FR2845487A1 - Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique - Google Patents
Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique Download PDFInfo
- Publication number
- FR2845487A1 FR2845487A1 FR0212467A FR0212467A FR2845487A1 FR 2845487 A1 FR2845487 A1 FR 2845487A1 FR 0212467 A FR0212467 A FR 0212467A FR 0212467 A FR0212467 A FR 0212467A FR 2845487 A1 FR2845487 A1 FR 2845487A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- light
- mirrors
- mirror
- focus
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001336 glow discharge atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/024—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using means for illuminating a slit efficiently (e.g. entrance slit of a spectrometer or entrance face of fiber)
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Système de collecte de lumière, amplificateur, achromatique et d'absorption réduite, particulièrement adapté à l'analyse spectrométrique optique.Ce système collecte la lumière émise par au moins une source lumineuse (52) et la focalise sur au moins un dispositif de détection de lumière (54). Il comprend de préférence un premier miroir (58) qui collecte la lumière émise par la source et la focalise sur un deuxième miroir (60) qui la focalise à son tour sur le dispositif.
Description
SYSTEME DE COLLECTE DE LUMIERE, AMPLIFICATEUR,
ACHROMATIQUE ET D'ABSORPTION REDUITE, PARTICULIEREMENT
ADAPTE A L'ANALYSE SPECTROMETRIQUE OPTIQUE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un système de collecte de lumière. Elle s'applique notamment à
l'analyse spectrométrique optique.
Plus précisément, la présente invention est relative, dans le domaine des chemins optiques, à une combinaison de miroirs de caractéristiques techniques différentes. Ces miroirs sont associés dans un système 15 particulier qui constitue un système optique pour
collecter la lumière en provenance d'une source lumineuse et l'envoyer vers un dispositif de détection de lumière, que l'on peut utiliser au moins dans le cadre de l'analyse spectrométrique optique, voire dans 20 d'autres applications optiques.
La figure 1 illustre schématiquement un
système de collecte de la lumière 2, placé entre une source lumineuse 4 et un dispositif de détection de lumière 6 qui est percé d'une fente d'entrée de la 25 lumière 8. Le trajet de la lumière a la référence 10.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Actuellement, les systèmes de collecte de lumière utilisés dépendent: - de la nature de la lumière incidente, c'est-à-dire des longueurs d'onde des rayonnements lumineux composant cette lumière incidente, - de la distance séparant la source lumineuse du dispositif de détection, et - des dimensions et de la forme de la
source lumineuse et du dispositif de détection.
Il existe divers systèmes optiques adaptés à une source lumineuse polychromatique dont la taille 10 va de quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres et qui est située à une distance allant de quelques millimètres jusqu'à plusieurs dizaines de
centimètres du dispositif de détection.
Par exemple, pour un dispositif de 15 détection o la lumière ne peut pénétrer que par une petite fente appelée "fente d'entrée", ayant quelques millimètres de long sur quelques micromètres de large, les systèmes actuels de transmission et de collecte de lumière sont constitués soit d'une lame à faces 20 parallèles soit d'une lentille de focalisation planconvexe ou biconvexe soit d'un ensemble de deux
lentilles de focalisation plan-convexes.
La figure 2 montre le trajet 12 de la lumière dans le cas d'un système de transmission de 25 lumière constitué d'une lame à faces parallèles 14. Les
références 16, 18, 20, 22 et 23 représentent respectivement la source lumineuse, le dispositif de détection, la fente d'entrée de ce dernier, le trajet de la lumière et le pinceau lumineux qui pénètre dans 30 le dispositif de détection.
La figure 3 montre le trajet 24 de la lumière dans le cas d'un système de collecte de lumière
constitué d'une lentille de focalisation biconvexe 26.
La figure 4 montre le trajet 28 de la 5 lumière dans le cas d'un système de collecte de lumière constitué d'un ensemble de deux lentilles de
focalisation plan-convexes 30 et 32.
Le système de la figure 2 transmet la lumière sans la focaliser, c'est-àdire sans amplifier 10 le flux lumineux. Les systèmes des figures 3 et 4 collectent le maximum de lumière de la source 16 avant de focaliser, c'est-à-dire de concentrer, cette lumière sur la fente d'entrée 20 du dispositif de détection 18 en amplifiant le flux lumineux. Dans le cas o le 15 système de collecte de lumière est plus éloigné du dispositif de détection que la source lumineuse, le système qui met en oeuvre un ensemble de lentilles (figure 4) permet de transmettre la lumière selon un faisceau sensiblement parallèle entre les deux 20 lentilles 30 et 32 et donc de minimiser les risques de
mauvaise focalisation sur la fente d'entrée 20.
Bien que les systèmes de collecte de lumière des figures 3 et 4 amplifient les flux lumineux, ces systèmes présentent les inconvénients 25 suivants: 1) Ils ne permettent pas une transmission
optimale de la lumière. En effet, les éléments optiques (lame à faces parallèles ou lentilles) absorbent plus ou moins les rayonnements lumineux, selon la longueur 30 d'onde de ces derniers.
Cette absorption est parfois négligeable, en particulier dans le cas de la lumière visible traversant par exemple une lentille en fluorure de magnésium. Cette absorption est souvent plus importante 5 pour les rayonnements situés dans l'ultraviolet lointain (correspondant à des longueurs d'ondes
inférieures à 20Onm).
A titre d'exemple, dans le cas d'un rayonnement de 120nm de longueur d'onde, environ 80% du 10 flux lumineux incident est absorbé par une lentille en fluorure de magnésium de 1,4mm d'épaisseur. De même, l'absorption peut être importante au-delà de 800nm
(domaine infrarouge).
2) Ils ne permettent pas de focaliser en un 15 même point tous les rayonnements de longueurs d'ondes différentes qui composent une lumière polychromatique du fait de la présence d'aberrations chromatiques, en particulier longitudinales. La conséquence de ces aberrations chromatiques est la dispersion des points 20 de focalisation le long de l'axe optique, en fonction
de la longueur d'onde des rayonnements.
Ce phénomène est d aux variations de l'indice de réfraction du matériau constituant le système de collecte de lumière en fonction de la 25 longueur d'onde de la lumière incidente. La formation d'aberrations chromatiques longitudinales pour une lumière polychromatique traversant une lentille 34 en fluorure de magnésium est montrée à titre d'exemple sur
la figure 5.
Sur cette figure 5, les références 36, 38, , 42, 44, 46, et 48 représentent respectivement la lumière incidente polychromatique, le point focal de la lumière ayant la longueur d'onde la plus faible, le point focal de la lumière ayant la longueur d'onde la plus élevée, le dispositif de détection, la fente 5 d'entrée de ce dispositif de détection, la tache image pour la longueur d'onde la plus faible et la tache
image pour la longueur d'onde la plus élevée.
La figure 5 montre l'obturation partielle
existant de ce fait au niveau de la fente d'entrée.
Ce problème de point de focalisation
différent selon la longueur d'onde est d'autant plus important que la gamme de longueurs d'ondes observée est large et induit une différence de sensibilité du dispositif de détection en fonction des longueurs 15 d'ondes.
En effet, à titre d'exemple, pour deux rayonnements lumineux de longueurs d'onde différentes, le flux lumineux n'est pas le même pour chacune des longueurs d'ondes à une position donnée sur l'axe 20 optique. Il peut être maximal si la fente d'entrée est placée sur le point de focalisation de l'une des deux longueurs d'onde, mais il est obligatoirement plus
faible pour la deuxième longueur d'onde.
En résumé, si les systèmes connus de 25 collecte de lumière, comportant des lentilles de
focalisation, répondent en partie aux besoins d'amplification des flux lumineux, ils ne permettent pas de maximiser cette amplification simultanément pour toutes les longueurs d'ondes d'une lumière 30 polychromatique.
Ceci est d, d'une part, à l'absorption, parfois importante, de la lumière induite par le matériau constituant la lentille et, d'autre part, aux aberrations chromatiques longitudinales (différences 5 entre les positions, sur l'axe optique, des maxima des
flux lumineux).
EXPOS DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de 10 remédier aux précédents inconvénients.
Elle a pour objet un système optique qui est susceptible de résoudre à la fois les problèmes d'absorption de la lumière et les problèmes d'aberration chromatique tout en répondant aux besoins 15 d'amplification des flux lumineux (de toutes natures et longueurs d'ondes) entre une ou des sources lumineuses
et un ou des dispositifs de détection.
De façon précise, la présente invention a pour objet un système de collecte de lumière, ce 20 système étant destiné à collecter la lumière émise par au moins une source lumineuse et à focaliser la lumière collectée sur au moins un dispositif de détection de lumière, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux miroirs, à savoir des premier et 25 deuxième miroirs, le premier miroir étant apte à collecter la lumière émise par la source lumineuse et à focaliser la lumière collectée sur le deuxième miroir, ce deuxième miroir étant apte à focaliser la lumière qu'il reçoit du premier miroir sur le dispositif de 30 détection de lumière, ce système étant amplificateur,
achromatique et d'absorption réduite.
Le dispositif de détection de lumière peut
comporter une fente d'entrée ou ne pas en comporter.
Selon un premier mode de réalisation particulier du système objet de l'invention, les 5 premier et deuxième miroirs ont le même axe, ce même axe constituant l'axe optique du système, et les foyers respectifs des premier et deuxième miroirs sont situés
sur cet axe optique.
Ces foyers respectifs des premier et 10 deuxième miroirs peuvent être confondus ou, au
contraire, distincts.
Dans le cas de ce premier mode de réalisation particulier, le premier miroir peut comporter un perçage central qui est apte à laisser 15 passer la lumière focalisée par le deuxième miroir vers
le dispositif de détection de lumière.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier, les premier et deuxième miroirs sont décalés l'un par rapport à l'autre, au moins l'un des 20 premier et deuxième miroirs étant hors d'axe ("off axis"). Chacun des premier et deuxième miroirs peut être choisi parmi les miroirs sphériques, les miroirs
paraboliques et les miroirs ellipsodaux.
Chacun des premier et deuxième miroirs peut
être recouvert d'un dépôt métallique ou chimique.
Le dispositif de détection de lumière peut
comprendre une fente d'entrée et le deuxième miroir est alors prévu pour focaliser la lumière qu'il reçoit du 30 premier miroir sur cette fente d'entrée.
Le dispositif de détection de lumière peut être un dispositif d'analyse spectrométrique optique comprenant une fente d'entrée et le deuxième miroir est alors prévu pour focaliser la lumière qu'il reçoit du premier miroir sur cette fente d'entrée.
BR VE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à
la lecture de la description d'exemples de réalisation 10 donnés ci-après, à titre purement indicatif et
nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre schématiquement un système de collecte de lumière placé entre une source 15 lumineuse et un dispositif de détection de lumière et a déjà été décrite, - la figure 2 illustre schématiquement le trajet de la lumière dans le cas d'un système de transmission de lumière connu, constitué d'une lame à 20 faces parallèles, et a déjà été décrite, - la figure 3 illustre schématiquement le trajet de la lumière dans le cas d'un système de transmission de lumière connu, constitué d'une lentille de focalisation biconvexe, et a déjà été décrite, - la figure 4 illustre schématiquement le trajet de la lumière dans le cas d'un système de transmission de lumière connu, constitué d'un ensemble de deux lentilles de focalisation plan-convexes, et a déjà été décrite, - la figure 5 illustre schématiquement l'obturation partielle qui existe au niveau de la fente d'entrée du dispositif de détection dans le cas des figures 3 et 4, pour une lumière polychromatique, et a déjà été décrite, la figure 6 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation particulier du système optique objet de l'invention, utilisant deux miroirs placés sur l'axe optique, dans le cas d'une source 10 lumineuse qui est grande par rapport à la taille de ces miroirs, - la figure 7 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation particulier du système optique objet de l'invention, utilisant deux miroirs 15 placés sur l'axe optique, dans le cas d'une source lumineuse qui est petite par rapport à la taille de ces miroirs, - la figure 8 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation particulier du système 20 optique objet de l'invention, utilisant deux miroirs dont l'un au moins est hors d'axe (" off axis "), - la figure 9 illustre schématiquement la transmission de la lumière dans une installation comprenant une source de lumière à décharge 25 luminescente, un système de collecte de lumière à miroirs conforme à l'invention et un dispositif de détection de lumière constitué par un spectromètre d'émission optique, et - la figure 10 est une vue schématique d'un 30 autre système conforme à l'invention, utilisant plus de
deux miroirs.
EXPOS D TAILL DE MODES DE R ALISATION PARTICULIERS
Dans un système optique conforme à l'invention, on utilise de préférence deux miroirs, 5 respectivement appelés " premier miroir " et " deuxième miroir ". Les formes et caractéristiques de ces deux miroirs sont prédéfinies et l'on peut former, ou non,
sur ces miroirs, un dépôt métallique ou chimique.
Ce dépôt métallique ou chimique est destiné 10 à protéger le miroir sur lequel il est formé contre d'éventuelles agressions mécaniques ou chimiques et à
minimiser l'absorption des rayonnements lumineux.
Le premier miroir est prévu pour collecter le maximum de lumière de la source lumineuse, à la 15 suite de laquelle est placé le système optique, et pour assurer la focalisation, sur le deuxième miroir, de la lumière ainsi collectée. Ce deuxième miroir focalise alors la lumière qu'il reçoit sur le dispositif de
détection de lumière qui suit le système optique.
Ce dispositif comprend généralement une
fente d'entrée et le deuxième miroir permet alors de focaliser la lumière qu'il reçoit sur cette fente. Dans une application préférée de l'invention, ce dispositif est un spectromètre d'émission optique qui comporte 25 effectivement une telle fente.
La taille des miroirs est fonction de la puissance et de la taille de la source lumineuse, de la distance entre cette dernière et les miroirs et de la distance entre ces derniers et le dispositif de 30 détection ou, plus précisément, la fente de ce dispositif. Les premier et deuxième miroirs sont focalisants, ce qui permet d'amplifier les flux lumineux. De plus, l'utilisation des premier et 5 deuxième miroirs, au lieu de lentilles, résout les
problèmes d'absorption de lumière mentionnés plus haut.
Les problèmes d'aberration chromatique
sont, quant à eux, résolus grâce à l'utilisation de miroirs, qui sont, par nature, dépourvus d'effets 10 chromatiques.
En tant que premier miroir, on utilise de préférence un miroir sphérique, parabolique ou ellipsodal. Il en est de même pour le deuxième miroir.
Lorsque les deux miroirs ont le même axe 15 et que leurs foyers, ou points de focalisation, respectifs sont placés sur ce même axe, constituant l'axe optique du système, le premier miroir peut être percé d'un trou pour permettre le passage de la lumière provenant du deuxième miroir vers le dispositif de 20 détection de lumière (cas des exemples des figures 6, 7
et 10).
Dans le cas o les deux miroirs sont décalés l'un par rapport à l'autre, pour constituer un montage hors d'axe (" off axis "), il n'est pas 25 nécessaire que le premier miroir soit percé (cas de
l'exemple de la figure 8).
Revenons sur les exemples des figures 6 à 8.
Le système optique 50 conforme à 30 l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 6, est placé entre une source lumineuse 52 et un dispositif de détection de lumière 54 dont la fente
d'entrée a la référence 56.
Le premier miroir 58 du système 50 est concave tandis que le deuxième miroir 60 de ce système 5 est convexe. La lumière 62 émise par la source 52 est captée par le miroir 58 et focalisée par ce dernier vers le miroir 60 qui la focalise à son tour sur la
fente 56.
Dans l'exemple de la figure 6, la taille 10 de la source lumineuse 52 est comparable à celle des miroirs 58 et 60. Cependant, elle pourrait être plus grande. L'axe optique du système 50 a la référence Xl. On voit que le miroir 58 est beaucoup 15 plus grand que le miroir 60, se trouve entre ce dernier et le dispositif 54 et comporte un perçage 64 permettant le passage de la lumière que le miroir 60
focalise sur la fente 56.
De plus, les miroirs 58 et 60 sont de 20 type par exemple sphérique, ont le même axe qui est confondu avec l'axe Xi et leurs foyers respectifs Fl et F2 sont sur cet axe X1. Les distances focales des miroirs 58 et 60 sont respectivement notées dl et d2, avec dl supérieure à d2. Les foyers Fl et F2 sont 25 distincts dans l'exemple de la figure 6 mais pourraient
être confondus dans d'autres exemples.
Le système optique 66 conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 7, est placé entre une source lumineuse 68 et un 30 dispositif de détection de lumière 70 dont la fente
d'entrée a la référence 72.
Le premier miroir 74 du système 66 est concave tandis que le deuxième miroir 76 de ce système est convexe. La lumière 78 émise par la source 68 est captée par le miroir 74 et focalisée par ce dernier vers le miroir 76 qui la focalise à son tour sur la
fente 72.
Dans l'exemple de la figure 7, la taille de la source lumineuse 68 est petite par rapport à la taille des miroirs 74 et 76. Elle peut être, par 10 exemple, 16 fois plus petite.
L'axe optique du système 66 a la référence X2. On voit que le miroir 74 est beaucoup plus grand que le miroir 76, se trouve entre ce dernier et le dispositif 70 et comporte un perçage 80 15 permettant le passage de la lumière que le miroir 76
focalise sur la fente 72.
De plus, les miroirs 74 et 76 sont de type par exemple sphérique, ont le même axe qui est confondu avec l'axe X2 et leurs foyers respectifs F3 et 20 F4 sont sur cet axe X2. Les distances focales des miroirs 74 et 76 sont respectivement notées d3 et d4, avec d3 supérieure à d4. Les foyers F3 et F4 sont distincts dans l'exemple de la figure 7 mais pourraient
être confondus dans d'autres exemples.
Le système optique 80 conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 8, est placé entre une source lumineuse 82 et un dispositif de détection de lumière 84 dont la fente
d'entrée a la référence 86.
Le premier miroir 88 du système 80 est concave tandis que le deuxième miroir 90 de ce système est convexe. La lumière 92 émise par la source 82 est captée par le miroir 88 et focalisée par ce dernier vers le miroir 90 qui la focalise à son tour sur la
fente 86.
On voit que le miroir 88 est beaucoup plus grand que le miroir 90. Les deux miroirs 88 et 90 sont décalés l'un par rapport à l'autre et hors d'axe ("off axis ") par rapport à l'axe optique. De plus, les miroirs 74 et 76 sont de type par exemple sphérique et 10 leurs foyers respectifs sont confondus en un même point F. Les distances focales des miroirs 74 et 76 sont respectivement notées d5 et d6, avec d5 supérieure à d6. Ainsi toute lumière polychromatique émise 15 par l'une quelconque des sources 52, 68 et 82 est-elle focalisée sur la fente d'entrée du dispositif de
détection de lumière correspondant.
On donne maintenant, à titre purement indicatif et nullement limitatif, un exemple 20 d'application de l'invention: on considère le cas de
la spectrométrie d'émission optique à décharge luminescente, appliquée à l'analyse spectrométrique de raies d'émission, par exemple les raies d'émission du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote, 25 qui sont situées entre 120nm et 160nm.
Les exemples donnés plus haut (figures 6 à 8) peuvent s'appliquer au cas o le système optique est utilisé pour optimiser la collecte de la lumière issue d'une cellule, ou lampe, à décharge luminescente 30 (constituant la source lumineuse) en direction d'un spectromètre optique dispersif en longueurs d'ondes
(constituant le système de détection).
Ce type de source lumineuse émet une lumière polychromatique dont les rayonnements, après 5 avoir pénétré dans le système de détection, sont
dispersés en fonction de leurs longueurs d'ondes.
On se reportera à la figure 9 o l'on voit une lampe à décharge luminescente 94, un spectromètre d'émission optique 96, qui est dipersif en longueur 10 d'onde, et un système 98 de collecte de lumière à miroirs, conformément à l'invention. Le trajet suivi par la lumière dans l'ensemble 94-96-98 de la figure 9
a la référence 100.
L'utilisation de miroirs permet d'amplifier 15 les flux lumineux et de résoudre notamment les problèmes d'absorption et d'aberration chromatique mentionnés précédemment. L'ensemble 94-96-98 de la figure 9 peut être utilisé pour les lumières de longueurs d'onde respectives 121,567nm, 130, 217nm, 20 149,262nm et 156,144nm, respectivement émises par les éléments hydrogène, oxygène, azote et carbone lors de leur désexcitation radiative au sein de la cellule à
décharge luminescente.
Des variantes de réalisation d'un système 25 conforme à l'invention sont schématiquement illustrées
par la figure 9: le système optique 98 peut traiter, en plus de la lumière issue de la source 94, la lumière qui est issue d'une autre source lumineuse 102 et à laquelle on impose le même trajet 100 grâce à un miroir 30 semi-transparent 104 adapté aux lumières considérées.
En outre, on peut traiter la ou les lumières issues du système optique 98 par un
spectromètre 106, en plus du spectromètre 96.
On prévoit alors un miroir semi-transparent 5 approprié 108 pour envoyer la ou les lumières issues du système 98 sur la fente 110 du spectromètre 106.
L'utilisation d'un système de collecte de lumière conforme à l'invention permet - de maximiser le flux lumineux transmis, 10 de la source lumineuse vers le système de détection, par ce système de collecte de lumière (amplification), - de minimiser l'absorption des rayonnements lumineux par les éléments optiques, et - de focaliser tous les rayonnements de 15 longueurs d'ondes différentes en un même point (achromatisme). Le système objet de l'invention est
susceptible de permettre des gains considérables en termes de flux lumineux transmis et collectés et en 20 termes de domaines spectraux observables simultanément.
Il peut être utilisé avec tous les
dispositifs de détection de lumière connus.
Il n'est pas limité à une utilisation dans
le domaine ultraviolet des rayonnements lumineux.
De plus, il n'est pas limité à une utilisation avec une lampe à décharge luminescente mais
peut être utilisé avec toute source lumineuse.
Ce système n'est pas limité à un nombre de
miroirs égal à deux (voir la description de la figure 30 10).
En outre, il n'est pas limité à l'utilisation de miroirs de forme sphérique,
parabolique ou ellipsodale.
Il n'est pas non plus limité à l'analyse 5 spectrométrique des éléments C, H, O et N: il s'applique aussi à l'analyse spectrométrique de tout
élément chimique.
La figure 10 est une variante de réalisation de la figure 6, dans laquelle on utilise, 10 en plus des miroirs 58 et 60, un autre miroir 112 permettant de réfléchir la lumière issue du système 50
vers la fente 56 du dispositif 54.
Un tel agencement est par exemple
utilisable lorsque ce dispositif ne peut être placé en 15 alignement avec la source 52.
Claims (10)
1. Système optique de collecte de lumière, ce système (50, 66, 80) étant destiné à collecter la 5 lumière émise par au moins une source lumineuse (52, 68, 82, 94, 102) et à focaliser la lumière collectée sur au moins un dispositif de détection de lumière (54, 70, 84, 96, 106), ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux miroirs, à savoir des 10 premier et deuxième miroirs, le premier miroir (58, 74, 88) étant apte à collecter la lumière émise par la source lumineuse et à focaliser la lumière collectée sur le deuxième miroir, ce deuxième miroir (60, 76, 90) étant apte à focaliser la lumière qu'il reçoit du 15 premier miroir sur le dispositif de détection de lumière, ce système étant ainsi amplificateur,
achromatique et d'absorption réduite.
2. Système selon la revendication 1, dans 20 lequel les premier et deuxième miroirs (58, 60; 74, 76) ont le même axe (Xl; X2), ce même axe constituant l'axe optique du système, et les foyers respectifs (Fl, F2; F3, F4) des premier et deuxième miroirs sont situés sur
cet axe optique.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel les foyers respectifs (Fl, F2; F3, F4) des
premier et deuxième miroirs sont confondus.
4. Système selon la revendication 2, dans lequel les foyers respectifs (Fl, F2; F3, F4) des
premier et deuxième miroirs sont distincts.
5. Système selon l'une quelconque des
revendications 2 à 4, dans lequel le premier miroir comporte un perçage central (64, 80) qui est apte à laisser passer la lumière focalisée par le deuxième
miroir vers le dispositif de détection de lumière.
6. Système selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième miroirs (88, 90) sont décalés l'un par rapport à l'autre, au moins l'un des premier et deuxième miroirs étant hors d'axe. 15
7. Système selon l'une quelconque des
revendications 1 à 6, dans lequel chacun des premier et deuxième miroirs (58, 74, 88; 60, 76, 90) est choisi parmi les miroirs sphériques, les miroirs paraboliques 20 et les miroirs ellipsodaux.
8. Système selon l'une quelconque des
revendications 1 à 7, dans lequel chacun des premier et deuxième miroirs (58, 74, 88; 60, 76, 90) est recouvert 25 d'un dépôt métallique ou chimique.
9. Système selon l'une quelconque des
revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de détection de lumière comprend une fente d'entrée (56, 30 72, 86, 110) et le deuxième miroir est prévu pour
focaliser la lumière qu'il reçoit du premier miroir sur
cette fente d'entrée.
10. Système selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de
détection de lumière est un dispositif d'analyse spectrométrique optique (96) comprenant une fente d'entrée et le deuxième miroir est prévu pour focaliser la lumière qu'il reçoit du premier miroir sur 10 cette fente d'entrée.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0212467A FR2845487B1 (fr) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique |
| CA002501441A CA2501441A1 (fr) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | Systeme de collecte de lumiere, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique |
| EP03807876A EP1549987A1 (fr) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | Systeme de collecte de lumiere , achromatique et d absorptio n reduite, particulierement adapte a l analyse spectrometriq ue optique |
| AU2003299446A AU2003299446B2 (en) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | Achromatic and absorption reducing light collecting system, particularly adapted to optical spectrometric analysis |
| PCT/FR2003/002947 WO2004034119A1 (fr) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | Systeme de collecte de lumiere , achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique |
| US10/530,608 US7492454B2 (en) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | Achromatic and absorption reducing light collecting system, particularly adapted to optical spectrometric analysis |
| CNB2003801011126A CN100342260C (zh) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | 光收集系统 |
| JP2004542562A JP2006502399A (ja) | 2002-10-08 | 2003-10-07 | 色収差無発生型且つ吸収低減型の光収集システムで、特に光学的分光分析に適応させたシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0212467A FR2845487B1 (fr) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2845487A1 true FR2845487A1 (fr) | 2004-04-09 |
| FR2845487B1 FR2845487B1 (fr) | 2005-06-10 |
Family
ID=32011494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0212467A Expired - Fee Related FR2845487B1 (fr) | 2002-10-08 | 2002-10-08 | Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7492454B2 (fr) |
| EP (1) | EP1549987A1 (fr) |
| JP (1) | JP2006502399A (fr) |
| CN (1) | CN100342260C (fr) |
| AU (1) | AU2003299446B2 (fr) |
| CA (1) | CA2501441A1 (fr) |
| FR (1) | FR2845487B1 (fr) |
| WO (1) | WO2004034119A1 (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101229021B1 (ko) * | 2006-06-20 | 2013-02-01 | 엘지디스플레이 주식회사 | 확대된 영상을 표시하는 영상표시장치 및 이를 이용한 영상표시방법 |
| CN102680120B (zh) * | 2012-05-24 | 2014-10-22 | 哈尔滨工业大学 | 极紫外光刻光源Xe10+离子状态的检测系统 |
| US9304287B2 (en) * | 2012-12-18 | 2016-04-05 | Suncentral, Inc. | Light concentrating apparatus |
| KR102167221B1 (ko) | 2017-02-10 | 2020-10-19 | 주식회사 엘지화학 | 비대칭 투과필름 |
| CN110107857B (zh) * | 2019-06-04 | 2024-04-12 | 华域视觉科技(上海)有限公司 | 近光iii区照明模组、车辆前照灯及车辆 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB941813A (en) * | 1960-09-15 | 1963-11-13 | Llewellyn Ernest Hunt | Improved means for concentrating solar energy |
| US3460892A (en) * | 1966-05-27 | 1969-08-12 | Warner Swasey Co | Rapid scan spectrometer that sweeps corner mirrors through the spectrum |
| US3641350A (en) * | 1970-09-08 | 1972-02-08 | Us Navy | Infrared analyzer for indicating the scintillation spectrum, shimmer and modulation transfer function of the radiation path |
| US4988858A (en) * | 1986-11-12 | 1991-01-29 | The Boeing Company | Catoptric multispectral band imaging and detecting device |
| EP0780669A1 (fr) * | 1995-12-21 | 1997-06-25 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Télescope avec grand champ de vision |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2218270A (en) * | 1935-11-25 | 1940-10-15 | Homer C Snook | Microscopy |
| US3540825A (en) | 1968-01-18 | 1970-11-17 | Mcpherson Instr Corp | Double beam spectrometer readout system |
| GB1421897A (en) * | 1973-05-24 | 1976-01-21 | Bruker Physik Ag | Spectrometers |
| US3983385A (en) * | 1974-08-23 | 1976-09-28 | Union Carbide Corporation | Method and apparatus for operating a mercury vapor lamp |
| US4205902A (en) * | 1978-10-12 | 1980-06-03 | The Perkin-Elmer Corporation | Laser beam expander |
| JPH0746598B2 (ja) * | 1986-05-29 | 1995-05-17 | 東芝ライテック株式会社 | 蛍光ランプ |
| JPH02165042A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-26 | Shimadzu Corp | Ｘ線分析装置 |
| JPH0776745B2 (ja) * | 1989-11-03 | 1995-08-16 | 株式会社堀場製作所 | 顕微分光測定装置 |
| US5107526A (en) | 1990-10-31 | 1992-04-21 | The United State Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Water window imaging x-ray microscope |
| US5452085A (en) * | 1993-01-27 | 1995-09-19 | Acton Research Corporation | Spectrographic astigmatism correction system |
| DE4434814A1 (de) | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Microparts Gmbh | Infrarotspektrometrischer Sensor für Gase |
| JPH09250966A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Nikon Corp | 反射率測定装置 |
| US5867329A (en) * | 1996-05-31 | 1999-02-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multiple-pass reflection filter |
| CN1091255C (zh) * | 1996-12-21 | 2002-09-18 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 实时高温红外光谱光学泵浦采集系统 |
| JP2000081371A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-21 | Nec Corp | 薄膜分子配向評価方法、評価装置及び記録媒体 |
| JP2001221687A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-17 | Shimadzu Corp | 分光光度計 |
| DE10063376A1 (de) * | 2000-12-19 | 2002-06-20 | Philips Corp Intellectual Pty | Hochdruckentladungslampe |
-
2002
- 2002-10-08 FR FR0212467A patent/FR2845487B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-07 CA CA002501441A patent/CA2501441A1/fr not_active Abandoned
- 2003-10-07 CN CNB2003801011126A patent/CN100342260C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-07 US US10/530,608 patent/US7492454B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-07 AU AU2003299446A patent/AU2003299446B2/en not_active Ceased
- 2003-10-07 EP EP03807876A patent/EP1549987A1/fr not_active Withdrawn
- 2003-10-07 WO PCT/FR2003/002947 patent/WO2004034119A1/fr not_active Application Discontinuation
- 2003-10-07 JP JP2004542562A patent/JP2006502399A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB941813A (en) * | 1960-09-15 | 1963-11-13 | Llewellyn Ernest Hunt | Improved means for concentrating solar energy |
| US3460892A (en) * | 1966-05-27 | 1969-08-12 | Warner Swasey Co | Rapid scan spectrometer that sweeps corner mirrors through the spectrum |
| US3641350A (en) * | 1970-09-08 | 1972-02-08 | Us Navy | Infrared analyzer for indicating the scintillation spectrum, shimmer and modulation transfer function of the radiation path |
| US4988858A (en) * | 1986-11-12 | 1991-01-29 | The Boeing Company | Catoptric multispectral band imaging and detecting device |
| EP0780669A1 (fr) * | 1995-12-21 | 1997-06-25 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Télescope avec grand champ de vision |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20060109571A1 (en) | 2006-05-25 |
| CN1703644A (zh) | 2005-11-30 |
| CN100342260C (zh) | 2007-10-10 |
| CA2501441A1 (fr) | 2004-04-22 |
| FR2845487B1 (fr) | 2005-06-10 |
| EP1549987A1 (fr) | 2005-07-06 |
| US7492454B2 (en) | 2009-02-17 |
| WO2004034119A1 (fr) | 2004-04-22 |
| AU2003299446A1 (en) | 2004-05-04 |
| AU2003299446B2 (en) | 2009-09-17 |
| JP2006502399A (ja) | 2006-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR2908888A1 (fr) | Dispositif pour la detection exaltee de l'emission d'une particule cible | |
| EP0021887B1 (fr) | Dispositif optoélectrique de détection, notamment de rayonnement laser | |
| EP3198625B1 (fr) | Dispositif d'acquisition d'images bimode a photocathode | |
| FR2749388A1 (fr) | Appareil de mesure des caracteristiques photometriques et colorimetriques d'un objet | |
| FR2845487A1 (fr) | Systeme de collecte de lumiere, amplificateur, achromatique et d'absorption reduite, particulierement adapte a l'analyse spectrometrique optique | |
| FR2941529A1 (fr) | Unite d'excitation lumineuse d'un echantillon et de collection de la lumiere emise par ledit echantillon excite | |
| EP0353138A1 (fr) | Dispositif optique multispectral à miroirs | |
| FR3084158A1 (fr) | Methode et dispositif de caracterisation de filtres optiques | |
| EP3685226B1 (fr) | Imageur infrarouge | |
| FR2653879A1 (fr) | Spectrographe a reseau de diffraction convexe. | |
| EP2952951A1 (fr) | Système de détection | |
| FR3013118A1 (fr) | Spectrophotometre hyperspectral large bande pour analyser un objet dans le domaine fluorescent | |
| EP1079215B1 (fr) | Instrument de spectrométrie infrarouge à haute résolution | |
| EP1376101A1 (fr) | Dispositif de mesure de caractéristiques photométriques d'un matériau | |
| WO2004005897A1 (fr) | Procede et dispositif permettant de mesurer un flux lumineux retrodiffuse par un milieu disperse, non perturbe par les reflexions aux interfaces | |
| FR3054893A1 (fr) | Dispositif de filtrage destine a detecter, dans un signal optique, au moins une longueur d'onde emise par un laser et une bande de longueurs d'ondes infrarouges | |
| FR3059156B1 (fr) | Module de detection optique | |
| FR2851054A1 (fr) | Telescope optique de grand champ et en particulier pour l'observation astronomique a partir d'un satellite | |
| EP0614103B1 (fr) | Lunette à miroirs oscillants pour la vision infrarouge | |
| WO2015082514A1 (fr) | Systeme d'imagerie ir refroidi a filtre virtuellement froid | |
| WO2020084264A1 (fr) | Composant optique a filtre | |
| FR3113741A1 (fr) | systeme optique de focalisation et de collection | |
| EP2708862A1 (fr) | Instrument d'optique à analyseur de front d'onde | |
| FR2940472A1 (fr) | Couplage optique entre un collecteur optique de telescope et un recepteur | |
| FR2919720A1 (fr) | Dispositif de spectroscopie laser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20120629 |