WO1997014030A1 - Appareil de mesure de retombees de particules sur une surface, utilisant une plaque temoin - Google Patents

Appareil de mesure de retombees de particules sur une surface, utilisant une plaque temoin Download PDF

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WO1997014030A1
WO1997014030A1 PCT/FR1996/001505 FR9601505W WO9714030A1 WO 1997014030 A1 WO1997014030 A1 WO 1997014030A1 FR 9601505 W FR9601505 W FR 9601505W WO 9714030 A1 WO9714030 A1 WO 9714030A1
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light
annular structure
plate
detection means
control plate
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PCT/FR1996/001505
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Arie Zwaal
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Agence Spatiale Europeenne
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
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    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features

Definitions

  • Apparatus for measuring particle fallout on a surface, using a witness plate Apparatus for measuring particle fallout on a surface, using a witness plate.
  • the invention relates to an instrument for measuring particle fallout on a surface, using a witness plate.
  • control plates have been proposed to measure the contamination of surfaces due to the fallout of particles by using sample surfaces in the form of control plates. These control plates are placed in the immediate vicinity of the product during manufacture or of the device during assembly. The particles in suspension can therefore be freely deposited on these control plates for a determined period of time. At the end of this determined period, the plates above are collected and the particle deposition is measured using an optical device based on a photometer.
  • the accuracy of the measurements is greatly improved: it allows in particular to take into account the heaviest particles produced by the operators, since the plates are also placed close to them when they are working on a product or a given device. It is simple to implement, it is less expensive than the methods previously used. It also measures the quality of the renewed air. It is enough to carry out measurements during periods of inactivity.
  • a device allowing measurements according to this method has been developed by the company SAAB AKTIEBOLAG and is described in British patent application GB-A-1 145 657.
  • FIG. 1 schematically illustrates the operating principle of such a measuring device.
  • the control plate P ⁇ a is contained in a plate holder (not shown) to avoid any accidental contamination. During the measurement, it is placed on a movable drawer T j (position I: outside the measuring device, position II: measuring position).
  • the control plate Pj a once introduced into the PFO measuring device, is illuminated, in grazing light, by two intense light beams, f j and ⁇ 2- These two beams, fi and ⁇ 2, come from a single light source SQ, of the halogen lamp type.
  • a set of mirrors Mi to M3, suitably oriented, and focusing lenses, L1-L2 and L3-L4, makes it possible to divide the main beam f, emitted by the single source SQ, into two sub-beams, f
  • the particles deposited on the witness plate P ] a scatter the incident light in all directions.
  • a photoelectric cell P H0 of the cadmium sulphide type, measures the light scattered in a direction orthogonal to the surface of the control plate P] a , that is to say at a scattering angle of 90 °.
  • the light intensity causes the variation of its internal resistance.
  • a mirror Mjvj is provided, movable in rotation about an axis parallel to the surface of the control plate P] a .
  • An appropriate mechanism M e drives the mirror M ⁇ . This is raised (position II) to allow observation using the microscope M j .
  • the mirror M ⁇ makes an angle of 45 ° (position II) with the surface of the witness plate P
  • the output signals are transmitted to electronic circuits A j p which include a measurement amplifier and circuits for controlling the light source SQ.
  • the amplitude of the electrical signals at the output of the measuring amplifier are transmitted to a measuring device. These are representative of the quantity of particles deposited, per unit of surface, on the surface of the control plate P ja . Knowing its surface and its exposure time, it is possible to deduce the degree of contamination of the objects near which it had been placed. If more than one plate has been used, an average can be taken to increase the accuracy of the measurement.
  • the apparatus described comprises three measurement ranges, the measurement amplifier A ⁇ p being provided with automatic switching electronic circuits.
  • the latter is supplied with a stabilized voltage so that the measurements are insensitive to variations in the mains and temperature variations.
  • the light flux of the SQ halogen lamp is stabilized using an additional photodiode (not shown) placed in a feedback circuit.
  • a calibration circuit (not shown) is also made necessary.
  • a potentiometer (not shown) is used to adjust the measurements, during the calibration phase. This type of measuring device represented real progress compared to previously known measuring methods. However, it is not completely free from drawbacks. These can be summarized as follows:
  • the useful measurement area is small: substantially limited to a circle of 15 mm; -
  • the alignment of the incident light is difficult, in particular when the device has been moved: the origin of these alignment problems lies in the fixing of the halogen lamp and the four mirrors;
  • the halogen lamp is replaced by a ring of light sources formed by light-emitting diodes illuminating the surface of the control plate at a grazing incidence, in more than two distinct directions.
  • the light-emitting diodes are twelve in number, equi-distributed on a circle.
  • the subject of the invention is therefore an apparatus for measuring particle fallout on a surface, of the type using a witness plate of determined dimensions, exposed for a determined period of time to said fallout of particles, comprising means of illumination. of said witness plate when it is introduced into the measuring device, opto-electronic detection means, in a direction orthogonal to the surface of said witness plate, of the light scattered by said particles illuminated by said illumination means , so as to measure the intensity of the light scattered in said orthogonal direction and to deduce therefrom the degree of contamination, per unit area, of the control plate by said particles, characterized in that it comprises a lower annular structure, surrounding said control plate, and supporting an optical enclosure and in that said means for illuminating the control plate are constituted by at least s two monochromatic optical sources fixed to the annular structure and arranged in space so as to illuminate the upper surface of the control plate in as many distinct directions and at low incidence so as to obtain grazing light.
  • the useful measurement area can be increased from a circle with a diameter of 15 mm to, typically, a circle with a diameter of 30 mm, while using a control plate of the same dimensions. There follows an increase factor equal to four, which is very important for statistical interpretations;
  • the light emitting diodes generate monochromatic light, advantageously on a wavelength 630 nm, which allows elimination of fluorescence effects when a 630 nm optical filter is placed opposite the electro-optical detector;
  • the optical enclosure is painted black which allows typical optical acquisitions less than or equal to 1 ppm (which must be compared with the typical value of 10 ppm mentioned above), "ppm” being the abbreviation of "parts per million ".
  • the structure of the device according to the invention allows very simple electronics associated with very low energy consumption and, as a direct consequence, a very short thermal stabilization time. It is also not necessary to have a very stable base, since the adjustment of the mirrors is no longer necessary, they no longer exist as indicated above. Finally, due to the miniaturization made possible, both from a mechanical and electronic point of view, the device has a much smaller footprint than the devices of the known art according to Figure 1;
  • the overall structure of the measuring device comprises two main compartments: an optical enclosure and a detector part.
  • This arrangement authorizes, as in the known art, either the use of a detector, advantageously in the case of the invention of the so-called “CCD” type (from the Anglo-Saxon “Charge Coupled Device” or “Device to Load Coupled "), ie the use of a microscope; -
  • CCD Charge Coupled Device
  • the complex internal calibration system is also no longer necessary. This makes it possible to avoid additional causes of errors in the measurements, due to the presence of a complicated mechanism necessary for adjusting the deflection angle of the mirrors (acting on the beams f ] and f 2 ) and of a mirror. removable (M ⁇ ).
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of an apparatus for measuring particle fallout on a surface, using a witness plate, according to known art
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of a device for measuring particle fallout on a surface, using a witness plate, according to a preferred embodiment of the invention.
  • the measuring device according to the invention will now be described with reference to FIG. 2, which illustrates a preferred embodiment of such a device.
  • the measurement method in itself, does not differ from the measurement method used in known art and which has been recalled. There is therefore no need to rewrite it in detail.
  • the control plate Pj a is exposed, for a determined period, to the fallout of particles. The contamination will then be measured, by measuring the light scattered by these particles, when the plate P
  • the apparatus 1 essentially comprises two parts: - a lower part comprising an annular structure 1 1, support for the light-emitting diodes, Dj and D x , and an optical enclosure 10 placed above this structure 11; - And an upper part 12, advantageously of annular structure, intended to support optoelectronic detection members 122.
  • the lower structure 11 has a lower opening 1 10, through which the control plate P
  • the introduction of the witness plate is carried out in a similar manner to that which is provided for the device which is the subject of the abovementioned British patent application.
  • the light-emitting diodes twelve in number in a preferred embodiment of the invention, are evenly distributed all around the control plate Pj a to be lit.
  • the light beams, for example fi and f x produced by the light-emitting diodes, D j and D x , illuminate the control plate P
  • the angle ⁇ is of the order of 4 degrees.
  • the number of light-emitting diodes is high, greater than two and preferably, as has been indicated, equal to twelve.
  • the subscript " x " associated with D x is an arbitrary number depending on the total number of light emitting diodes.
  • Conventional circuits 13 supply electrical energy to the light-emitting diodes, Dl - Dx.
  • the optical enclosure 10, of axis of symmetry ⁇ 0 is fixed once and for all on the annular base 11.
  • the filter 121 is of the bandpass type, with a narrow band.
  • the light emitting diodes for example D j and D x , emit a substantially monochromatic light, centered on a wavelength of 630 nm.
  • the passband of the filter 121 will also be centered on this wavelength.
  • Removable means 123 are also provided for fixing the detector 122 - filter 121 assembly, for example of the conventional type with screw and leaf spring pressing on the abovementioned assembly to hold it in a housing 124 formed in the upper part of structure 12.
  • the interior of the optical enclosure 10 is advantageously painted in matt black to avoid parasitic reflections.
  • the optoelectronic detection members 122 are advantageously constituted, as has been indicated, by circuits of the so-called "CCD" type.
  • the electrical signals due to the conversion of the measured flux, at incidence equal to 90 ° (along the axis of symmetry ⁇ Q), of the light scattered by the particles contaminating the surface of the witness plate Pj a are transmitted to electronic circuits detection 14. These include conventional amplification circuits (not shown).
  • the signals thus amplified are, as before ( Figure 1) representative of the number of particles deposited per unit area, and thereby the degree of contamination.
  • the useful measurement area is typically a circle 30 mm in diameter, for dimensions of control plate P] a unchanged, which constitutes an enlargement factor of four.
  • the amplified signals can be processed as they are and transmitted to an analog measuring device or, before undergoing an analog-digital conversion, also in a conventional manner, to be processed by a digital measuring device, or even be processed and / or saved in signal processing circuits, for example a microcomputer.
  • the apparatus according to the invention remains compatible with the use of a microscope.
  • the base of the microscope (not shown) must naturally be provided to allow its introduction into compartment 124 and its fixing using the above-mentioned screw fixing means 123.
  • Simple protocols can be implemented. They consist, for example, in the quantified deposition of spheres of standardized polystyrenes, of diameter substantially equal to 40 ⁇ m, on a control plate P
  • a .. Metal particles can also be used in a molten glass substrate.
  • the device according to the invention does not have any removable or adjustable parts, at least inside the optical enclosure, including the support for light-emitting diodes.
  • the light-emitting diodes are fixed once and for all and their large number allows uniform illumination and maximum diffusion, without requiring a great energy power.
  • the optical paths are not critical and do not require in situ adjustments. The structure as a whole is therefore much less complex and the device can be miniaturized.
  • Fluorescence effects are minimized, which expands the range of types of measurable particles.
  • the number of light-emitting diodes is not limited to twelve, although this number ensures good illumination and a large diffusion of light.
  • the use of light-emitting diodes of wavelength 630 nm is particularly suitable, it is however quite possible to replace them with other types of monochromatic light sources: laser diodes for example, although the latter are more expensive.
  • the "CCD" detector and filter assembly can be fixed permanently to the upper support, which is likely to make the measuring device more robust according to the invention.

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Abstract

L'appareil de mesure selon l'invention comprend une base annulaire (11) entourant une plaque témoin Plaque témoin (Pla) contaminée par des particules, à laquelle sont fixées, équi-réparties, des diodes électroluminescentes (D1, Dx), émettant sur une longueur d'onde de 630 nm. Dans une variante préférée, ces diodes (D1, Dx) sont au nombre de douze et illuminent la surface supérieure de la plaque témoin (Pla) sous faible incidence. La structure annulaire inférieure (11) supporte une enceinte optique cylindrique (10), surmontée d'une structure supérieure annulaire (12). Cette dernière supporte un détecteur du type 'CCD' (122) mesurant la lumière diffusée par les particules et un filtre optique (124) centré sur la longueur d'onde 630 nm. Le filtre (124) et le détecteur (122) sont amovibles de manière à pouvoir les remplacer par un microscope.

Description

Appareil de mesure de retombées de particules sur une surface, uti¬ lisant une plaque témoin.
L'invention concerne un instrument de mesure de retombées de particules sur une surface, utilisant une plaque témoin.
Dans de nombreuses industries, il est nécessaire de protéger toutes sortes de produits, objets, dispositifs, etc., de la contamination, notamment par des particules. C'est particulièrement le cas pour la fabrication de circuits intégrés, les instruments de mesures destinés aux avions ou aux applications spatiales, l'instrumentation médicale, les films minces, les préparations pharmaceutiques, les emulsions photographiques, etc. Pour toutes ces applications, la contamination la plus minime peut conduire à un rendement plus faible ou une durée de vie plus courte. Le contrôle des contaminants qui peuvent se déposer sur un produit est donc vital pour ce type d'industries. Pour cette raison, la production et les examens sont réalisés en "salles blanches" dont le renouvellement d'air est filtré de manière à minimiser les risques de contamination. En outre, on maintient une surpression par rapport au milieu extérieur. Cependant, à cause de l'activité du personnel présent, une grande quantité de particules est émise dans l'environnement de ces salles. L'action de la gravité sur ces particules entraîne un dépôt de celle-ci sur toutes les surfaces de la salle et, ce qui plus important, sur les produits en cours de fabrication ou de montage.
Initialement, la contamination des produits en "salle blanche" n'était pas mesurée directement. En lieu et place de cette mesure directe, on mesurait la taille et le nombre de particules en suspension par unité de volume. Cependant cette méthode ne pouvait donner qu'une indication très incertaine du degré exact de contamination des produits eux-mêmes due à la retombée des particules. En effet, les particules les plus grosses, générées par un opérateur donné, ont tendance à retomber rapidement et, ce, à proximité immédiate de l'opérateur en question. Par ailleurs, celui-ci est susceptible de se déplacer dans l'enceinte protégée. Cette méthode présentait de gros inconvénient.
Il a été proposé de mesurer la contamination de surfaces due à la retombée de particules en faisant appel à des surfaces échantillon sous la forme de plaques témoins. Ces plaques témoins sont disposées à proximité immédiate du produit en cours de fabrication ou du dispositif en cours de montage. Les particules en suspension peuvent donc se déposer librement sur ces plaques témoins pendant une période de temps déterminée. En fin de cette période déterminée, les plaques précitées sont collectées et le dépôt de particule est mesuré à l'aide d'un appareil optique à base d'un photomètre.
Cette méthode présente plusieurs avantages. Tout d'abord, la précision des mesures est grandement améliorée : elle permet notamment de tenir compte des particules les plus lourdes produites par les opérateurs, puisque les plaques sont disposées aussi à proximité de ceux-ci lorsqu'ils travaillent sur un produit ou un dispositif donné. Elle est simple à mettre en oeuvre, elle est moins onéreuse que les méthodes précédemment utilisées. Elle permet également de mesurer la qualité de l'air renouvelé. Il suffit d'effectuer des mesures pendant des périodes d'inactivé. Un appareil permettant des mesures selon cette méthode a été développé par la société SAAB AKTIEBOLAG et est décrit dans la demande de brevet britannique GB-A-1 145 657.
La figure 1 , annexée à la présente description, illustre schématiquement le principe de fonctionnement d'un tel appareil de mesure. La plaque témoin Pιa est contenue dans un porte-plaque (non représenté) pour éviter toute contamination accidentelle. Lors de la mesure, elle est placée sur un tiroir mobile Tj (position I : hors appareil de mesure, position II : position de mesure). La plaque témoin Pja, une fois introduite dans l'appareil de mesure PFO, est éclairée, en lumière rasante, par deux faisceaux lumineux intenses, fj et {2- Ces deux faisceaux, fi et {2, sont issus d'une source lumineuse unique SQ, du type lampe halogène. Un jeu de miroirs Mi à M3, convenablement orientés, et de lentilles de focalisation, L1-L2 et L3-L4, permet de diviser le faisceau principal f, émis par la source unique SQ, en deux sous-faisceaux, f| et Ï2, et de les diriger, en incidence rasante, sur la plaque témoin P]a, suivant deux directions orthogonales entre elles. Les particules déposées sur la plaque témoin P]a diffuse la lumière incidente dans toutes les directions. Une cellule photoélectrique PH0, du type cadmium sulphide, mesure la lumière diffusée suivant une direction orthogonale à la surface de la plaque témoin P]a, c'est-à-dire suivant un angle de diffusion de 90°. L'intensité lumineuse occasionne la variation de sa résistance interne. De manière à pouvoir observer également la lumière diffusée suivant cet axe de mesure à l'aide d'un microscope Mj, on a prévu un miroir Mjvj, mobile en rotation autour d'un axe parallèle à la surface de la plaque témoin P]a. Un mécanisme approprié Me entraîne le miroir M^. Celui-ci est relevé (position II) pour permettre l'observation à l'aide du microscope Mj. Par contre, le miroir M^ fait un angle de 45° (position II) avec la surface de la plaque témoin P|a, et également avec le faisceau diffusé mesuré Lus, pour permettre la mesure, par deflexion à 90°, du faisceau Lus vers la cellule photoélectrique P^o Les signaux de sortie sont transmis à des circuits électroniques Aj p qui comportent un amplificateur de mesure et des circuits de commande de la source de lumière SQ.
L'amplitude des signaux électriques en sortie de l'amplificateur de mesure sont transmis à un appareil de mesure. Ceux-ci sont représentatifs de la quantité de particules déposée, par unité de surface, sur la surface de la plaque témoin Pja. Connaissant sa surface et le temps d'exposition de celle-ci, il est possible d'en déduire le degré de contamination des objets à proximité desquels elle avait été placée. Si plusieurs plaques ont été utilisées, une moyenne peut être effectuée pour augmenter la précision de la mesure.
L'appareil décrit comporte trois gammes de mesures, l'amplificateur de mesure A^p étant muni de circuits électroniques de commutation automatique. Ce dernier est alimenté par une tension stabilisé de manière à ce que les mesures soient insensibles aux variations du secteur et aux variations de température. Le flux lumineux de la lampe halogène SQ est stabilisé à l'aide d'une photodiode supplémentaire (non représentée) placée dans un circuit de contre-réaction.
Un circuit de calibration (non représenté) est également rendu nécessaire. Un potentiomètre (non représenté) permet d'ajuster les mesures, dans la phase de calibration. Ce type d'appareil de mesure représentait un réel progrès par rapport aux méthodes de mesures précédemment connues. Cependant, il n'est pas complètement exempts d'inconvénients. Ceux-ci peuvent être résumés comme suit :
- L'aire utile de mesure est faible : limitée sensiblement à un cercle de 15 mm ; - L'alignement de la lumière incidente est difficile, en particulier lorsque l'appareil a été déplacé : l'origine de ces problèmes d'alignement se trouve dans la fixation de la lampe halogène et des quatre miroirs ;
- L'utilisation d'une source de lumière blanche restreint la mesure à des particules non fluorescentes ; - L'arrière plan optique est limité typiquement à 10 ppm environ sur des plaques non contaminées, du fait des problèmes de lumière parasite.
L'invention, tout en conservant les avantages du dispositif selon l'art connu qui vient d'être décrit, se fixe pour but d'en pallier les inconvénients, dont certains viennent d'être rappelés. Pour ce faire, selon une caractéristique importante de l'invention, la lampe halogène est remplacée par une couronne de sources lumineuses constituées par des diodes électroluminescentes illuminant la surface de la plaque témoin selon une incidence rasante, suivant plus de deux directions distinctes. Dans une variante préférée de l'invention, les diodes électroluminescentes sont au nombre de douze, équi-réparties sur un cercle. L'invention a donc pour objet un appareil de mesure de retombées de particules sur une surface, du type mettant en oeuvre une plaque témoin de dimensions déterminée, exposée pendant un intervalle de temps déterminé à ladite retombée de particules, comprenant des moyens d'illumination de ladite plaque témoin lorsqu'elle est introduite dans l'appareil de mesure, des moyens de détection opto-électroniques, suivant une direction orthogonale à la surface de ladite plaque témoin, de la lumière diffusée par lesdites particules éclairées par lesdits moyens d'illumination, de manière à mesurer l'intensité de la lumière diffusée suivant ladite direction orthogonale et à en déduire le degré de contamination, par unité de surface, de la plaque témoin par lesdites particules, caractérisé en ce qu'il comprend une structure annulaire inférieure, entourant ladite plaque témoin, et supportant une enceinte optique et en ce que lesdits moyens d'illumination de la plaque témoin sont constitués par au moins deux sources optiques monochromatiques fixées à la structure annulaire et agencées dans l'espace de manière à éclairer la surface supérieure de la plaque témoin suivant autant de directions distinctes et sous faible incidence de manière à obtenir une lumière rasante.
La structure de l'appareil de mesure de l'invention présente de nombreux avantages et parmi lesquels :
- L'aire utile de mesure peut être augmentée d'un cercle de diamètre 15 mm à, typiquement, un cercle de 30 mm de diamètre, tout en utilisant une plaque témoin de mêmes dimensions. Il s'ensuit un facteur d'augmentation égal à quatre, ce qui est très important pour les interprétations statistiques ;
- L'utilisation de miroirs n'est plus nécessaire puisque la structure annulaire de diodes électroluminescentes peut être directement fixée à un bâti, également annulaire, qui entoure la plaque témoin. L'angle d'incidence est fixe. Il est alors possible de déterminer, une fois pour toute, une structure optimisée pour obtenir un maximum de lumière diffusé pour l'aire précitée et des acquisitions de lumière parasite les plus faibles possibles. Cette structure évite le ré-ajustement des chemins optiques (faisceaux fj et f2 sur la figure 1 ) ;
Les diodes électroluminescentes génèrent une lumière monochromatique, avantageusement sur une longueur d'onde 630 nm, ce qui permet la suppression des effets de fluorescence quand un filtre optique de 630 nm est disposé en regard du détecteur électro-optique ;
- L'enceinte optique est peinte en noire ce qui permet des acquisitions optiques typiques inférieures ou égales à 1 ppm (ce qui doit être comparé avec la valeur typique de 10 ppm précitée), "ppm" étant l'abréviation de "parts per million".
- La structure de l'appareil conforme à l'invention autorise une électronique très simple associée à une très faible consommation énergétique et, comme conséquence directe, un temps de stabilisation thermique très court. Il n'est pas non plus nécessaire de disposer d'une embase très stable, puisque l'ajustement des miroirs n'est plus nécessaire, ceux-ci n'existant plus comme indiquée précédemment. Enfin, en raison de la miniaturisation rendue possible, tant d'un point de vue mécanique qu'électronique, l'appareil présente un encombrement beaucoup plus réduit que les appareils de l'art connu conformes à la figure 1 ;
- Comme il sera décrit de façon détaillée ci-après, la structure globale de l'appareil de mesure comprend deux compartiments principaux : une enceinte optique et une partie détecteur. Cette disposition autorise, comme dans l'art connu, soit l'utilisation d'un détecteur, avantageusement dans le cas de l'invention de type dit "CCD" (de l'anglo-saxon "Charge Coupled Device" ou "Dispositif à Charge Couplées"), soit l'utilisation d'un microscope ; - Le système de calibration interne complexe n'est également plus nécessaire. Ceci permet d'éviter des causes supplémentaires d'erreurs dans les mesures, du fait de la présence mécanisme compliqué nécessité pour le réglage de l'angle de déflexion des miroirs (agissant sur les faisceaux f] et f2) et d'un miroir amovible (M^). L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit en référence aux figures annexées, et parmi lesquelles :
- La figure 1 illustre schématiquement un exemple d'appareil de mesure des retombées de particules sur une surface, utilisant une plaque témoin, selon l'art connu ;
- La figure 2 illustre schématiquement un exemple d'appareil de mesure des retombées de particules sur une surface, utilisant une plaque témoin, selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
L'appareil de mesure selon l'invention va maintenant être décrit en regard de la figure 2, qui illustre un mode préféré de réalisation d'un tel appareil. La méthode de mesure, en soi, ne diffère pas de la méthode de mesure mise en oeuvre dans l'art connu et qui a été rappelée. Il est donc inutile de la redécrire en détail. La plaque témoin Pja est exposée, pendant une période déterminée, aux retombées de particules. La contamination va ensuite être mesurée, par le biais de la mesure de la lumière diffusée par ces particules, lorsque la plaque P|a est illuminée par plusieurs faisceaux incidents, en lumière rasante.
L'appareil 1 comprend essentiellement deux parties : - une partie inférieure comportant une structure annulaire 1 1 , support des diodes électroluminescentes, Dj et Dx, et une enceinte optique 10 disposée au- dessus de cette structure 11 ; - et une partie supérieure 12, avantageusement de structure annulaire, destinée à supporter des organes de détection optoélectroniques 122.
La structure inférieure 11 comporte une ouverture inférieure 1 10, par laquelle peut être introduite la plaque témoin P|a. L'introduction de la plaque témoin s'effectue de façon similaire à ce qui est prévu pour le dispositif objet de la demande de brevet britannique précitée. Les diodes électroluminescentes, au nombre de douze dans un mode de réalisation préféré de l'invention, sont réparties de façon régulière tout autour de la plaque témoin Pja à éclairer. Les faisceaux lumineux, par exemple fi et fx, produits par les diodes électroluminescentes, Dj et Dx, éclairent la plaque témoin P|a sous une très faible incidence α, c'est-à-dire en lumière rasante. Typiquement, l'angle α est de l'ordre de 4 degrés .
Avantageusement, le nombre de diodes électroluminescentes, c'est-à- dire de sources lumineuses est élevé, supérieur à deux et de façon préférentielle, comme il a été indiqué, égal à douze. L'indice "x" associé à Dx est un nombre arbitraire dépendant du nombre total de diode électroluminescentes. Des circuits classiques 13 alimentent en énergie électrique les diodes électroluminescentes, Dl - Dx.
L'enceinte optique 10, d'axe de symétrie Δ0, est fixée une fois pour toutes sur la base annulaire 1 1.
La partie supérieure 12, disposée sur l'enceinte optique 10, supporte, outre les organes optoélectroniques de détection 122 précités, un filtre optique 121, disposé sous le détecteur 122 et, à sa partie inférieure, une lentille de focalisation 120. Celle-ci (dans l'exemple décrit sur la figure 2), est située à la jonction de la structure annulaire 12 et de l'enceinte optique 10.
Le filtre 121 est du type passe-bande, à bande étroite. Comme il à été indiqué, les diodes électroluminescentes, par exemple Dj et Dx, émettent une lumière sensiblement monochromatique, centrée sur une longueur d'onde de 630 nm. La bande passante du filtre 121 sera centrée également sur cette longueur d'onde.
On prévoit aussi des moyens amovibles 123, de fixation de l'ensemble détecteur 122 - filtre 121 , par exemple du type classique à vis et à lame ressort appuyant sur l'ensemble précité pour le maintenir dans un logement 124 pratiqué dans la partie supérieure de la structure 12.
L'intérieur de l'enceinte optique 10 est avantageusement peint en noir mat pour éviter les réflexions parasites.
Les organes de détection optoélectronique 122 sont avantageusement constitués, comme il a été indiqué, par des circuits du type dit "CCD". Les signaux électriques dus à la conversion du flux mesuré, sous incidence égale à 90° (suivant l'axe de symétrie ΔQ), de la lumière diffusée par les particules contaminant la surface de la plaque témoin Pja, sont transmis à des circuits électroniques de détection 14. Ceux-ci comprennent des circuits d'amplification classiques (non représentés). Les signaux ainsi amplifiés sont, comme précédemment (figure 1) représentatif du nombre de particules déposées par unité de surface, et par là du degré de contamination. Cependant, en raison des dispositions propres à l'invention, l'aire utile de mesure est typiquement un cercle de 30 mm de diamètre, pour des dimensions de plaque témoin P]a inchangées, ce qui constitue un facteur d'agrandissement de quatre.
Les signaux amplifiés peuvent être exploités tels quels et transmis à un appareil de mesure analogique ou, auparavant subir une conversion analogique- numérique, également de manière classique, pour être exploités par un appareil de mesure numérique, voire être traités et/ou enregistrés dans des circuits de traitement de signaux, par exemple un micro-ordinateur.
Comme il a été précédemment indiqué, l'appareil selon l'invention reste compatible avec l'utilisation d'un microscope. Dans ce cas, il suffit de démonter l'organe de détection 122 et le filtre associé 124, à l'aide des moyens de fixation à vis 123. L'embase du microscope (non représenté) doit naturellement être prévu pour autoriser son introduction dans le compartiment 124 et sa fixation à l'aide des moyens de fixation à vis 123 précités.
Un système de calibration compliqué n'est plus exigé. Des protocoles simples peuvent être mis en oeuvre. Ils consistent, par exemple, dans le dépôt quantifié de sphères de polystyrènes standardisées, de diamètre sensiblement égal à 40 μm, sur une plaque témoin P|a.. On peut également utiliser des particules en métal dans un substrat en verre fondu. A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés et présente les avantages qui ont été rappelés dans le préambule de la présente description.
Notamment, l'appareil selon l'invention ne comporte pas de pièces amovibles ou à régler, du moins à l'intérieur de l'enceinte optique, y compris le support de diodes électroluminescentes. Les diodes électroluminescents sont fixées une fois pour toutes et leur nombre important permet un éclairage uniforme et une diffusion maximale, sans nécessiter une grande puissance énergétique. Les chemins optiques ne sont pas critiques et ne nécessitent pas de réglages in situ. La structure dans son ensemble est donc beaucoup moins complexe et l'appareil peut être miniaturisé.
Les effets de fluorescence sont minimisés, ce qui élargit le champ des types de particules mesurables.
Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations précisément décrits, notamment en relation avec la figure 2.
En particulier, comme il a été indiqué, le nombre de diodes électrolumiscentes n'est pas limité à douze, bien que ce nombre assure une bonne illumination et une diffusion de la lumière importante. Enfin, l'utilisation de diodes électroluminescentes de longueur d'onde 630 nm soit particulièrement adaptée, il est cependant tout à fait possible de les remplacer par d'autres types de sources lumineuses monochromatiques : diodes laser par exemple, bien que ces dernières soient plus onéreuses.
Si l'utilisation d'un microscope n'est pas souhaitée, l'ensemble détecteur "CCD" et filtre peut être fixé à demeure sur le support supérieur, ce qui est de nature à rendre plus robuste l'appareil de mesure selon l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareil de mesure (1) de retombées de particules sur une surface, du type mettant en oeuvre une plaque témoin (Pjj) de dimensions déterminée, exposée pendant un intervalle de temps déterminé à ladite retombée de particules, comprenant des moyens d'illumination de ladite plaque témoin (P]a) lorsqu'elle est introduite dans l'appareil de mesure (1), des moyens de détection opto¬ électroniques, suivant une direction orthogonale (Δ0) à la surface de ladite plaque témoin (Pja), de la lumière diffusée par lesdites particules éclairées par lesdits moyens d'illumination, de manière à mesurer l'intensité de la lumière diffusée suivant ladite direction orthogonale (ΔQ) et à en déduire le degré de contamination, par unité de surface, de la plaque témoin (P^ par lesdites particules, caractérisé en ce qu'il comprend une structure annulaire inférieure (11), entourant ladite plaque témoin (PQ, et supportant une enceinte optique (10) et en ce que lesdits moyens d'illumination de la plaque témoin sont constitués par au moins deux sources optiques monochromatiques (Dj, Dx) fixées à la structure annulaire (11) et agencées dans l'espace de manière à éclairer la surface supérieure de la plaque témoin suivant autant de directions distinctes et sous faible incidence de manière à obtenir une lumière rasante.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites sources monochromatiques sont des diodes électroluminescentes (Dj, Dx) dont l'émission est centrée sur une longueur d'onde de 630 nm.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites diodes électroluminescentes (Dj, Dx) sont au nombre de douze, équi-réparties sur ladite structure annulaire (11).
4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle d'incidence est sensiblement égal à 4 degrés.
5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enceinte optique (10) est dotée d'une structure cylindrique d'axe de symétrie (Δ«Q) orthogonal à la surface de ladite plaque témoin (Pja) et en ce que les parois internes à cette enceinte sont recouvertes d'une peinture noire mate de manière à éviter les réflexions parasites.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite enceinte est surmontée d'une structure annulaire supérieure (12), en ce que cette structure
(12) supporte lesdits moyens de détection optoélectroniques et en ce que ces moyens de détection optoélectroniques comprennent des circuits semi-conducteurs à couplage de charge (122).
7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite structure annulaire supérieure (12) supporte également un filtre optique disposé sous lesdits moyens de détection optoélectroniques (122), du type passe-bande, dont la longueur d'onde centrale est appariée à la longueur d'onde d'émission desdites sources optiques monochromatiques (Dj, Dx).
8. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite structure annulaire supérieure (12) supporte, en outre, en sa partie inférieure, une lentille optique (120) focalisant la lumière diffuse sur lesdits moyens de détection optoélectroniques (122).
9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite structure annulaire supérieure (12) est munie de moyens de fixation amovibles desdits moyens de détection optoélectroniques (122) et dudit filtre (121) sont amovibles, de manière à les remplacer par un microscope d'observation directe de la plaque témoin (Pja).
10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation amovibles comprennent des moyens de vissage et de maintien élastique à ressort à lame (123) desdits moyens de détection optoélectroniques(122) et dudit filtre (121) à l'intérieur d'un logement (124) pratiqué dans la partie supérieure de ladite structure annulaire supérieure (12).
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