré introduit de l'extérieur par l'intermédiaire de la fibre incidente 10 a été réfléchi ou diffracté respectivement par le premier miroir parabolique 20, le réseau de diffraction plan 22, le premier miroir plan 24, l'autre miroir plan 26 et le réseau de diffraction plan 22, il est condensé par l'autre miroir parabolique 28. Comme indiqué ci-avant, le faisceau mesuré condensé par ce miroir parabolique 28 est réfléchi par le premier miroir incliné 52 qui en modifie le parcours de , il passe à travers la fente intermédiaire 50
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située à la position de condensation pour être réfléchi par l'autre miroir incliné 54 qui en modifie le parcours d'environ 90 pour le renvoyer vers la surface de l'autre miroir parabolique 28. Le faisceau mesuré à nouveau projeté sur le miroir parabolique 28 par ces étapes repart en sens inverse en suivant le trajet identique parcouru jusque là et passe à travers la fente de sortie 30 située au point focal du miroir
parabolique 20 pour atteindre le photodétecteur 32.
De cette façon, dans le monochromateur d'après ce mode de réalisation, le faisceau diffracté émis depuis le réseau de diffraction plan 22 est renvoyé dans une direction qui est quasiment opposée à 180 à la direction dans laquelle il a été émis et projeté sur le réseau de diffraction plan 22 à l'aide des deux miroirs plans 24 et 26, et ensuite le faisceau mesuré projeté depuis la fibre incidente 10 est diffracté deux fois par un seul et même réseau de diffraction plan 22 avant d'atteindre l'autre miroir parabolique 28. En outre, après ces étapes, le faisceau mesuré passe à travers la fente intermédiaire 50 située au point focal de ce miroir parabolique 28 pour repartir en sens inverse en suivant le même trajet de faisceau et être diffracté
deux fois par un seul réseau de diffraction plan 22.
Ainsi, le passage à travers la fente intermédiaire 50 en plus de la fente de sortie 30 permet d'enlever une composante de longueur d'onde superflue du faisceau mesuré pour élargir la plage dynamique du faisceau. En outre, le placement des deux miroirs inclinés 52 et 54 dans une direction suivant laquelle le faisceau mesuré oscille du fait de la rotation du réseau de diffraction
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plan 22 permet la réalisation de l'alignement à dispersion additionnelle. De ce fait, il est possible d'améliorer encore la résolution (= X/A = 4Wp) de la longueur d'onde du faisceau diffracté passant à travers la fente de sortie 30. L'utilisation des deux miroirs plans 24 et 26 et des deux miroirs paraboliques 20 et 28 permet de séparer d'une certaine distance un trajet du faisceau mesuré s'étendant entre la fibre incidente 10 ou la fente de sortie 30 et le premier miroir plan 24 et un trajet du faisceau mesuré s'étendant entre la fente intermédiaire 50 et l'autre miroir plan 26 parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan 22. Ainsi, les positions respectives de la fibre incidente 10 et de la fente de sortie 30, des deux miroirs inclinés 52 et 54 et de la fente intermédiaire peuvent être séparées d'une certaine distance pour rendre moins complexe la structure des parties de montage respectives, accroître la liberté de conception
et simplifier les travaux de montage.
Le positionnement séparé de la fente de sortie 30 et de la fente intermédiaire 50 l'une de l'autre permet d'empêcher un phénomène appelé phénomène de diaphotie ou phénomène parasite, dans lequel une partie du faisceau mesuré se dirigeant vers la fente intermédiaire 50 depuis le miroir parabolique 28 atteint la fente de sortie 30. De même, il améliore la
plage dynamique.
La figure 3 est une vue latérale en perspective représentant la structure fondamentale d'un monochromateur d'après un troisième mode de
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réalisation. Comme représenté sur la figure 3, le monochromateur d'après ce mode de réalisation comprend une fibre incidente 10, deux miroirs paraboliques 20 et 28, le réseau de diffraction plan 22, les deux miroirs plans 24 et 26, la fente de sortie 30, le photodétecteur 32, une fente intermédiaire 60 et deux
miroirs inclinés 62 et 64.
Le monochromateur d'après ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 3, présente des différences en ce sens que la fente intermédiaire 50 et les deux miroirs inclinés 52 et 54 sont remplacés par la fente intermédiaire 60 et les deux miroirs inclinés 62 et 64 dans un agencement différent de la combinaison précédente, comparativement au monochromateur du deuxième mode de réalisation, pour mettre en oeuvre l'invention représentée sur la figure 2. Concernant essentiellement les éléments identiques à ceux du monochromateur représenté sur la figure 1 et la figure 2, on a utilisé les mêmes numéros de référence pour
éviter une nouvelle description détaillée.
Les deux miroirs inclinés 62 et 64 sont utilisés pour assurer la réflexion d'un faisceau condensé par le miroir parabolique 28 de nouveau vers le miroir parabolique 28. Ces deux miroirs inclinés 62 et 64 correspondent au deuxième élément réfléchissant. Ces deux miroirs inclinés 62 et 64 sont situés côte à côte dans une direction parallèle aux traits du réseau de diffraction plan 22. Le faisceau mesuré provenant du miroir parabolique 28 est réfléchi à environ 90 par le premier miroir incliné 62, le faisceau mesuré qui est passé à travers la fente intermédiaire 60 située en une
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position o le faisceau réfléchi est condensé, est réfléchi à environ 90 par l'autre miroir incliné 64 et finalement renvoyé de nouveau vers le miroir
parabolique 28.
Le monochromateur d'après le troisième mode de réalisation présente une structure de ce type. Son action sera décrite ci-dessous. A l'instar du monochromateur représenté sur la figure 1, après qu'un faisceau mesuré introduit de l'extérieur par l'intermédiaire de la fibre incidente 10 aété réfléchi ou diffracté respectivement par le premier miroir parabolique 20, le réseau de diffraction plan 22, le premier miroir plan 24, l'autre miroir plan 26 et le réseau de diffraction plan 22, il est condensé par l'autre miroir parabolique 28. Comme indiqué ci-avant, le faisceau mesuré condensé par ce miroir parabolique 28 est réfléchi par le premier miroir incliné 62 et dévié de 90 par rapport à la direction du parcours de façon à être parallèle aux traits du réseau de diffraction plan 22, il passe à travers la fente intermédiaire 60 située à la position de condensation pour être réfléchi par l'autre miroir incliné 64 qui en modifie la direction de parcours d'environ 90 pour le renvoyer vers la surface de l'autre miroir parabolique 28. Le faisceau mesuré à nouveau projeté sur le miroir parabolique 28 par ces étapes repart en sens inverse en suivant le trajet identique parcouru jusque là et passe à travers la fente de sortie 30 située au point focal du miroir parabolique 20 pour
atteindre le photodétecteur 32.
19 2803033
Comme décrit ci-avant, dans le monochromateur d'après le troisième mode de réalisation, le passage à travers la fente intermédiaire 60 en plus de la fente de sortie 30 permet d'enlever une composante de longueur d'onde superflue du faisceau mesuré pour élargir la plage dynamique du faisceau. Cependant, la résolution (= X/Ak = 2Wp) de la longueur d'onde x du faisceau diffracté passant à travers la fente de sortie est la même que celle du monochromateur d'après le premier mode de réalisation. Toutefois, le fait de placer les deux miroirs inclinés 62 et 64 dans une direction parallèle aux traits du réseau de diffraction plan 22 permet la réalisation d'un alignement à dispersion différentielle. La longueur d'onde du faisceau mesuré peut être modifiée en faisant tourner le réseau de diffraction plan 22 et en faisant varier la largeur de fente de la fente de sortie 30. Il n'est pas nécessaire de faire varier la largeur de fente de la fente intermédiaire 60. De ce fait, une large plage dynamique identique à celle du monochromateur d'après le deuxième mode de réalisation ayant l'alignement à dispersion additionnelle peut être obtenue avec une
structure relativement simple.
Comme pour le monochromateur d'après le deuxième mode de réalisation, l'utilisation des deux miroirs plans 24 et 26 et des deux miroirs paraboliques 20 et 28 permet de séparer d'une certaine distance un trajet du faisceau mesuré s'étendant entre la fibre incidente ou la fente de sortie 30 et le premier miroir plan 24 d'un trajet du faisceau mesuré s'étendant entre la fente intermédiaire 60 et l'autre miroir plan 26, parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan 22. Ainsi, les positions respectives de la fibre incidente 10 et de la fente de sortie 30, des deux miroirs inclinés 62 et 64 et de la fente intermédiaire 60 peuvent être séparées d'une certaine distance pour rendre moins complexe la structure des parties de montage respectives, accroître la liberté de conception
et simplifier les travaux de montage.
Le présent mode de réalisation est à considérer sous tous égards comme étant illustratif et non restrictif. Dès lors, la portée de l'invention est
fixée par les revendications annexées plutôt que par la
description ci-avant et tous les changements qui
rejoignent le sens et le champ d'équivalence des
revendications sont par conséquent supposés être inclus
dans celles-ci. Par exemple, les deux miroirs paraboliques 20 et 28 ont été utilisés comme
collimateurs dans les modes de réalisation décrits ci-
avant de la présente invention. Cependant, des lentilles condensatrices peuvent être utilisées à cet effet. La direction de parcours du faisceau incident est renvoyée à environ 180 en utilisant les deux miroirs plans 24 et 26 et leurs trajets de faisceau ont été séparés d'une certaine distance parallèlement aux traits du réseau de diffraction plan 22. Cependant, on peut combiner trois miroirs plans ou plus. Ou bien le faisceau incident peut être réfléchi à l'aide de deux surfaces réfléchissantes qui ont été placées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre dans le
même élément.
21 2803033
Le monochromateur peut être préparé en combinant la fibre incidente 10, la fente de sortie 30 et la fente intermédiaire 50 et 60 de chaque mode de réalisation de la présente invention. Par exemple, dans le monochromateur de l'alignement à dispersion additionnelle représenté sur la figure 2, la fente de sortie 30 peut être remplacée par la fente intermédiaire 60 et les miroirs inclinés 62 et 64 représentés sur la figure 3 ainsi que la fente de sortie 30 et le photodétecteur 32 peuvent être déplacés au niveau de la fente intermédiaire 60. Dans ce cas, on peut obtenir un monochromateur combinant l'alignement à dispersion additionnelle et l'alignement à dispersion différentielle. Quelle que soit la combinaison, la fibre incidente 10, la fente de sortie 30 et la fente intermédiaire 50 et 60, qui ont essentiellement été placées en un seul endroit jusqu'à présent, peuvent être positionnées séparément en deux endroits pour augmenter la liberté d'affectation des parties respectives, simplifier la structure et permettre
l'amélioration de certains travaux comme l'assemblage.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans
pour autant sortir du cadre de l'invention.
22 2803033
Claims (10)
1. Monochromateur caractérisé en ce qu'il comprend: un réseau de diffraction plan (22); un premier collimateur (20) et un deuxième collimateur (28) qui sont placés parallèlement aux traits dudit réseau de diffraction plan (22); un premier élément réfléchissant (24, 26) qui a au moins deux surfaces réfléchissantes et renvoie un faisceau diffracté émis depuis ledit réseau de diffraction plan (22) de façon qu'un faisceau incident et un faisceau sortant se séparent l'un de l'autre parallèlement auxdits traits; et une fente de sortie (30) située près d'une position d'un point focal dudit premier collimateur
(20) ou dudit deuxième collimateur (28).
2. Monochromateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fente de sortie (30) est située près d'une position d'un point focal dudit
deuxième collimateur (28).
3. Monochromateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément incident qui reçoit un faisceau mesuré est situé près d'une position d'un
point focal dudit premier collimateur (20).
4. Monochromateur selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit
premier élément réfléchissant (24, 26) émet le faisceau sortant dans une direction qui est quasiment opposée à
180 à la direction du faisceau incident.
23 2803033
5. Monochromateur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que: la fente de sortie (30) est située près d'une position d'un point focal dudit premier collimateur (20); et en ce qu'il comprend: un élément incident qui reçoit un faisceau mesuré et est situé près d'une position d'un point focal dudit premier collimateur (20); une fente intermédiaire (50, 60) située près d'une position d'un point focal dudit deuxième collimateur (28); et un deuxième élément réfléchissant (52, 54) qui est situé de part et d'autre de ladite fente intermédiaire (50) près de la position du point focal dudit deuxième collimateur (28) et réfléchit un faisceau sortant émis depuis ledit deuxième collimateur (28) vers ledit
deuxième collimateur (28).
6. Monochromateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que: la direction de ladite fente intermédiaire (50) est placée parallèlement auxdits traits; et ledit deuxième élément réfléchissant (52, 54) est situé dans une direction suivant laquelle le faisceau qui est émis depuis ledit deuxième collimateur (28) oscille, quand ledit réseau de diffraction plan (22) tourne autour desdits traits représentant un centre de rotation.
7. Monochromateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite fente intermédiaire (60) est placée dans une direction qui est perpendiculaire auxdits traits et en ce que ledit deuxième élément
24 2803033
réfléchissant (62, 64) est placé dans une direction
parallèle auxdits traits.
8. Monochromateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier élément réfléchissant (24, 26) émet le faisceau sortant dans une direction qui est quasiment opposée à 180 à la
direction du faisceau incident.
9. Procédé spectrométrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: diffracter par un réseau de diffraction plan (22) un faisceau mesuré converti en un faisceau parallèle par un premier collimateur (20); renvoyer le faisceau diffracté de façon que le faisceau diffracté après le renvoi soit séparé et quasiment parallèle au faisceau avant le renvoi parallèlement aux traits dudit réseau de diffraction plan (22); diffracter de nouveau le faisceau diffracté par ledit réseau de diffraction plan (22); condenser le faisceau diffracté par un deuxième collimateur (28); et permettre au faisceau diffracté de passer à travers une fente de sortie (30) située à une position
o le faisceau diffracté est condensé.
10. Procédé spectrométrique selon la revendication 9 caractérisé en ce que: le renvoi du faisceau diffracté est effectué par un premier élément réfléchissant, de façon que le faisceau diffracté après le renvoi soit séparé et quasiment parallèle au faisceau avant le renvoi
2803033
parallèlement aux traits dudit réseau de diffraction plan (22); et en ce que: après condensation du faisceau diffracté par un deuxième collimateur (28); on renvoie le faisceau diffracté suivant quasiment le même trajet de faisceau en passant à travers une fente intermédiaire (50, 60) et un deuxième élément réfléchissant (52, 54; 62, 64) qui sont situés à une position o le faisceau diffracté est condensé; avant de permettre au faisceau diffracté de passer à travers la fente de sortie (30) située à la position o le faisceau diffracté est condensé par ledit premier
collimateur (20).
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