FR3070204A1

FR3070204A1 - Procede et dispositif d'analyse d'un objet

Info

Publication number: FR3070204A1
Application number: FR1757720A
Authority: FR
Inventors: Ingo Ramsteiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2017-08-17
Publication date: 2019-02-22

Abstract

Procédé (100) d'analyse d'un objet (1000) en exploitant (5) deux mesure séparée (101), consistant à irradier (2) l'objet (1000) et faire une mesure spectrométrique (3). Pour l'analyse consistant à effectuer deux mesures séparées (101), le rayonnement de l'objet est celui d'un point de mesure (1001) choisi de manière fixe sur l'objet (1000) pour toutes les mesures séparées (101). On irradie (2) de l'objet (1000) pour une première mesure séparée (101) en un premier point d'éclairage (1002') de l'objet (1000) et pour la seconde mesure séparée (101) de façon que le rayonnement parcoure des trajets différents dans l'objet (1000).

Description

Domaine de l‘invention

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif d’analyse d’un objet en tenant compte de l’exploitation.

Etat de la technique

Le document DE 102006048271 B3 décrit un procédé d’analyse quantitative de produits pharmaceutiques. Le procédé se caractérise en ce qu’on irradie le produit pharmaceutique avec un rayonnement électromagnétique et on mesure le rayonnement sortant du produit, en résolvant selon la longueur d’onde et l’emplacement mais non de manière explicite en fonction du temps pour déterminer la concentration des composants, par exemple les matières actives du produit pharmaceutique. La source lumineuse émet en continu la lumière en un point de l’échantillon. On mesure le rayonnement sortant de différents points de l’échantillon qui sont à des distances différentes du point d’incidence. Cela permet de mesurer les composants de rayonnement qui ont parcouru des trajets différents à l’intérieur de l’échantillon. A partir de ces mesures et en utilisant des modèles mathématiques du déploiement du rayonnement électromagnétique dans le produit pharmaceutique, on détermine le coefficient de distribution de dispersion effectif (encore appelé coefficient de dispersion réduit) et le coefficient d’absorption en fonction de la longueur d’onde. La connaissance du coefficient d’absorption (coefficient absolu) permet de déterminer la concentration absolue des composants, par exemple des matières actives du produit pharmaceutique.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour objet un procédé d’analyse d’un objet en tenant compte de l’exploitation d’au moins une mesure séparée, cette mesure séparée consistant à :

irradier un objet avec un rayonnement électromagnétique, faire une mesure spectrométrique du rayonnement provenant de l’objet, ce procédé étant caractérisé en ce que pour l’analyse de l’objet, on effectue au moins deux mesures séparées selon lesquelles :

* le rayonnement venant de l’objet est un rayonnement d’un point de mesure venant d’un point de mesure de l’objet, le point de mesure étant choisi de manière fixe sur l’objet pour toutes les mesures séparées, * l’irradiation de l’objet avec le rayonnement électromagnétique pour une première mesure séparée est faite en un premier point d’éclairage de l’objet et l’irradiation de l’objet avec le rayonnement électromagnétique pour la seconde mesure séparée est faite en un second point d’éclairage de l’objet, le premier point d’éclairage et le second point d’éclairage étant distants l’un de l’autre de façon que le rayonnement électromagnétique pour la première mesure séparée et pour la seconde mesure séparée parcoure des trajets différents dans l’objet, et on exploite au moins les deux mesures séparées en tenant compte des trajets différents.

En d’autres termes, pour mesurer le rayonnement provenant d’un objet, la source lumineuse émet un rayonnement électromagnétique sur l’objet à examiner. Une unité de détection reçoit le rayonnement de l’objet et analyse la composition spectrale de cette lumière. A partir de la différence entre le rayonnement incident et le rayonnement venant de l’objet, on détermine le comportement d’absorption de l’objet. Ce comportement d’absorption peut servir à déterminer la composition chimique ou une caractéristique physique de l’objet. L’unité de détection comporte au moins un détecteur sensible au rayonnement à examiner. En variante, l’unité de détection comporte un spectromètre. On peut pour cela utiliser de nombreuses formes de réalisation de spectromètres.

De même, on peut utiliser différentes sources lumineuses telles que par exemple un laser, des photodiodes, des lampes halogènes ou des lampes à incandescence. Souvent, les sources lumineuses comportent également des éléments optiques tels que des lentilles pour regrouper le faisceau ainsi que des réflecteurs.

Une première partie du rayonnement arrivant sur l’objet peut être réfléchie par la surface de l’objet alors que la seconde partie du rayonnement arrivant sur l’objet pénètre le volume de l’objet et après plusieurs dispersions à l’intérieur de l’objet, il ressort de la surface de l’objet. Pour l’analyse de la seconde partie du rayonnement, notamment la seconde partie du rayonnement dispersée dans le volume est intéressante. Le spectre du rayonnement dispersé dans l’objet dépend de manière pratique du coefficient d’absorption μ_Η(λ) fonction de la longueur d’ondes et du coefficient de dispersion μ_β(λ) dépendant également de la longueur d’ondes. Ces coefficients dépendent de la matière de l’objet.

Pour l’utilisation en liaison avec l’unité de détection pour analyser des objets et leur composition, on utilise souvent des sources lumineuses ayant un rayonnement dans la plage du proche infrarouge (600 nm - 2500 nm). Les systèmes décrits ci-dessus comportent au moins une source lumineuse et au moins une unité de détection que l’on utilise par exemple pour les contrôles de qualité. De tels systèmes sont également de plus en plus intéressants pour le domaine de la consommation.

Un avantage de l’invention est que le rayonnement réfléchi à la surface de l’objet et le rayonnement renvoyé à partir du volume de l’objet sont considérés séparément et permettent de déterminer les influences respectives du coefficient d’absorption μ_Η(λ) dépendant de la longueur d’onde et du coefficient de dispersion μ_β(λ) dépendant de la longueur d’onde et cela de façon séparée.

Par exemple à titre d’exemple, le coefficient de dispersion μ_β(λ) de deux objets ou échantillons chimiquement identiques, par exemple des échantillons de poudre ayant le même coefficient d’absorption μ_&(λ), peut varier fortement selon la distribution de la taille des grains et le degré de compactage de l’échantillon de poudre. Bien que les échantillons de poudre soient chimiquement identiques, ils ont des propriétés de structure telles que la taille des grains et le degré de compactage en plus des caractéristiques chimiques de l’échantillon de poudre qui ont une influence sur le spectre. L’invention permet de distinguer de tels effets dans l’analyse de l’échantillon. C’est ainsi que par exemple, les informations concernant la composition chimique de l’objet peuvent être séparées des informations concernant les propriétés de structure c'est-à-dire les caractéristiques physiques de l’objet et elles permettent ainsi une analyse séparée.

Le procédé d’analyse d’un objet selon l’invention permet de réaliser cela. En effet et comme déjà indiqué, le procédé d’analyse consiste à effectuer des mesures séparées. Chaque mesure séparée consiste à irradier l’objet avec un rayonnement électromagnétique et à effectuer une mesure spectromécanique du rayonnement venant de l’objet. Le procédé se caractérise en ce que pour l’analyse de l’objet, on effectue au moins deux mesures séparées, le rayonnement venant de l’objet étant un rayonnement de point de mesure qui vient d’un point de mesure de l’objet. Le point de mesure est choisi fixe sur l’objet pour toutes les mesures séparées. L’irradiation de l’objet avec le rayonnement électromagnétique pour la première mesure séparée se fait en un premier point d’éclairage de l’objet et l’irradiation de l’objet avec le rayonnement électromagnétique pour le second point de mesure séparé se fait en un second point d’éclairage de l’objet ; le premier point d’éclairage et le second point d’éclairage sont distants l’un de l’autre de sorte que le rayonnement électromagnétique pour la première mesure séparée et la seconde mesure séparée parcourt des trajets différents dans l’objet. L’exploitation d’au moins deux mesures séparées se fait en tenant compte des trajets différents. L’avantage de cette solution réside dans la mise en oeuvre technique réduite utilisant des étapes de procédé simples et permettant d’obtenir des résultats d’analyse très fiables.

Selon un développement, l’irradiation de l’objet avec le rayonnement électromagnétique se fait à l’aide d’une unité d’éclairage et la mesure spectrométrique du rayonnement du point de mesure se fait avec une unité de détection, et * on règle une première distance entre l’unité d’éclairage et l’objet et une seconde distance entre l’unité de détection et l’objet.

Cela permet d’accorder la première distance et la seconde distance sur les éléments optiques de l’unité de détection et/ou de l’unité d’éclairage. Cela garantit avantageusement que l’unité de détection détecte le rayonnement du point de mesure venant de l’objet et que la lumière dirigée sur l’échantillon éclaire un point d’éclairage très limité et en ce que la distance entre le point d’éclairage et le point de mesure sur l’objet est bien définie.

Selon un autre développement, on effectue une mesure d’écartement optique. Cette solution a l’avantage de pouvoir mesurer le premier écartement et le second écartement. On peut ainsi détecter un positionnement erroné du dispositif ce qui a l’avantage que grâce à d’autres caractéristiques du dispositif, on évite de faire et d’exploiter des mesures avec des hypothèses fausses concernant les distances.

Si l’on détermine un écartement mesuré par mesure d’écartement, qui est différente de la distance prédéfinie, selon un développement, on peut adapter les éléments optiques de l’unité d’éclairage et/ou de l’unité de détection. Cela garantit avantageusement que l’unité de détection détecte le rayonnement venant du point de mesure de sorte que la lumière dirigée vers l’échantillon éclaire un point d’éclairage très limité et en ce que les distances entre le point de mesure et le point d’éclairage sur l’objet sont bien définies bien que la distance prédéfinie ne soit pas respectée. L’erreur de distance est compensée par l’adaptation des éléments optiques. Si l’on détermine une distance mesurée par la mesure télémétrique qui est différente de la distance prédéfinie, l’utilisateur peut en faire la correction.

L’invention a également pour objet un dispositif d’analyse pour la mise en œuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. Ce dispositif a l’avantage d’être une structure compacte, économique et simple à utiliser tout en étant fiable et donnant de meilleurs résultats d’analyse. D’autres avantages du dispositif sont également ceux liés au procédé.

Si l’on détermine que l’écartement mesuré est égal à la distance prédéfinie, selon un autre développement, on peut également émettre un signal de confirmation à destination de l’utilisateur ou ne déclencher la mesure spectrométrique proprement dite, seulement automatiquement à ce moment.

Selon un développement, le dispositif d’analyse comporte une unité d’éclairage pour irradier un objet. L’unité d’éclairage comporte au moins une source lumineuse et une installation de déflection de rayonnement, réglable, qui dirige le rayonnement venant d’au moins une source lumineuse vers différents points d’éclairage de l’objet. Le dispositif d’analyse comporte une unité de détection pour détecter le rayonnement du point de mesure. Le rayonnement du point de mesure est un rayonnement électromagnétique émis par le point de mesure de l’objet. Le dispositif d’analyse comporte également une unité d’exploitation pour exploiter au moins deux mesures séparées en tenant compte des trajets différents parcourus par le rayonnement dans l’objet. L’avantage de cette solution est que pour régler les différents points d’éclairage, il suffit de régler l’unité de déflection du rayonnement. Il n’est pas nécessaire de bouger l’ensemble de l’unité d’éclairage pour régler les différents points d’éclairage. De plus, cela facilite l’utilisation et la manoeuvre du dispositif d’analyse par l’utilisateur.

L’installation de déflection du rayonnement ou qui comporte selon une forme de réalisation, un miroir micromécanique relié à une unité de commande de miroir, permet de régler automatiquement les différents points d’éclairage.

Selon une forme de réalisation, l’unité de détection comporte un spectromètre miniature, permettant notamment d’utiliser une source lumineuse à bande large avec une disposition efficace et compacte.

En variante ou en complément, l’unité de détection a une première unité optique pour conduire sélectivement le rayonnement de point de mesure dans l’unité de détection. L’avantage est qu'ainsi pour chaque mesure séparée, seulement le rayonnement du point de mesure fixe, sélectionné, arrive dans l’unité de détection de sorte que la mesure n’est pas faussée par le rayonnement venant des autres points de l’objet.

Selon une forme de réalisation, le dispositif d’analyse a un dispositif d’écartement ayant une première et une seconde extrémité. Par la première extrémité le dispositif d’écartement est fixé au dispositif d’analyse de sorte qu’en mettant en place perpendiculairement la seconde extrémité sur l’objet, on règle la distance prédéfinie entre l’objet et le dispositif d’analyse. Un avantage est qu’ainsi toutes les mesures de distance entre le dispositif d’analyse et l’objet sont constantes, ce qui réduit ou évite toute erreur de mesure par modification de la distance.

De plus, on a ainsi un dispositif de correction très simple et d’une utilisation facile pour le dispositif d’analyse.

En variante ou en complément, le dispositif d’analyse a un dispositif de mesure d’écartement, optique pour mesurer la distance entre le dispositif d’analyse et l’objet. De façon avantageuse, pour toutes les mesures de distance ou d’écartement entre le dispositif d’analyse et l’objet, on peut vérifier et déceler un défaut de mesure par variation de la distance et diminuer ou éviter ainsi les erreurs de mesure liées à une variation de distance, en ce que l’utilisateur reçoit par un mécanisme de réaction, un signal acoustique ou un affichage sur le dispositif d’affichage, des indications pour corriger la distance. Un autre avantage est que la connaissance de la distance peut être prise en compte pour les différentes mesures séparées pour l’exploitation des mesures séparées.

Selon une forme de réalisation, le dispositif d’analyse a une unité de réaction qui commande l’adaptation des éléments optiques de l’installation d’éclairage et/ou de l’unité de détection si la distance mesurée ne correspond pas à la distance prédéfinie. Ainsi, le dispositif d’analyse compense automatiquement toute distance mal réglée. Un avantage est de permettre ainsi même des mesures à une distance constante. De plus, on peut avantageusement analyser des objets qui ne sont pas accessibles à l’utilisateur ou ne le sont que difficilement. Il s’agit par exemple d’objets que l’utilisateur ne peut approcher suffisamment pour régler la distance prédéfinie. Cela améliore la facilité d’utilisation.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un procédé et d’un dispositif d’analyse d’un objet, représentés dans les dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 montre le diagramme d’un procédé d’analyse d’un objet, la figure 2 montre le diagramme d’un développement du procédé d’analyse d’un objet, la figure 3 montre un diagramme pour établir une distance dans le cadre du procédé d’analyse d’un objet, la figure 4 montre un exemple de réalisation d’un dispositif d’analyse, et la figure 5 montre un autre exemple de réalisation d’un dispositif d’analyse.

Description de modes de réalisation

La figure 1 montre un diagramme d’un procédé 100 d’analyse d’un objet 1000 que l’on veut examiner par le procédé 100 est par exemple un corps solide, un liquide, un mélange gazeux ou un mélange des éléments ci-dessus. L’objet 1000 peut en outre être formé de plusieurs parties. C’est ainsi que l’objet 1000 se compose par exemple de plusieurs corps solides. De manière générale, pour effectuer une mesure spectrométrique 3, on irradie l’objet 1000 à examiner avec un rayonnement électromagnétique. Le rayonnement issu de l’objet peut être par exemple un rayonnement émis, transmis, réfléchi ou réémis par l’objet 1000. On détecte le rayonnement venant de l’objet. On peut faire ainsi une mesure sélective de longueur d’onde. Cela signifie que l’on détecte par exemple l’intensité du rayonnement venant de l’objet, par longueur d’onde et par intervalle choisi entre les longueurs d’onde, c'est-à-dire la composition spectrale de l’objet 1000. On peut analyser la mesure 3 comme cela sera décrit. Par l’exploitation 5 de la composition spectrale détectée du rayonnement 1000’ venant de l’objet par comparaison avec le rayonnement 1000” avec lequel on a irradié l’objet 1000, on peut tirer des conclusions quant au pouvoir absorbant de l’objet 1000. A partir du comportement absorbant de l’objet 1000, on peut obtenir des informations concernant la composition chimique et/ou des caractéristiques physiques de l’objet 1000.

La figure 1 montre un exemple de réalisation du procédé 100 d’analyse d’un objet 1000. Dans la première partie 100’ du procédé, on sélectionne 1 un point de mesure 1001. Un point de mesure 1001 désigne un endroit ou une zone de l’objet 1000 que l’on veut examiner. En particulier, le point de mesure 1001 caractérise le point ou la zone sélectionné, à la surface 1003 de l’objet. Le point de mesure 1001 doit de préférence correspondre à une zone aussi petite que possible de la surface 1003 de l’objet. On détecte le rayonnement venant du point de mesure 1001, c'est-à-dire le rayonnement du point de mesure 1000’.

Dans la seconde partie 100” du procédé, on effectue au moins deux mesures séparées 101 qui correspondent chaque fois à une irradiation 2 de l’objet 1000 avec un rayonnement électromagnétique et la mesure spectrométrique 3 venant du point de mesure 1001 et de l’exploitation

5. Pour la première mesure séparée 101, on irradie 2 l’objet 1000 en un premier point d’éclairement 1002’. Un point d’éclairement 1002’, 1002” désigne un endroit ou une zone de l’objet 1000 où arrive un rayonnement ; le rayonnement est par exemple émis par une unité d’éclairage 202. Le point d’éclairage 1002’, 1002” doit être un point limité aussi étroitement que possible de l’objet 1000. Une première partie du rayonnement est réfléchie directement à la surface 1003 de l’objet. Cette première partie n’est pas représentée aux figures. Au premier point d’éclairage 1002’, l’objet reçoit une seconde partie du rayonnement 1000” venant de l’unité d’éclairage 202. On disperse plusieurs fois le rayonnement 1000” dans le volume de l’objet. Une partie du rayonnement dispersée sort par le point de mesure 1001 et est détectée par une mesure spectrométrique 3.

Le rayonnement a parcouru entre le premier point d’éclairage 1002’ et le point de mesure 1001, un premier trajet. Le trajet est caractérisé par la distance séparant le premier point d’éclairage 1002’ au point de mesure 1001. Dans une autre étape, on règle 4 un second point d’éclairage 1002” différent du premier. Cela signifie que le premier point d’éclairage 1002’ et le second point d’éclairage 1002” sont écartés l’un de l’autre. Par une seconde mesure séparée, on irradie 2 l’objet 1000 au second point d’éclairage 1002”. La première partie du rayonnement est réfléchie directement à la surface 1003 de l’objet (cela n’est pas représenté aux figures 1 à 5). Au moins une seconde partie du rayonnement 1000” arrivant de l’unité d’éclairage 202 arrive dans l’objet 1000 au second point d’éclairage 1002”. Le rayonnement 1000” est dispersé plusieurs fois dans le volume de l’objet 1000. Une partie du rayonnement dispersée dans ce volume sort du point de mesure 1001 et est détectée par une mesure spectrométrique 3. Le rayonnement aura parcouru un second trajet entre le second point d’éclairage 1002” et le point de mesure 1001, ce trajet étant différent du premier trajet car le premier point d’éclairage 1002’ et le second point d’éclairage 1002” sont différents, c'est-à-dire distants l’un de l’autre. Le point de mesure 1001 est fixe, c'est-à-dire qu’il correspond à toutes les mesures séparées 101. Les résultats des mesures spectrométriques 3 des premières mesures séparées 101 et des secondes mesures séparées 101 sont utilisées pour l’exploitation 5 en tenant compte des trajets différents. Les trajets parcourus par le rayonnement dans l’objet 1000 ne sont pas connus mais on connaît la distance entre les points d’éclairage 1002’ et 1002” par rapport au point de mesure 1001 qui caractérise des trajets différents. Cela signifie que l’exploitation 5 se fait en connaissance et en tenant compte des distances entre les points d’éclairage 1002’, 1002” par rapport au point de mesure 1001 et tenant ainsi compte indirectement des trajets différents. A la place de seulement deux mesures séparées 101, on pourrait effectuer d’autres mesures séparées 101 en ce qu’avant chaque mesure séparée 101, on règle 4 le point d’éclairage 1002’, 1002” pour avoir d’autres trajets différents pour les prendre en compte dans l’exploitation 5. Cela augmente la précision et la fiabilité du procédé 100 d’analyse de l’objet 1000.

Pour l’exploitation 5, on utilise les résultats des mesures spectrométriques 3 des différentes mesures séparées 101. La mesure spectrométrique 3 des différentes mesures séparées 101 détecte un premier rayonnement qui a parcouru le premier trajet dans l’objet 1000 ; la mesure spectrométrique 3 de la seconde mesure séparée 101 détecte un second rayonnement qui aura parcouru le second trajet différent du premier. Cela signifie que le premier rayonnement et le second rayonnement dépendent, à cause de leur trajet différent, d’une manière différente du coefficient d’absorption μ_Η(λ) dépendant de la longueur d’onde et du coefficient de dispersion μ_β(λ) dépendant de différentes longueurs d’onde. Des modèles mathématiques de la théorie de transport du rayonnement permettent d’utiliser pour l’exploitation 5 un algorithme pour déterminer séparément l’un de l’autre, le coefficient d’absorption μ_Η(λ) et le coefficient de diffusion μ_β(λ) à partir des rayonnements de points de mesure 1000’ détectés. Pour cela, on a plusieurs possibilités d’une complexité mathématique et physique différente. Dans la suite, on se limitera à un exemple simple, p est la distance entre le point de mesure 1001 et le point d’éclairage 1002’ et R est l’intensité renvoyée du point de mesure 1001. A la fois des objets 1000 à forte diffusion et aussi à forte absorption se traduisent par une chute brusque de la courbe R (p). Comme cela est montré dans le document M. Jâger et al. (Phys. Med. Biol., 58:N211 2013), une matière à dispersion faible, donne une courbe relativement droite et une matière à forte dispersion donne une courbe relativement cintrée. Un algorithme simple permet de déterminer le coefficient de dispersion à partir de la dérivée seconde de l’intensité dispersée en retour après la distance d²R/d²p pour déterminer les coefficients de dispersion. La pente de la courbe (dérivée première de l’intensité renvoyée après la distance dR/dp) dépend des deux coefficients, c'est-à-dire du coefficient d’absorption μ_Η(λ) et du coefficient de dispersion μ_β(λ) mais seulement en tenant compte du coefficient de dispersion g_s déterminé dans la première étape, on pourra également calculer le coefficient d’absorption μ_Γ. Jâger a déterminé des courbes caractéristiques par une simulation selon le procédé Monte-Carlo.

Pour les modèles mathématiques décrivant le développement du rayonnement électromagnétique dans l’objet 1000, on peut utiliser la théorie du transport (par exemple par des solutions numériques telles que le procédé Monte-Carlo) ou des approximations (par exemple la théorie de la dispersion). A partir du coefficient d’absorption μ_&(λ), on peut tirer des conclusions quant à la composition chimique de l’objet 1000, c'est-à-dire déterminer les matières ou mélanges de matières de l’objet 1000. Cette information peut également servir à identifier l’objet en ce que l’on réajuste les résultats de l’analyse concernant la composition chimique de l’objet 1000 par une banque de données qui contient par exemple les compositions chimiques d’objets connus. A partir des coefficients de dispersion, on peut par exemple obtenir des informations concernant la nature physique de l’objet 1000. Si l’objet est un échantillon de poudre, on peut déterminer les composants chimiques de l’échantillon de poudre en utilisant une banque dans laquelle sont enregistrés les spectres des matières connues et de leur mélange. De plus, on peut par exemple obtenir des informations concernant la répartition en tailles des grains de poudre et du degré de compactage de l’échantillon de poudre car le coefficient d’absorption μ_Η(λ) et le coeffi cient de dispersion μ_β(λ) se déterminent indépendamment l’un de l’autre. Cela est notamment utile si diverses charges des mêmes produits ou provenant de fabricants différents conservent la même substance et aboutissent à des structures légèrement différentes.

Le procédé 100 de la figure 1 repose sur un principe de base selon lequel il faut faire plusieurs mesures séparées 101 en ce que l’irradiation 2 est faite avec un rayonnement électromagnétique aux points d’éclairage écartés 1002’, 1002” alors que le point de mesure 1001 reste fixe pour toutes les mesures ; cela signifie que le point ne changera pas entre les différentes mesures séparées. On modifie également la position d’irradiation alors que pour la mesure spectrométrique 3, pour chaque mesure séparée 101, on a détecté seulement le rayonnement qui arrive du point de mesure 1001 c'est-à-dire le rayonnement 1000’ du point de mesure.

La figure 4 montre une section d’un dispositif d’analyse 200 pour exécuter le procédé 100 d’analyse de l’objet 1000. Le dispositif d’analyse 200 de cet exemple de réalisation comporte une unité d’éclairage 202 et une unité de détection 201. L’unité d’éclairage 202 a une source lumineuse 2020 et une installation de déviation de rayonnement 2023, réglable. Comme source lumineuse 2020, on peut utiliser des diodes LED, des diodes laser et/ou des procédés de superluminescence tels que des sources lumineuses thermiques. Pour une source lumineuse 2020 qui rayonne de manière diffuse, comme celle utilisée dans l’exemple de réalisation précédent, on installe une seconde unité optique 2025 dans le chemin du rayonnement entre la source lumineuse 2020 et l’installation de déflection du rayonnement 2023. La seconde unité optique 2025 peut comporter des lentilles, des réflecteurs et/ou des diaphragmes pour regrouper le rayonnement venant de la source lumineuse sur un point d’éclairage 1002’, 1002” aussi étroit que possible. L’unité d’éclairage réglable 2023 permet de diriger le rayonnement 1000” venant de la source lumineuse 2020 vers le point d’éclairage 1002”. L’unité de déflection 2023 de cet exemple de réalisation est un miroir micromécanique 2022 qui est relié à une unité de diffusion à miroir 2021. Le miroir micromécanique 2022 est monté pivotant. L’unité de commande de miroir 2021 commande le miroir mi cromécanique 2023, c'est-à-dire que l’unité de commande de miroir 2021 peut régler le miroir micromécanique 2022 pour modifier l’angle entre la surface de miroir 2022’ et le trajet du rayon qui, dans cet exemple de réalisation, est parallèle à l’axe y. Par l’angle, on peut régler le point d’éclairage 1002” sur l’objet 1000. Modifier l’angle de réglage de l’unité de commande de miroir 2021 déplace le point d’éclairage sur l’objet 1000. C’est ainsi que l’unité de commande de miroir 2021 peut atteindre plusieurs points d’éclairage 1002’, 1002” distants sur l’objet 1000 et faire une mesure séparée 101 et chaque fois une mesure spectrométrique 3 en chacun des points d’éclairage 1002’, 1002”. Les points d’éclairage 1002’, 1002” peuvent être équidistants, ou écartés d’une distance quelconque. En variante ou en complément, l’installation de déflection 2023 peut être réalisée sous la forme d’un polygone ou d’une optique adaptative ou d’éléments ayant la même fonction.

L’unité de détection 201 détecte le rayonnement électromagnétique venant du point de mesure, c'est-à-dire le rayonnement de point de mesure 1000’ et mesure celui-ci de façon quantitative. A titre d’exemple, on détecte l’intensité du rayonnement du point de mesure 1000’ pour une plage de longueur d’onde et/ou en résolvant selon les longueurs d’onde. A la figure 4, l’unité de détection 201 comporte une première unité optique 2011 qui conduit la lumière regroupée dans l’unité de détection 201 et un dispositif de détection 2010 pour détecter le rayonnement. La première unité optique 2011 est par exemple une lentille collectrice comme le montre la figure 4. Si la surface active ou l’ouverture optique du dispositif de détection 2010 est suffisamment petite, alors on bloque le rayonnement venant d’autres points que celui venant du point de mesure 1001. Si cela n’est pas le cas, la première unité optique 2011 peut comporter un diaphragme installé dans le plan image de la lentille collectrice pour limiter le rayonnement incident dans le dispositif de détection 2010. Le dispositif de détection 2100 est par exemple une photodiode. En particulier, si l’on utilise des sources lumineuses à bande large 2020, il est avantageux que le dispositif qui détecte le rayonnement en résolvant selon la longueur d’onde soit un spectromètre. Pour avoir un dispositif d’analyse 200, compact, qui puisse se manipuler facilement, on utilise par exemple comme dispositif de détection 2010 un spectromètre miniature. Des exemples de spectromètres miniatures se trouvent sous différentes réalisations dans l’état de la technique. A titre d’exemple, on réalise des spectromètres miniatures et des détecteurs séparés avec un filtre accordé Fabry-Pérot, un spectromètre miniature à cristaux à double réfraction comme dans le document US 9 316 539 Bl, des rangées de diodes avec des filtres passe-bas variables, des prismes ou des grilles. En outre, le dispositif d’analyse 200 de cet exemple de réalisation est équipé d’une unité d’exploitation 207.

La figure 4 montre à titre d’exemple le tracé d’un rayon entre la source lumineuse 2020 et l’unité de détection 201 sous la forme d’un rayon 1000” arrivant de la source lumineuse 2020. A sa sortie de la source lumineuse 2020, pour effectuer la première mesure séparée, le rayon arrive dans la seconde unité optique 2025 qui reforme le rayon et/ou le dévie et ensuite à la sortie de la seconde unité optique 2025, il arrive sur l’installation de déflection réglable 2023. Celle-ci est le miroir micromécanique 2022 de la figure 4. Le miroir micromécanique 2022 a un premier angle par rapport au tracé du rayonnement ; cette position du miroir micromécanique 2022 est représentée en traits interrompus à la figure 4. Selon les lois de l’optique, le rayon 1000” arrivant de la source lumineuse est réfléchi par le miroir micromécanique 2022 suivant le même angle que le premier et il sort par un orifice 2024 de l’unité d’éclairage 202. Après sa sortie de l’unité d’éclairage 202, le rayon 1000” arrive sur le premier point d’éclairage 1002’ de l’objet 1000.

Le rayonnement réfléchi à la surface 1003 de l’objet n’est pas représenté à la figure 4. Le trajet de la partie du rayon 1000” pénétrant dans l’objet 1000 au premier point d’éclairage 1002’ est esquissé par plusieurs courtes flèches passant dans l’objet 1000 qui représentent le premier trajet parcouru par le rayon. Ces flèches indiquent que le rayon 1000” est dispersé plusieurs fois dans le volume avant qu’au moins une partie du rayon 1000” sorte de l’objet 1000 au point de mesure 1000’. Ce rayon (rayonnement) du point de mesure 1000’ est conduit dans cet exemple de réalisation par la première unité optique 2011 à l’unité de détection 201. La première unité optique 2011 qui comporte ici une lentille collectrice, focalise le rayonnement du point de mesure 1000’ sur le dispositif de détection 2010. Le dispositif de détection fait la mesure spectrométrique 3 correspondant à la première mesure séparée 101. Le résultat de la mesure spectrométrique 3 est transmis à l’unité d’exploitation 207. L’unité de commande de miroir 2021 règle un second angle du miroir micromécanique 2022. Pour la seconde mesure séparée, à la sortie de la source lumineuse 2020, le rayon arrive dans la seconde unité optique 2025 qui forme le rayon et/ou le dévie et en sortie de la seconde unité optique 2025, il arrive sur l’installation de déflection de rayon 2023, réglable. A la figure 4, il s’agit du miroir micromécanique 2022. Le miroir micromécanique 2022 est alors orienté selon le second angle pour le chemin du rayon qui est représenté par un trait plein à la figure 4 pour cette position du miroir micromécanique 2022. Selon les lois de l’optique, le rayon 1000” venant de la source lumineuse est réfléchi par le miroir micromécanique 2022 sous un second angle déterminé et sort par l’orifice de rayonnement 2024 de l’unité d’éclairage 202. Après sa sortie de l’unité d’éclairage 202, le rayon arrive sur le second point d’éclairage 1002” de l’objet 1000. Le tracé de la partie du rayon 1000” qui pénètre dans l’objet ou second point d’éclairage 1002” est esquissé par de courtes flèches dans l’objet 1000. Ces flèches représentent le second trajet parcouru par le rayon. Ces courtes flèches indiquent que le rayon 1000” est plusieurs fois diffusé dans le volume avant qu’au moins une partie du rayon 1000” sorte de l’objet 1000 au point de mesure 1001. Ce rayonnement de point de mesure 1000’ de cet exemple de réalisation, traverse la première unité optique 2011 pour arriver dans l’unité de détection 201. La première unité optique 2011 qui comporte ici une lentille collectrice, focalise le rayonnement 1000’ venant du point de mesure sur le dispositif de détection 2010.

Le dispositif de détection fait la mesure spectrométrique 3 qui correspond à la seconde mesure séparée 101. Le résultat de cette mesure spectrométrique 3 est transmis à l’unité d’exploitation 207. On peut effectuer d’autres mesures séparées 101 comme cela a été décrit ci-dessus consistant à régler l’angle c'est-à-dire le point d’éclairage 1002’, 1002”, irradier et faire la mesure spectrométrique 3.

A la figure 4, on a représenté le tracé du rayonnement pour les deux mesures séparées 101. L’unité d’exploitation 207 effectue l’exploitation 5. Avec des modèles mathématiques selon la théorie du transport de rayonnement, l’exploitation 5 peut appliquer un algorithme pour déterminer séparément l’un de l’autre le coefficient d’absorption μ_Η(λ) et le coefficient de diffusion μ_β(λ) à partir des rayonnements détectés selon les mesures séparées 101. Le résultat peut être adapté avec une banque de données interne ou externe qui contient par exemple les spectres des objets connus, les combinaisons chimiques, les matériaux, les propriétés physiques de différents objets, etc. C’est ainsi que l’on peut obtenir des informations concernant l’objet 1000. Ces informations sont le résultat de l’analyse de l’objet 1000.

Selon un autre exemple de réalisation, l’unité d’exploitation 207 a une interface de communication qui envoie les données à une unité d’exploitation externe par rapport au dispositif d’analyse 200 et/ou reçoit ces données. L’unité d’exploitation externe comporte une unité de traitement de données qui détermine séparément le coefficient d’absorption μ_Η(λ) et le coefficient de diffusion μ_β(λ) avec l’algorithme à partir des rayonnements détectés selon les mesures séparées 101 et en utilisant une banque de données de références contenant par exemple les spectres des objets connus, des combinaisons chimiques, des matériaux, les caractéristiques physiques de différents objets, etc. Par l’exploitation 5, on adapte le résultat de l’algorithme aux éléments de la banque de données de référence et on obtient ainsi les informations concernant l’objet 1000. Comme l’exploitation peut se faire de manière externe, dans cet exemple de réalisation, le dispositif d’analyse 200 comporte moins de composants que dans le premier exemple décrit. La transmission des données peut se faire par exemple par une liaison Internet, Bluetooth ou une transmission par infrarouge. L’exploitation 5 des mesures séparées 101 se fait dans cet exemple non dans le dispositif d’analyse 200 mais dans l’unité d’exploitation externe.

Selon un autre exemple de réalisation, l’unité d’exploitation 207 est reliée à un dispositif d’affichage pour fournir ou afficher le résultat de l’analyse de l’objet 1000. Le résultat de l’exploitation 5 comporte par exemple des informations relatives à la composition chimique et/ou propriétés physiques de l’objet 1000. Le dispositif d’affichage comporte par exemple un afficheur ou est constitué par un téléphone mobile. L’émission des informations peut se faire par exemple de manière acoustique (par des signaux d’avertissement pour certaines matières chimiques) ou de manière optique.

Le procédé 100 d’analyse de l’objet 1000 peut en plus comporter une étape de réglage 6 de la distance prédéfinie 200’ comme cela apparaît à la figure 2. La distance prédéfinie 200’ est la distance qui résulte du réglage de la première distance 201’ entre l’unité de détection 201 et l’objet 1000, de la seconde distance 202’ entre l’unité d’éclairage 202 et l’objet 1000 avec l’unité d’optique 2011, 2025 ainsi que de l’angle du miroir micromécanique 2022. Cet accord fait que que le rayonnement détecté par l’unité de détection 201 vient du point de mesure 1001 fortement limité, choisi fixe, que les points d’éclairage 1002’, 1002” étroitement limités, correspondent à des zones ponctuelles à la surface 1003 de l’objet et que la distance entre le point de mesure 1001 et le point d’éclairage 1002’, 1002” à la surface 1003 de l’objet et selon l’angle du miroir micromécanique 2022 est bien définie. Selon cet exemple de réalisation, entre le point de mesure 1001 et les points d’éclairage 1002’, 1002”, on choisit des distances de l’ordre de 1 mm à 20 mm. Le micro-miroir MEM qui est le miroir micromécanique 2022 permet de balayer avec un faisceau lumineux une plage, par exemple de 60°. Par le calcul, on obtient une distance minimale de 11,5 mm entre le miroir micromécanique 2022 et l’objet 1000. Pour la distance prédéfinie 200’, on obtient alors dans cet exemple de réalisation une valeur supérieure à 15 mm. Des distances prédéfinies 200’, plus grandes, permettent une meilleure résolution R(p) mais subissent une diminution de l’intensité mesurée. Un bon compromis entre la résolution et l’intensité mesurée s’obtient dans cet exemple de réalisation correspondant à la distance prédéfinie 200’ ayant une valeur située dans une plage entre 15 mm et 100 mm.

La figure 2 montre un autre exemple de réalisation du procédé 100 d’analyse de l’objet 1000. Le procédé 100 de la figure 2 se distingue du procédé présenté à la figure 1 en ce qu’à la figure 2, avant d’effectuer les mesures séparées 101, on règle 6 la distance prédéfinie

200’ en déterminant cette distance prédéfinie 200’ comme cela a été décrit ci-dessus. Les étapes suivantes correspondent à celles décrites en relation avec la figure 1. Les trois points entre les mesures séparées 101 signifient que l’on peut effectuer plusieurs mesures séparées 101 et avant chaque mesure séparée 101, on règle 4 le point d’éclairage 1002’, 1002” de façon à réaliser pour les mesures séparées 101 des positions d’irradiation écartées les unes des autres mais avec toutefois le point de mesure 1001 qui correspond à toutes ces mesures séparées 101 car il est fixe.

La figure 3 montre le déroulement des opérations pour le réglage 6 d’une distance prédéfinie dans le cadre d’un exemple de réalisation du procédé 100 d’analyse d’un objet 1000. Pour régler 6 la distance prédéfinie, on effectue une mesure de distance 60 et on obtient la distance mesurée 60’. On compare 61 la distance mesurée 60’ et la distance prédéfinie 200’. La comparaison 61 consiste par exemple à former la différence entre la distance mesurée 60’ et la distance prédéfinie 200’. Si la comparaison 61 donne l’égalité 61’ des distances 60’, 200’, par exemple parce que la différence est égale à zéro, alors on effectue la seconde partie 100” du procédé comme cela a été décrit ci-dessus. Mais si la comparaison 61 montre une différence 61” entre les distances 60’ et 200’, on effectue une adaptation 62. Dans une première variante 62”, après l’adaptation 62, on effectue le procédé 100 selon la seconde partie de procédé 100”. Dans une seconde variante 62’, après l’adaptation 62, on refait une mesure de distance 60, on compare 61 et le cas échéant, on fait une adaptation 62. Cela se fait aussi souvent que nécessaire pour que la comparaison 61 donne l’égalité 61 ’ et que l’on puisse effectuer le procédé 100 selon la deuxième partir 100”.

On peut faire la mesure de distance 60 par exemple de manière optique. Si une mesure de distance 60 est prévue dans le procédé 100, on peut installer comme représenté à la figure 4, un dispositif de mesure de distance 203, optique, sur ou dans le dispositif d’analyse 200.

L’adaptation 62 peut se faire de différentes manières. Dans un exemple de réalisation, l’adaptation 62 se fait par une modification de la distance entre le dispositif d’analyse 200 et l’objet 1000.

L’utilisateur reçoit par exemple par un dispositif d’affichage, d’une manière optique ou acoustique, un message en retour indiquant que la distance mesurée 60’ et la distance prédéfinie 200’ ne se correspondent pas pour que l’utilisateur règle manuellement la distance. De préférence, l’utilisateur aura des indications pour procéder à l’adaptation 6, par exemple dans quelle direction régler le dispositif d’analyse 200. Pour cela, en particulier, la seconde variante 62” de la figure 3 convient pour permettre une adaptation fiable 62.

Selon un autre exemple de réalisation, l’adaptation 62 se fait par une unité de signalisation en retour qui commande l’adaptation des unités optiques 2011, 2025. Par l’adaptation des unités optiques 2011, 2025, on modifie la valeur de la distance prédéfinie 200’ car ces éléments sont accordés l’un par rapport à l’autre comme décrit. Dans ce cas, on ne modifie pas la distance mesurée 60. L’adaptation des unités optiques 2011, 2025 peut se faire en modifiant les propriétés d’image des unités optiques 2011, 2025. Pour cela, les unités optiques 2011, 2025 comportent par exemple des lentilles réglables ou des systèmes de lentilles réglables que l’unité de message en retour ou l’unité de réaction pourra régler. Selon l’état de la technique, on connaît des éléments optiques ayant des propriétés d’image variables. Pour l’adaptation, on calcule les distances entre le point d’éclairage 1002’, 1002” et le point de mesure 1001 à partir de l’angle du miroir micromécanique 2022 et de la distance mesurée 60 entre le dispositif d’analyse 200 et l’objet en utilisant les moyens connus de la trigonométrie.

Dans un exemple de réalisation du dispositif d’analyse 200, comme le montre par exemple la figure 4, on peut intégrer un télémètre laser selon l’état de la technique comme dispositif de mesure de distance 203 qui réalise la mesure de distance 60. Un exemple d’un tel télémètre laser est connu sous les références http:/www.osramos.com/Graphics/XPic2/00054201_0.pdf/Range%20 Finding%20using%20Pulsed%20Laser%20Diodes.pdf. En variante ou en complément, on peut réaliser les composants optiques du télémètre laser comprenant un laser et un détecteur en partie ou en totalité par la source lumineuse 2020 et le dispositif de détection 2010 comme décrit ci-dessus.

En variante à la télémétrie laser, on peut également obtenir la distance par triangulation. Il est à prévoir que l’intensité détectée par le dispositif de détection 2010 devient maximum pour le rayonnement 1000’ venant du point de mesure si le point de mesure 1001 défini par la première unité optique 2011 coïncide avec le point d’éclairage défini 1002’, 1002” par l’angle du miroir micromécanique 2022. A partir de l’angle du miroir, on peut alors avec les règles de la trigonométrie, déterminer facilement la distance entre le dispositif d’analyse 200 et la surface 1003 de l’objet.

En variante ou en complément, on peut respecter la distance prédéfinie par rapport à l’objet à l’aide d’au moins une tige 2026 constituant un dispositif de maintien de distance du dispositif d’analyse et dont la longueur correspond à la distance prédéfinie 200’. La tige 2026 est montée sur le dispositif d’analyse 200 (le cas échéant, elle peut être rétractée de manière télescopique). Cela est représenté à la figure 5 qui est une section du dispositif d’analyse 200. Le dispositif d’analyse 200 peut correspondre par exemple au dispositif d’analyse 200 de la figure 4. La tige 2026 qui a une première extrémité 20’ et une deuxième extrémité 20”, est reliée par la première extrémité 20’ au dispositif d’analyse 200 de sorte que le positionnement perpendiculaire de la seconde extrémité 20” sur l’objet donne la distance prédéfinie 200’ entre l’objet 1000 et le dispositif d’analyse 200 comme le montre la figure 5.

	NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
1 3 4 5 6	Sélection d’un point de mesure Mesure spectrométrique Réglage Exploitation Réglage
100 100’ 100” 101	Procédé d’analyse d’un objet Première partie du procédé Seconde partie du procédé Mesure séparée
200 200’ 201 201’ 202 202’ 207	Dispositif d’analyse Distance prédéfinie Unité de détection Première distance Unité d’éclairage Seconde distance Unité d’exploitation
1000 1000’ 1001 1002’ 1002” 1003	Objet Point de mesure de rayonnement Point de mesure Premier point d’éclairage Second point d’éclairage Surface de l’objet
2010 2011 2020 2023 2025 2022 2021	Dispositif de détection Première unité optique Source lumineuse Installation de déflection Second unité optique Miroir micromécanique Unité de commande de miroir

2022’

2024

Surface du miroir

Orifice de passage de rayonnement

Claims

1°) Procédé (100) d’analyse d’un objet (1000) en tenant compte de l’exploitation (5) d’au moins une mesure séparée (101), cette mesure séparée (101) consistant à :

- irradier (2) un objet (1000) avec un rayonnement électromagnétique,

- faire une mesure spectrométrique (3) du rayonnement provenant de l’objet, procédé caractérisé en ce que pour l’analyse de l’objet (1000), on effectue au moins deux mesures séparées (101) selon lesquelles :

* le rayonnement venant de l’objet est un rayonnement d’un point de mesure (lOOlj venant d’un point de mesure (1001) de l’objet (1000), le point de mesure (1001) étant choisi de manière fixe sur l’objet (1000) pour toutes les mesures séparées (101), * l’irradiation (2) de l’objet (1000) avec le rayonnement électromagnétique pour une première mesure séparée (101) est faite en un premier point d’éclairage (1002⁵) de l’objet (1000) et l’irradiation (2) de l’objet (1000) avec le rayonnement électromagnétique pour la seconde mesure séparée (101) est faite en un second point d’éclairage (1002’j de l’objet, le premier point d’éclairage (1002’J et le second point d’éclairage (1002’j étant distants l’un de l’autre de façon que le rayonnement électromagnétique pour la première mesure séparée (101) et pour la seconde mesure séparée (101) parcoure des trajets différents dans l’objet (1000), et

- on exploite (5) au moins les deux mesures séparées (101) en tenant compte des trajets différents.

2°) Procédé (100) selon la revendication la revendication 1, caractérisé en ce que l’irradiation (2) de l’objet (1000) avec le rayonnement électromagnétique se fait à l’aide d’une unité d’éclairage (202) et la mesure spectrométrique (3) du rayonnement du point de mesure (1001’) se fait avec une unité de détection (201), * on règle une première distance (201^ entre l’unité d’éclairage (202) et l’objet (1000) et une seconde distance (202^ entre l’unité de détection (201) et l’objet (1000).

3°) Procédé (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’ on effectue une mesure optique de distance (60).

4°) Procédé (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que si la distance (ôO’) mesurée par la mesure de distance (60) est différente de la distance prédéfinie (200*), on commande l’adaptation d’éléments optiques de l’unité d’éclairage et/ou de l’unité de détection.

5°) Dispositif d’analyse (200) comportant des moyens permettant d’appliquer le procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.

6°) Dispositif d’analyse (200) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte :

- une unité d’éclairage (202) pour irradier (2) un objet (1000) ayant au moins une source lumineuse (2020) et une installation de déflection de rayonnement (2023), cette installation de déflection (2023) réglable dirigeant le rayonnement (1000”) provenant de la source lumineuse vers différents points d’éclairage (1002’, 1002”) de l’objet (1000),

- une unité de détection (201) pour détecter le rayonnement du point de mesure (1000% et

- une unité d’exploitation (207) pour exploiter (5) au moins deux mesures séparées (101) en tenant compte des trajets différents.

7°) Dispositif d’analyse (200) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l’installation de déflection de rayonnement (2023) comporte un miroir micromécanique (2022) relié à une unité de commande de miroir (2021).

8°) Dispositif d’analyse (200) selon l’une des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que l’unité de détection (201) comporte un spectromètre miniature.

9°) Dispositif d’analyse (200) selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l’unité de détection (201) comporte une première unité optique (2011) pour conduire sélectivement le rayonnement du point de mesure (10003 dans l’unité de détection (201).

10°) Dispositif d’analyse (200) selon l’une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu’ il comporte au moins un dispositif d’écartement (2026) ayant une première extrémité (203 et une seconde extrémité (20’3, I^e dispositif étant relié par la première extrémité (203 ^au dispositif d’analyse (200) de façon que la mise en place perpendiculaire de la seconde extrémité (20’3 sur l’objet règle une distance prédéfinie (2003 entre l’objet (1000) et le dispositif d’analyse (200).

11°) Dispositif d’analyse (200) selon l’une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu’ il comporte un dispositif de télémétrie optique (203) pour déterminer la distance (201’, 2023 entre le dispositif d’analyse (200) et l’objet (1000).

12°) Dispositif d’analyse (200) selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif d’analyse (200) comporte une unité de réaction pour commander l’adaptation des éléments optiques de l’unité d’éclairage (202) et/ou de l’unité de détection (201) si la distance mesurée (603 ne correspond pas à la distance prédéfinie (2003-