WO2016120276A1 - Methods and devices for detecting surface contamination by particles in free air - Google Patents

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WO2016120276A1
WO2016120276A1 PCT/EP2016/051584 EP2016051584W WO2016120276A1 WO 2016120276 A1 WO2016120276 A1 WO 2016120276A1 EP 2016051584 W EP2016051584 W EP 2016051584W WO 2016120276 A1 WO2016120276 A1 WO 2016120276A1
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WO
WIPO (PCT)
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contamination
particles
elemental analysis
image
collection
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/051584
Other languages
French (fr)
Inventor
Ludovic Escoubas
Olivier Palais
Marcel Laurent PASQUINELLI
Philippe Godefroy
Daniel Soler
Isabelle TOVENA PECAULT
Original Assignee
Aix-Marseille Universite (Amu)
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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Filing date
Publication date
Application filed by Aix-Marseille Universite (Amu), Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) filed Critical Aix-Marseille Universite (Amu)
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0612Optical scan of the deposits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
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    • G01N15/0227Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

Definitions

  • the present description relates to methods and devices for detecting surface contamination by particles evolving in free air. It applies in particular to the detection of sedimented particles in areas with controlled environment or the control of air pollution.
  • ZECs Clean rooms, and more generally controlled environment areas
  • ZEMA Zones with Related Mastery Environment
  • ISO 14644-1 A new international standard ISO 14644-9 for classifying the particulate cleanliness of surfaces has just been approved: the surface particulate contaminants that are considered are those whose unit size is generally between 0.05 ⁇ and 500 ⁇ for the needs classification.
  • sedimentation tests are the only means of analysis known to date that is effective in guaranteeing the ZEC user that there is no unacceptable contamination in the ZEC following the operations carried out within it.
  • the tests generally consist in recovering the particles deposited by sedimentation, whatever their orientation, from the so-called “control plates”, then quantifying them in number or mass or measuring their effects (light scattering). or covered area).
  • the present description proposes a method and a device for detecting surface contamination by particles evolving in free air, notably allowing identification and counting of particles without displacement of the collection plate and without disturbance of the environment in which the particles evolve.
  • the present description relates to a method of detecting surface contamination by particles evolving in free air in a zone to be controlled.
  • the zone to be controlled may be a ZEMA closed zone or an open zone for the control of atmospheric pollution.
  • the method comprises:
  • each collection surface illuminating a region of said collection surface by means of a lighting beam emitted from a light source located in an optical head, said optical head being disposed on the surface side collector opposed to the particle receiving face;
  • each particle on the elemental analysis surface emitting a backscattered light signal; moving the optical head to scan along the two directions of the collection surface and at each point of the scan an image of the elemental analysis surface;
  • the method thus described allows a characterization of fast, reliable and low cost surface contamination.
  • neither the behavior of the particles nor their environment is disturbed during the implementation of the method and the analysis does not require a systematic calibration.
  • the measurement, while being fast, is therefore perfectly representative of surface contamination of the environment, and in particular of surface contamination resulting from sedimentation.
  • the direct imaging of particles makes it possible to analyze the geometry, size and distribution of pollution.
  • the lighting beam is oriented so that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface does not enter the imaging optical system. This gives so-called "black background” images that have a very good contrast of the particles to be detected.
  • the scanning of the optical head is reproducibly made, and so as to form juxtaposed and disjoint elementary analysis surfaces covering the whole of the collection surface, in order to ensure complete coverage of the collection surface, without overlaying the elemental analysis surfaces.
  • the sweep is in the form of a coil.
  • the method comprises, for each formation of an image of an elementary analysis surface, the acquisition of a first image of the elementary analysis surface by means of the optical imaging system with lighting, acquiring a second image of the elemental analysis surface by means of the imaging optical system without illumination, and subtracting the two images to form the image of the elemental analysis surface.
  • the method comprises, for each image formed of an elementary analysis surface, the estimation of a threshold level and the detection of the points of the image having a higher intensity at the level of threshold for the detection of particles and the determination of their sizes.
  • the method further comprises a temporal tracking of the detected particles, the particles being able to be identified for example according to their number and their sizes, or by the estimation of the surface covered by the particles.
  • a first scan of the collection surface can be carried out before launching the analysis of the surface contamination by the particles, in order to characterize the state of initial pollution of the surface, to the origin of time tracking. This eliminates possible surface defects or cleanliness defects of the collection surface; therefore, the analysis is done by relative counting of the number of particles and does not require a perfectly clean surface or a flawless surface.
  • the method furthermore comprises the setting up of an alarm that triggers beyond a previously chosen threshold of particulate contamination.
  • the method relates to the detection of surface contamination of a controlled environment zone; it includes the detection of surface contamination at different locations in said area.
  • the present description relates to a surface contamination detection device adapted to the implementation of the method according to the first aspect.
  • the device according to the present description comprises:
  • an optical head arranged on the opposite side of the collection surface with respect to the particle receiving face and comprising:
  • an imaging optical system for forming an image of an elemental analysis surface of the collection surface on a detection surface
  • a lighting source enabling the emission of at least one lighting beam adapted to cover said elemental analysis surface;
  • an electronic control unit for processing signals from the imaging optical system.
  • the collecting surface is transparent at least at the wavelength of the light source.
  • Such a device while compact, allows reliable analysis of particulate contamination on control test surfaces of a few cm 2 to at least one hundred cm 2 .
  • the illumination beam is oriented such that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface does not enter the imaging optical system.
  • Such an arrangement allows the formation of so-called "black background” images that allow a very good contrast of the particles to be detected.
  • the lighting source comprises at least two elementary sources arranged on either side of the imaging optical system and whose emission covers said elementary surface.
  • the elementary source or sources are, for example, light-emitting diodes.
  • the imaging optical system comprises an objective and a two-dimensional detector having a detection surface whose dimensions define the dimensions of the elemental analysis surface.
  • the choice of the objective and the resolution of the two-dimensional detector can be made according to the minimum size of the particles to be detected, the collection surface and the time required for the analysis of the collection surface.
  • the imaging optical system comprises a spectral filter adapted to transmit only the emission spectral band of the lighting source.
  • a spectral filter adapted to transmit only the emission spectral band of the lighting source.
  • the electronic control unit transmits the signals coming from the imaging optical system to a control unit ensuring all or part of the image processing of the elementary analysis surfaces for the detection of the particles on the whole. from the collecting surface.
  • the surface contamination detection device is autonomous, a processing of the images of the elementary analysis surfaces being made at the level of the electronic control unit.
  • the present description relates, according to a third aspect, a surface contamination detection system of a controlled environment zone comprising a set of surface contamination detection devices according to the second aspect and a control unit common to these devices.
  • the autonomy of the surface contamination detector according to the present description allows a centralized management of several detectors controlled by the same workstation.
  • the workstation can be deported by network, in the case where the detectors are in different rooms for example.
  • FIGS. 1A and 1B diagrams illustrating a device for detecting surface contamination by particles evolving in free air according to the present description
  • FIG. 2 a diagram showing an example of an optical head of a detection device according to the present description
  • Figure 3 a representation of the set of elementary analysis surfaces swept on a collecting surface
  • intensity curves representing an example of a light signal detected when the elementary analysis surface is illuminated, the light signal detected when the elemental analysis surface is not lit, and the curve obtained. by subtracting the previous curves;
  • Figure 6 a curve for monitoring contamination over time at a collection surface
  • FIG. 7 an example of a system for detecting surface contamination of a controlled environment zone comprising a set of detection devices according to the present description
  • FIGS. 1A and 1B show an example of a detection device according to the present description, adapted to the detection of surface contamination by particles evolving in free air.
  • particles or “particulate contaminants” is generally meant in the present description any solid element and / or liquid likely to adhere to the collection surface by physical and / or chemical interactions, excluding films that cover the entire surface, this definition being in accordance with the definition given in ISO 14644-9 (2013).
  • a "particle” or “particulate contaminant” within the meaning of the present description may comprise any element suspended in ambient air sufficiently heavy to be able to settle on a horizontal or inclined surface, typically particles of the order of one micron.
  • the surface contamination detection device 100 shown in FIGS. 1A and 1B comprises a collection surface 10 and an optronic system 20 for the detection and analysis of particles deposited on the collection surface, for example by sedimentation; the optronic system 20 of the detection device 100 according to this example is connected to a control computer 60 itself connected to a screen 61.
  • the collecting surface is transparent at least at the wavelength of the light source. This is for example a transparent blade, for example glass, on which particles are deposited.
  • the collection surface is advantageously made in a resistant glass (for example silica) in order to be often cleaned without degrading. In this way, the collection surface has the advantage of being able to undergo surface cleaning cycles, like all clean room surfaces, and therefore to be truly representative of the state of cleanliness of the monitored surfaces.
  • the collection surface has a sufficient flatness so that small particles (typically of the order of one micron) remain focused, that is to say in the depth of field of the imaging system of the optronic system.
  • small particles typically of the order of one micron
  • a ratio between the flatness of the surface defined as the largest gap between a hollow and a bump, and the size of the particles to be detected, less than or equal to 10.
  • it will seek a flatness less than 10 microns, preferably less than one micron.
  • the collection surface advantageously has a minimum of surface defects; however, as will be described later, an initial calibration of the detector may make it possible to work with collection surfaces that are not perfectly clean or that have surface defects.
  • the collection surface 10 comprises a receiving face 11 or "upper face” on which particulate contaminants (referenced PI, P2 in FIG. 1A) are deposited and a face 12 opposite to the collection face 11 or “lower face” of the the side of which is the optronic system 20.
  • the collection surface is shown substantially horizontal when the detection device is in use, it is quite possible to work with the collection surface arranged in an inclined plane or even vertical, in order to obtain representative analyzes of the surface contamination of inclined surfaces.
  • the surface area of the collection surface is, according to an exemplary embodiment, greater than a few cm 2 , for example of the order of ten or a few dozen cm 2 , or up to 100 cm 2 (area considered in the standard IEST 1246 E used until now in the characterization of the surface particle contamination).
  • the optronic system 20 comprises an optical head 30 for illuminating and imaging an elemental analysis surface 13; on a detection surface of the optical head.
  • An example of an optical head is described in more detail in FIG. 2.
  • the optoelectronic system also comprises means 40 for moving the optical head 30 making it possible to scan the entire collection surface 10; the displacement means comprise for example translation rails 41, 42 for moving the optical head 30 in two perpendicular directions.
  • the displacement means allow a reproducible scan of the collection surface, that is to say that from one scan to another, the same elemental analysis surfaces are imaged, which allows more robust calibrations. of the detection device.
  • the optoelectronic system furthermore comprises an electronic control unit 50 integrated into the body of the detection device and which communicates with the control computer 60 equipped with control software.
  • the electronic control unit 50 makes it possible, for example, to drive the translation motors of the rails 41, 42 in order to scan the collection surface.
  • the electronic control unit also provides, in a variant, all or part of the real-time processing of the images acquired by the optical head.
  • the electronic control unit can also be used to manage the initialization of the detection device, to adjust the acquisition (resolution, lighting, etc.), to set up contamination thresholds at which a warning threshold can be triggered. .
  • the electronic control unit can also allow the self-calibration of the optical head on the order of the control computer after cleaning to avoid taking into account the permanent defects on the collection surface such as scratches.
  • the control computer 60 equipped with a control software, can make it possible to control the optronic system 20, to display the acquisitions of the optronic system on the screen 61 and, according to variants, to carry out the analysis in real time or a posteriori of the images formed by the detection device or the set of detection devices when a plurality of them are arranged in a network.
  • FIG. 2 illustrates an example of optical head 30 of a detection device according to the present description.
  • the optical head 30 includes a light source for illuminating a region of the collection surface 10 and an imaging optical system 38 for forming an image of an elemental analysis surface 13; of the collection surface 10 on a detection surface 33.
  • the illumination is adapted to illuminate a region covering the instantaneous analysis surface 13;
  • the light source comprises, in the example of Figure 2, two sources elements 34, 35 located on either side of the imaging optical system 38 and oriented to prevent the light beams emitted by the elementary sources and reflected by the lower face2 and the upper face 11 of the collection surface are reinjected in the imaging optical system.
  • This arrangement of elementary sources allows a so-called "black background"imaging; indeed the light directly reflected by the collection surface is not detected; it is only when there is the presence of a particle capable of backscattering light in the imaging optical system that a light signal can be detected on the detection surface 33.
  • the light source may advantageously comprise one or more elemental sources emitting in the UV, the visible or the infrared, for example light emitting diodes.
  • the imaging optical system 38 comprises according to one or more exemplary embodiments an optical objective 31, formed of one or more optical lenses, and a two-dimensional optical detector 32, the objective allowing the optical conjugation between the detection surface of the optical detector 32. and the elemental analysis surface 13;
  • the optical objective has a numerical aperture adapted to the size of the particles that one seeks to detect. For example, for the detection of particles of the order of 5 ⁇ , it will be possible to work with an objective open at f / 4 (for a working wavelength of 532 nm).
  • the two-dimensional optical detector 32 is for example a CCD or CMOS camera having for example a rectangular detection surface 33 formed of elementary detectors or "pixels", advantageously at least 10 5 pixels. Typically this sensor can allow a resolution of 5 ⁇ on a surface of 4 x 5 mm 2 approximately. By moving the optical head, it is possible to cover a total area of analysis whose surface is 100 cm 2 or more.
  • the imaging optical system 38 may also comprise, according to an example, an optical filter 36 adapted to the wavelength of the illumination source in order to filter the parasitic light rays and to optimize the optical signal-to-noise ratio.
  • a surface contamination detection device as illustrated by means of FIGS. 1A, 1B and 2 has the advantage of a very compact ergonomics; for example the detection device may have dimensions smaller than 20 cm in each of the two directions.
  • FIG. 3 represents, in one example, the scanning of the collection surface 10.
  • the instantaneous analysis surface 13 is translated serpentine (ie moving along a line and arriving at the end of the line, moving on an adjacent line and so on), in a reproducible manner. Such displacement is ensured for example by means of 2 axes motorized perpendicular (rails 41 and 42 of Figure 1B).
  • the displacement of the optical head is obtained by a linear translation assembly whose movements are managed by stepping motors, which allows to scan always the same areas of the surface of collection.
  • the scanning mechanism is sized according to an example to allow a complete scan in a short time, typically from a few minutes to ten minutes, which constrains the profiles of displacement.
  • a sufficient rigidity of the scanning mechanism makes it possible to move the optical head while maintaining the sharpness of the image, increasing the reliability of the detection.
  • the optronic system Before performing a scan, the optronic system can alternatively test whether the ambient lighting is not too high, in order to avoid disturbing, saturating or skewing the measurements.
  • FIGS. 4A to 4C The formation of an image of an elemental analysis surface can be done according to the following method, illustrated by means of FIGS. 4A to 4C:
  • Figure 4A shows the profile of an illuminated particle, that is to say the intensity of the signal from this particle, in one dimension;
  • Figure 4B shows the profile of the same particle as Figure 4B but this time unlit;
  • Figure 4C shows the profile of the same particle after subtraction of the two previous profiles.
  • the following process can then be applied to the formed image: determining a threshold level, the threshold level being a factory parameter independent of the images acquired.
  • a segmentation and a grouping of the contiguous pixels having a value greater than that of the previously determined threshold level are carried out.
  • Each group of pixels thus formed constitutes a particle.
  • the size of a particle can be determined from the maximum distance that two of its pixels can form. A comparison of all the possible combinations between two pixels belonging to one to the upper convex envelope and the other to the lower convex envelope of the particle can be made to deduce the size of this particle.
  • the optical head can be translated to the next elemental analysis surface and so on.
  • Each particle can then be classified according to the category of its size, and for each position of the optical head.
  • the statistics can be updated on the software interface until the end of the scan where the final particle concentration values according to the size categories can be displayed on a graph.
  • Contamination monitoring can thus be carried out by sweeping the collection surface at regular intervals and programmable by the user (for example every 5 min for almost continuous operation, or at more spaced intervals of time).
  • a first scan of the collection surface may be performed to characterize the initial pollution state of the surface. He is the origin of the follow-up.
  • the subsequent scans of the collection surface can be used to follow the evolution of the contamination with respect to this first scan.
  • One advantage is that the surface may be imperfectly clean or slightly damaged, this does not affect the monitoring of the contamination.
  • the contamination results can be given for several categories, in particles / cm 2 , in the form of time graphs.
  • FIG. 6 thus represents an example of contamination monitoring curves. surface.
  • the curves 610, 620, 630, 640, 650 respectively represent the evolution in time of the number of particles per cm 2 on the analysis surface, having sizes respectively greater than 5 ⁇ , 15 ⁇ , 25 ⁇ , 50 and ⁇ . It can be noted that on this analysis surface, the presence of particles of more than 50 ⁇ is very low throughout the monitoring.
  • These curves are obtained by performing several scans at regular intervals and programmable by the user; these intervals may be a few minutes, for example 10 to 15 minutes, for continuous operation, or more spaced, for example every hour.
  • the first scan characterizes the initial pollution state of the surface and is the origin of the tracking curves.
  • the following scans will make it possible to follow the evolution of the contamination with respect to this first scan.
  • On these curves there is for example a significant drop in the amount of particles per cm 2 on 17/06/2014 before 15:30 (reference 611); this sudden drop corresponds to a cleaning of the analysis surface.
  • the amount of particles per cm 2 increases, which corresponds to the accumulation of particles on the analysis surface.
  • a scan is in progress; it is possible to follow its evolution on the display 670.
  • the display 670 represents the analysis surface
  • the region 671 of the display 671 represents the region of the collection surface already scanned
  • the region 672 of the display 671 represents the region that has not yet been swept.
  • One of the advantages of the invention is that the surface can be perfectly clean or slightly damaged, the monitoring of the contamination will not be affected since the counting can be done relatively to an initial state as described previously; this increases the duration of use of the device.
  • Alarm thresholds can be set by the user when pre-defined surface contamination thresholds are reached.
  • the method according to the present description can comprise the detection of surface contamination of a controlled environment zone by means of a system of which an example is shown in FIG.
  • the surface contamination detection system comprises a control computer 60 equipped with control software and a set of surface contamination detection devices, as described for example by means of FIGS. 1A, 1B and 2.
  • the control computer can be used for display and interface with the user.
  • the connection between each of the detection devices and the control computer can be done in a known manner wired or wireless.
  • FIG. 8 illustrates, in one example, the arrangement of surface contamination detection devices in a controlled environment zone, for example a clean room.
  • the arrangement of the detection devices is advantageously based on the layout of the room, the sensitive elements to be protected from particulate pollution and potential sources of contamination such as for example the movements of the operators shown in Figure 8 by arrows.
  • surface contamination detection devices 101 to 112 are placed in a controlled environment zone 200 around sensitive zones ZI, Z2, Z3 which are for example at a table level. 203, shelves 202, machines 201, 204 and around the movements of the operators (represented by arrows).
  • Each of the detection devices may be arranged to give the collection surface an inclination representative of the inclination of the sensitive surfaces of the controlled environment area. Precise modeling of contamination in time and space is possible.

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Abstract

Disclosed are methods and devices for detecting surface contamination by particles in free air. According to one aspect, the present description relates to a device for detecting surface contamination by particles moving in free air. Said device comprises a stationary collection surface (10) for receiving particles on one of the faces (11) thereof, and an optical head (30) which is arranged on the side of the collection surface that is opposite the face (11) for receiving the particles. The optical head comprises an optical imaging system (38) for forming an image of an elementary analysis surface (13i) of the collection surface (10) on a detection surface (33), and a lighting source (34, 35) for emitting at least one lighting beam which is suitable for covering said elementary analysis surface (13i). Means (40) for moving the optical head (30) allow the collection surface (10) to be scanned bidirectionally.

Description

Procédés et dispositifs de détection de la contamination surfacique par des particules évoluant en air libre  Methods and devices for detecting surface contamination by particles evolving in the open air
ETAT DE L'ART Domaine technique La présente description concerne des procédés et dispositifs de détection de contamination surfacique par des particules évoluant en air libre. Elle s'applique notamment à la détection de particules sédimentées dans les zones à environnement contrôlé ou au contrôle de la pollution atmosphérique.  STATE OF THE ART Technical field The present description relates to methods and devices for detecting surface contamination by particles evolving in free air. It applies in particular to the detection of sedimented particles in areas with controlled environment or the control of air pollution.
Etat de l'art Dans de nombreux secteurs industriels (micro ou nanoélectronique, optique, opto- mécanique, photonique, micromécanique) et de santé, la maîtrise de l'environnement est devenue un enjeu stratégique. Les normes et standards de classification évoluent et entraînent donc de nouveaux besoins pour s'adapter à des exigences de plus en plus poussées. State of the art In many industrial sectors (micro or nanoelectronics, optics, opto-mechanics, photonics, micromechanics) and health, the control of the environment has become a strategic issue. Classification standards and standards are evolving and thus creating new needs to adapt to increasingly demanding requirements.
Les salles propres, et plus généralement les zones à environnement contrôlé (ci-après dénommées ZEC), également référencées comme « Zones à Environnement Maîtrisé Apparenté » (ZEMA), sont classées en fonction du nombre de particules volumiques pour des tailles comprises entre 0,1 μιη et 5 μιη selon la norme ISO 14644-1. Un nouveau standard international ISO 14644-9 pour classer l'état de propreté particulaire des surfaces vient d'être approuvé : les contaminants particulaires surfaciques qui y sont considérés sont ceux dont la taille unitaire est généralement comprise entre 0,05μιη et 500μιη pour les besoins de la classification.  Clean rooms, and more generally controlled environment areas (hereinafter ZECs), also referred to as "Zones with Related Mastery Environment" (ZEMA), are classified according to the number of volume particles for sizes between 0, 1 μιη and 5 μιη according to ISO 14644-1. A new international standard ISO 14644-9 for classifying the particulate cleanliness of surfaces has just been approved: the surface particulate contaminants that are considered are those whose unit size is generally between 0.05μιη and 500μιη for the needs classification.
L'optimisation de l'aéraulique des ZEC (fîltration, circuit d'air et taux de brassage de l'air régnant à l'intérieur) permet d'éliminer et de contrôler les concentrations volumiques des particules de taille inférieure ou de l'ordre du micron (μιη). Il apparaît que certaines opérations (fabrication, assemblage, maintenance) menées à l'intérieur de ZEC induisent une augmentation de la quantité de contaminants particulaires avec un spectre de taille pouvant être très large, dont les plus grosses (supérieures au μιη) ne peuvent être contrôlées et éliminées par l'aéraulique de ces ZEC. De fait, les particules de taille supérieures au micron se déposent ou autrement dit sédimentent très rapidement sur les surfaces de la ZEC et ne peuvent être éliminées par les flux d'air. Par conséquent, il y a un besoin pour la détection et l'analyse des particules sédimentées. Des recommandations pour les méthodes et les appareils d'essai de sédimentation et de comptage des particules sont faites selon la norme ISO 14644-3. En effet, des essais de sédimentation constituent le seul moyen d'analyse connu à ce jour qui soit efficace pour garantir à l'utilisateur de ZEC qu'il n'y a pas de contamination inacceptable dans la ZEC suite aux opérations menées en son sein. Les essais consistent en général à récupérer sur des plaques de collecte, appelées « plaques témoin », les particules déposées par sédimentation, quelle que soit leur orientation, puis à les quantifier en nombre ou en masse ou à mesurer leurs effets (diffusion de la lumière ou aire recouverte). Optimization of the airspace ZEC (filtration, air circuit and indoor air mixing rate) allows to eliminate and control the volume concentrations of particles of smaller size or order micron (μιη). It appears that certain operations (manufacture, assembly, maintenance) carried out inside ZEC induce an increase in the quantity of particulate contaminants with a spectrum of size that can be very large, of which the largest (greater than the μιη) can not be controlled and eliminated by the aeronautics of these ZECs. In fact, particles larger than one micron are deposited, or in other words, settle very rapidly on the surfaces of the ZEC and can not be eliminated by the air flows. Therefore, there is a need for the detection and analysis of sedimented particles. Recommendations for sedimentation and particle counting methods and apparatus are made according to ISO 14644-3. Indeed, sedimentation tests are the only means of analysis known to date that is effective in guaranteeing the ZEC user that there is no unacceptable contamination in the ZEC following the operations carried out within it. . The tests generally consist in recovering the particles deposited by sedimentation, whatever their orientation, from the so-called "control plates", then quantifying them in number or mass or measuring their effects (light scattering). or covered area).
Les inconvénients des essais de sédimentation tels qu'ils sont réalisés à ce jour sont nombreux. Ils imposent le prélèvement et le transport vers l'appareillage de comptage des plaques témoins positionnées aux endroits appropriés de la ZEC. Lors de ce transport, il peut se produire une perte des particules sédimentées en particulier pour celles ayant la plus grande taille, qui par nature sont les moins adhérentes aux plaques témoin, avec le risque de voir la contamination surfacique comptée minorée par rapport à la réalité. Lors du transport vers le dispositif de comptage de l'ensemble de ces plaques témoin, il peut également se produire une sur contamination de ces plaques si le conditionnement de ces plaques n'est pas lui-même propre et étanche. En d'autres termes, les essais de sédimentations réalisés selon la norme ISO 14644-3 sont longs, fastidieux et pas nécessairement complètement fiables.  The disadvantages of the sedimentation tests as they are carried out to date are numerous. They impose the collection and transport to the counting apparatus of the control plates positioned at the appropriate places in the ZEC. During this transport, there may be a loss of the sedimented particles, especially for those with the largest size, which by nature are the least adherent to the control plates, with the risk of seeing the surface contamination counted less than the reality . During transport to the counting device of all these control plates, it can also occur on contamination of these plates if the packaging of these plates is not itself clean and sealed. In other words, the sedimentation tests carried out according to ISO 14644-3 are long, tedious and not necessarily completely reliable.
Plusieurs systèmes de mesures de contamination particulaire sédimentée existent qui permettent de limiter le déplacement des plaques de collecte.  Several sedimented particulate contamination measurement systems exist that make it possible to limit the displacement of the collection plates.
Sont connus par exemple des systèmes utilisant des pompes pour diriger les particules vers un système de comptage quel qu'il soit. Le principal problème de ce type de système est que le comportement des particules qui doivent sédimenter est perturbé par le flux d'air local; le comptage n'est pas représentatif de la sédimentation car l'environnement est perturbé par le système de mesure lui-même.  For example, systems using pumps for directing particles to any counting system are known. The main problem with this type of system is that the behavior of the particles that must settle is disturbed by the local air flow; the count is not representative of the sedimentation because the environment is disturbed by the measurement system itself.
Différents systèmes sont également décrits permettant la détection de l'ombre formée par des particules venant se déposer sur une surface de détection d'un capteur (voir par exemple le brevet US5218211). Ces systèmes nécessitent cependant l'ajout d'un éclairage artificiel dans l'environnement que l'on cherche à analyser pour pouvoir continuer le comptage dans l'obscurité, ce qui engendre des risques de perturbation de l'environnement, notamment du fait de l'éventuel impact des sources d'éclairage sur l'aéraulique à proximité des capteurs.  Various systems are also described allowing the detection of the shadow formed by particles deposited on a detection surface of a sensor (see for example US5218211 patent). These systems, however, require the addition of artificial lighting in the environment that is to be analyzed in order to continue the counting in the dark, which generates risks of disturbance of the environment, in particular because of the possible impact of lighting sources on the airspace near the sensors.
La présente description propose un procédé et un dispositif de détection de contamination surfacique par des particules évoluant en air libre permettant notamment l'identification et le comptage des particules sans déplacement de la plaque de collecte et sans perturbation de l'environnement dans lequel les particules évoluent. The present description proposes a method and a device for detecting surface contamination by particles evolving in free air, notably allowing identification and counting of particles without displacement of the collection plate and without disturbance of the environment in which the particles evolve.
RESUME DE L'INVENTION Selon un premier aspect, la présente description concerne un procédé de détection de la contamination surfacique par des particules évoluant en air libre dans une zone à contrôler. SUMMARY OF THE INVENTION According to a first aspect, the present description relates to a method of detecting surface contamination by particles evolving in free air in a zone to be controlled.
La zone à contrôler peut être une zone fermée de type ZEMA ou une zone ouverte pour le contrôle de la pollution atmosphérique.  The zone to be controlled may be a ZEMA closed zone or an open zone for the control of atmospheric pollution.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé comprend :  According to one or more exemplary embodiments, the method comprises:
- l'agencement dans la zone à contrôler d'au moins une surface de collecte, fixe, recevant des particules sur l'une de ses faces;  - the arrangement in the area to be controlled of at least one collection surface, fixed, receiving particles on one of its faces;
pour chaque surface de collecte, l'éclairage d'une région de ladite surface de collecte au moyen d'un faisceau d'éclairage émis par une source d'éclairage située dans une tête optique, ladite tête optique étant disposée du côté de la surface de collecte opposé à la face de réception des particules;  for each collection surface, illuminating a region of said collection surface by means of a lighting beam emitted from a light source located in an optical head, said optical head being disposed on the surface side collector opposed to the particle receiving face;
la formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire de la région éclairée au moyen d'un système optique imageur agencée dans la tête optique, chaque particule sur la surface d'analyse élémentaire émettant un signal lumineux rétrodiffusé; le déplacement de la tête optique afin de former un balayage selon les deux directions de la surface de collecte et en chaque point du balayage, une image de la surface d'analyse élémentaire;  forming an image of an elemental analysis surface of the illuminated region by means of an imaging optical system arranged in the optical head, each particle on the elemental analysis surface emitting a backscattered light signal; moving the optical head to scan along the two directions of the collection surface and at each point of the scan an image of the elemental analysis surface;
le traitement des images des surfaces d'analyse élémentaires acquises aux différents points du balayage de telle sorte à détecter les particules sur l'ensemble de la surface de collecte.  image processing of the elemental analysis surfaces acquired at the different points of the scan so as to detect the particles on the entire collection surface.
Le procédé ainsi décrit permet une caractérisation de la contamination surfacique rapide, fiable et à bas coût. Notamment, ni le comportement des particules, ni leur environnement n'est perturbé lors de la mise en œuvre du procédé et l'analyse ne requiert pas de ce fait un étalonnage systématique. La mesure, tout en étant rapide, est donc parfaitement représentative de la contamination surfacique de l'environnement, et notamment de la contamination surfacique résultant de la sédimentation. Par ailleurs, l'imagerie directe des particules permet d'analyser la géométrie, la taille et la répartition des pollutions.  The method thus described allows a characterization of fast, reliable and low cost surface contamination. In particular, neither the behavior of the particles nor their environment is disturbed during the implementation of the method and the analysis does not require a systematic calibration. The measurement, while being fast, is therefore perfectly representative of surface contamination of the environment, and in particular of surface contamination resulting from sedimentation. In addition, the direct imaging of particles makes it possible to analyze the geometry, size and distribution of pollution.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation le faisceau d'éclairage est orienté de telle sorte que le faisceau résultant de la réflexion spéculaire du faisceau d'éclairage sur la surface de collecte ne pénètre pas dans le système optique imageur. On obtient ainsi des images dites « sur fond noir » qui présentent un très bon contraste des particules à détecter. According to one or more embodiments, the lighting beam is oriented so that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface does not enter the imaging optical system. This gives so-called "black background" images that have a very good contrast of the particles to be detected.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le balayage de la tête optique est fait de façon reproductible, et de telle sorte à former des surfaces d'analyse élémentaires juxtaposées et disjointes recouvrant l'ensemble de la surface de collecte, ceci afin d'assurer une couverture complète de la surface de collecte, sans superposition des surfaces d'analyse élémentaires. Par exemple, le balayage est en forme de serpentin.  According to one or more exemplary embodiments, the scanning of the optical head is reproducibly made, and so as to form juxtaposed and disjoint elementary analysis surfaces covering the whole of the collection surface, in order to ensure complete coverage of the collection surface, without overlaying the elemental analysis surfaces. For example, the sweep is in the form of a coil.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé comprend, pour chaque formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire, l'acquisition d'une première image de la surface d'analyse élémentaire au moyen du système optique imageur avec l'éclairage, l'acquisition d'une deuxième image de la surface d'analyse élémentaire au moyen du système optique imageur sans l'éclairage, et la soustraction des deux images pour former l'image de la surface d'analyse élémentaire. Ces étapes préalables permettent de limiter le bruit résultant d'un éclairage ambiant.  According to one or more exemplary embodiments, the method comprises, for each formation of an image of an elementary analysis surface, the acquisition of a first image of the elementary analysis surface by means of the optical imaging system with lighting, acquiring a second image of the elemental analysis surface by means of the imaging optical system without illumination, and subtracting the two images to form the image of the elemental analysis surface. These preliminary steps make it possible to limit the noise resulting from ambient lighting.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé comprend, pour chaque image formée d'une surface d'analyse élémentaire, l'estimation d'un niveau de seuil et la détection des points de l'image présentant une intensité supérieure au niveau de seuil pour la détection des particules et la détermination de leurs tailles.  According to one or more exemplary embodiments, the method comprises, for each image formed of an elementary analysis surface, the estimation of a threshold level and the detection of the points of the image having a higher intensity at the level of threshold for the detection of particles and the determination of their sizes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé comprend en outre un suivi temporel des particules détectées, les particules pouvant être identifiées par exemple en fonction de leur nombre et de leurs tailles, ou par l'estimation de la surface recouverte par les particules.  According to one or more exemplary embodiments, the method further comprises a temporal tracking of the detected particles, the particles being able to be identified for example according to their number and their sizes, or by the estimation of the surface covered by the particles.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, un premier balayage de la surface de collecte peut être effectué avant le lancement de l'analyse de la contamination surfacique par les particules, afin de caractériser l'état de pollution initial de la surface, à l'origine du suivi temporel. On s'affranchit ainsi des éventuels défauts de surface ou défauts de propreté de la surface de collecte ; de ce fait, l'analyse est faite par comptage relatif du nombre de particules et ne demande pas une surface parfaitement propre ou une surface sans défaut.  According to one or more exemplary embodiments, a first scan of the collection surface can be carried out before launching the analysis of the surface contamination by the particles, in order to characterize the state of initial pollution of the surface, to the origin of time tracking. This eliminates possible surface defects or cleanliness defects of the collection surface; therefore, the analysis is done by relative counting of the number of particles and does not require a perfectly clean surface or a flawless surface.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé comprend en outre la mise en place d'une alarme se déclenchant au-delà d'un seuil de contamination particulaire préalablement choisi.  According to one or more exemplary embodiments, the method furthermore comprises the setting up of an alarm that triggers beyond a previously chosen threshold of particulate contamination.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le procédé concerne la détection de la contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlée ; il comprend la détection de la contamination surfacique à différents endroits de ladite zone. Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un dispositif de détection de contamination surfacique adapté à la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect. According to one or more exemplary embodiments, the method relates to the detection of surface contamination of a controlled environment zone; it includes the detection of surface contamination at different locations in said area. According to a second aspect, the present description relates to a surface contamination detection device adapted to the implementation of the method according to the first aspect.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif selon la présente description comprend :  According to one or more exemplary embodiments, the device according to the present description comprises:
- une surface de collecte fixe, destinée à recevoir des particules évoluant en air libre sur l'une de ses faces;  a fixed collecting surface intended to receive particles moving in free air on one of its faces;
une tête optique agencée du côté opposé de la surface de collecte par rapport à la face de réception des particules et comprenant :  an optical head arranged on the opposite side of the collection surface with respect to the particle receiving face and comprising:
o un système optique imageur permettant la formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire de la surface de collecte sur une surface de détection;  an imaging optical system for forming an image of an elemental analysis surface of the collection surface on a detection surface;
o une source d'éclairage permettant l'émission d'au moins un faisceau d'éclairage adapté pour recouvrir ladite surface d'analyse élémentaire; des moyens de déplacement de la tête optique permettant un balayage selon les deux directions de la surface de collecte et en chaque point du balayage, la formation d'une image de la surface d'analyse élémentaire;  a lighting source enabling the emission of at least one lighting beam adapted to cover said elemental analysis surface; means for moving the optical head to scan in both directions of the collection surface and at each point of the scan, forming an image of the elemental analysis surface;
une unité électronique de commande pour le traitement des signaux issus du système optique imageur.  an electronic control unit for processing signals from the imaging optical system.
La surface de collecte est transparente au moins à la longueur d'onde de la source d'éclairage. Un tel dispositif, tout en étant compact, permet une analyse fiable de la contamination particulaire sur des surfaces d'analyse témoin de quelques cm2 à au moins une centaine de cm2. The collecting surface is transparent at least at the wavelength of the light source. Such a device, while compact, allows reliable analysis of particulate contamination on control test surfaces of a few cm 2 to at least one hundred cm 2 .
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le faisceau d'éclairage est orienté de telle sorte que le faisceau résultant de la réflexion spéculaire du faisceau d'éclairage sur la surface de collecte ne pénètre pas dans le système optique imageur. Un tel arrangement permet la formation d'images dites sur « fond noir » qui permettent un très bon contraste des particules à détecter.  According to one or more exemplary embodiments, the illumination beam is oriented such that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface does not enter the imaging optical system. Such an arrangement allows the formation of so-called "black background" images that allow a very good contrast of the particles to be detected.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la source d'éclairage comprend au moins deux sources élémentaires agencées de part et d'autre du système optique imageur et dont l'émission couvre ladite surface élémentaire. La ou les sources élémentaires sont par exemple des diodes électroluminescentes.  According to one or more exemplary embodiments, the lighting source comprises at least two elementary sources arranged on either side of the imaging optical system and whose emission covers said elementary surface. The elementary source or sources are, for example, light-emitting diodes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le système optique imageur comprend un objectif et un détecteur bidimensionnel présentant une surface de détection dont les dimensions définissent les dimensions de la surface d'analyse élémentaire. Le choix de l'objectif et la résolution du détecteur bidimensionnel peuvent être faits en fonction de la taille minimale des particules que l'on cherche à détecter, de la surface de collecte et du temps recherché pour l'analyse de la surface de collecte. According to one or more exemplary embodiments, the imaging optical system comprises an objective and a two-dimensional detector having a detection surface whose dimensions define the dimensions of the elemental analysis surface. The choice of the objective and the resolution of the two-dimensional detector can be made according to the minimum size of the particles to be detected, the collection surface and the time required for the analysis of the collection surface.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le système optique imageur comprend un filtre spectral adapté à ne transmettre que la bande spectrale d'émission de la source d'éclairage. Un tel filtre permet de laisser passer la lumière rétrodiffusé par les particules sur la surface de collecte tout en limitant le flux lumineux parasite provenant de l'environnement.  According to one or more exemplary embodiments, the imaging optical system comprises a spectral filter adapted to transmit only the emission spectral band of the lighting source. Such a filter makes it possible to let the light backscattered by the particles onto the collection surface while limiting the parasitic light flux coming from the environment.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l'unité électronique de commande transmet les signaux issus du système optique imageur vers une unité de contrôle assurant tout ou partie du traitement des images des surfaces d'analyse élémentaires pour la détection des particules sur l'ensemble de la surface de collecte.  According to one or more exemplary embodiments, the electronic control unit transmits the signals coming from the imaging optical system to a control unit ensuring all or part of the image processing of the elementary analysis surfaces for the detection of the particles on the whole. from the collecting surface.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif de détection de contamination surfacique est autonome, un traitement des images des surfaces d'analyse élémentaires étant fait au niveau de l'unité électronique de commande.  According to one or more exemplary embodiments, the surface contamination detection device is autonomous, a processing of the images of the elementary analysis surfaces being made at the level of the electronic control unit.
La présente description concerne, selon un troisième aspect, un système de détection de contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlée comprenant un ensemble de dispositifs de détection de contamination surfacique selon le deuxième aspect et une unité de commande commune à ces dispositifs. L'autonomie du détecteur de contamination surfacique selon la présente description permet en effet une gestion centralisée de plusieurs détecteurs pilotés par une même station de travail. La station de travail peut être déportée par réseau, dans le cas où les détecteurs se trouvent dans des pièces différentes par exemple.  The present description relates, according to a third aspect, a surface contamination detection system of a controlled environment zone comprising a set of surface contamination detection devices according to the second aspect and a control unit common to these devices. The autonomy of the surface contamination detector according to the present description allows a centralized management of several detectors controlled by the same workstation. The workstation can be deported by network, in the case where the detectors are in different rooms for example.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes : BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description, illustrated by the following figures:
Figures 1A et 1B, des schémas illustrant un dispositif de détection de la contamination surfacique par des particules évoluant en air libre selon la présente description;  FIGS. 1A and 1B, diagrams illustrating a device for detecting surface contamination by particles evolving in free air according to the present description;
- Figure 2, un schéma représentant un exemple de tête optique d'un dispositif de détection selon la présente description;  FIG. 2, a diagram showing an example of an optical head of a detection device according to the present description;
Figure 3, une représentation de l'ensemble des surfaces d'analyses élémentaires balayées sur une surface de collecte ; Figure 3, a representation of the set of elementary analysis surfaces swept on a collecting surface;
Figures 4A, 4B et 4C, des courbes d'intensité représentant un exemple de signal lumineux détecté lorsque la surface d'analyse élémentaire est éclairée, le signal lumineux détecté lorsque la surface d'analyse élémentaire n'est pas éclairée, et la courbe obtenue par soustraction des courbes précédentes ;  4A, 4B and 4C, intensity curves representing an example of a light signal detected when the elementary analysis surface is illuminated, the light signal detected when the elemental analysis surface is not lit, and the curve obtained. by subtracting the previous curves;
Figure 5, une image d'une surface d'analyse élémentaire sur laquelle sont mises en évidence les particules classées selon leurs tailles;  5, an image of an elemental analysis surface on which the particles classified according to their sizes are highlighted;
Figure 6, une courbe de suivi de contamination dans le temps au niveau d'une surface de collecte;  Figure 6, a curve for monitoring contamination over time at a collection surface;
- Figure 7, un exemple de système de détection de contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlée comprenant un ensemble de dispositifs de détection selon la présente description ;  FIG. 7, an example of a system for detecting surface contamination of a controlled environment zone comprising a set of detection devices according to the present description;
Figure 8, un schéma montrant selon un exemple un arrangement des dispositifs de détection de contamination surfacique dans une zone à environnement contrôlé. DESCRIPTION DETAILLEE  8, a diagram showing an example of an arrangement of the surface contamination detection devices in a controlled environment zone. DETAILED DESCRIPTION
Dans les figures, les éléments identiques sont indiqués par les mêmes références. In the figures, the identical elements are indicated by the same references.
Les figures 1 A et 1B présentent un exemple de dispositif de détection selon la présente description, adapté à la détection de la contamination surfacique par des particules évoluant en air libre.  FIGS. 1A and 1B show an example of a detection device according to the present description, adapted to the detection of surface contamination by particles evolving in free air.
Par « particules » ou « contaminants particulaires », on entend généralement dans la présente description tout élément solide et/ou liquide susceptible d'adhérer à la surface de collecte par des interactions physiques et/ou chimiques, à l'exclusion des films qui couvrent l'ensemble de la surface, cette définition étant conforme à la définition donnée dans la norme ISO 14644-9(2013). Selon un ou plusieurs exemples de la présente description, une « particule » ou « contaminant particulaire » au sens de la présente description peut comprendre tout élément en suspension dans l'air ambiant suffisamment lourd pour pouvoir sédimenter sur une surface horizontale ou inclinée, typiquement des particules de dimension de l'ordre du micron.  By "particles" or "particulate contaminants" is generally meant in the present description any solid element and / or liquid likely to adhere to the collection surface by physical and / or chemical interactions, excluding films that cover the entire surface, this definition being in accordance with the definition given in ISO 14644-9 (2013). According to one or more examples of the present description, a "particle" or "particulate contaminant" within the meaning of the present description may comprise any element suspended in ambient air sufficiently heavy to be able to settle on a horizontal or inclined surface, typically particles of the order of one micron.
Le dispositif de détection de la contamination surfacique 100 représenté sur les figures 1A et 1B comprend une surface de collecte 10 et un système optronique 20 pour la détection et l'analyse des particules venant se déposer sur la surface de collecte, par exemple par sédimentation ; le système optronique 20 du dispositif de détection 100 selon cet exemple est relié à un ordinateur de contrôle 60 lui-même connecté à un écran 61. La surface de collecte est transparente au moins à la longueur d'onde de la source d'éclairage. Il s'agit par exemple d'une lame transparente, par exemple en verre, sur laquelle des particules viennent se déposer. La surface de collecte est avantageusement réalisée dans un verre résistant (par exemple en silice) afin de pouvoir être souvent nettoyée sans se dégrader. De la sorte, la surface de collecte présente l'avantage de pouvoir subir les cycles de nettoyage de surface, comme toutes les surfaces de salle propre, et donc d'être réellement représentative de l'état de propreté des surfaces surveillées. The surface contamination detection device 100 shown in FIGS. 1A and 1B comprises a collection surface 10 and an optronic system 20 for the detection and analysis of particles deposited on the collection surface, for example by sedimentation; the optronic system 20 of the detection device 100 according to this example is connected to a control computer 60 itself connected to a screen 61. The collecting surface is transparent at least at the wavelength of the light source. This is for example a transparent blade, for example glass, on which particles are deposited. The collection surface is advantageously made in a resistant glass (for example silica) in order to be often cleaned without degrading. In this way, the collection surface has the advantage of being able to undergo surface cleaning cycles, like all clean room surfaces, and therefore to be truly representative of the state of cleanliness of the monitored surfaces.
La surface de collecte présente une planéité suffisante pour que des petites particules (typiquement de l'ordre du micron) restent focalisées, c'est-à-dire dans la profondeur de champ du système imageur du système optronique. Typiquement, on cherchera un rapport entre la planéité de la surface, définie comme le plus grand écart entre un creux et une bosse, et la dimension des particules à détecter, inférieur ou égal à 10. Ainsi par exemple, pour des particules de l'ordre du micron (ou davantage), on cherchera une planéité inférieure à 10 microns, avantageusement inférieure au micron.  The collection surface has a sufficient flatness so that small particles (typically of the order of one micron) remain focused, that is to say in the depth of field of the imaging system of the optronic system. Typically, we will look for a ratio between the flatness of the surface, defined as the largest gap between a hollow and a bump, and the size of the particles to be detected, less than or equal to 10. For example, for particles of the micron order (or more), it will seek a flatness less than 10 microns, preferably less than one micron.
Par ailleurs, la surface de collecte présente avantageusement un minimum de défauts de surface ; cependant, comme cela sera décrit par la suite, une calibration initiale du détecteur peut permettre de travailler aves des surfaces de collecte qui ne sont pas parfaitement propres ou qui présentent des défauts de surface.  Moreover, the collection surface advantageously has a minimum of surface defects; however, as will be described later, an initial calibration of the detector may make it possible to work with collection surfaces that are not perfectly clean or that have surface defects.
La surface de collecte 10 comprend une face de réception 11 ou « face supérieure » sur laquelle se déposent des contaminants particulaires (référencées PI, P2 sur la figure 1A) et une face 12 opposée à la face de collecte 11 ou « face inférieure » du côté duquel se trouve le système optronique 20. Bien que sur les figures, la surface de collecte est représentée sensiblement horizontale lorsque le dispositif de détection est en utilisation, il est tout à fait possible de travailler avec la surface de collecte agencée dans un plan incliné, voire vertical, afin d'obtenir des analyses représentatives de la contamination surfacique de surfaces inclinées.  The collection surface 10 comprises a receiving face 11 or "upper face" on which particulate contaminants (referenced PI, P2 in FIG. 1A) are deposited and a face 12 opposite to the collection face 11 or "lower face" of the the side of which is the optronic system 20. Although in the figures, the collection surface is shown substantially horizontal when the detection device is in use, it is quite possible to work with the collection surface arranged in an inclined plane or even vertical, in order to obtain representative analyzes of the surface contamination of inclined surfaces.
La superficie de la surface de collecte, pour être représentative de l'état de propreté des surfaces surveillées, est, selon un exemple de réalisation, supérieure à quelques cm2, par exemple de l'ordre d'une dizaine ou de quelques dizaines de cm2, voire jusqu'à 100 cm2 ( surface considérée dans la norme IEST 1246 E utilisée jusqu'alors dans la caractérisation de la contamination particulaire surfacique). The surface area of the collection surface, to be representative of the state of cleanliness of the monitored surfaces, is, according to an exemplary embodiment, greater than a few cm 2 , for example of the order of ten or a few dozen cm 2 , or up to 100 cm 2 (area considered in the standard IEST 1246 E used until now in the characterization of the surface particle contamination).
En pratique, la surface totale analysable, déterminée comme la surface de collecte d'un détecteur ou les surfaces de collecte additionnées de N détecteurs) résulte d'un compromis entre la plus petite taille de particule à détecter, le temps nécessaire pour l'analyse, l'environnement à surveiller et/ou les surfaces cibles à contrôler. Le système optronique 20 comprend une tête optique 30 permettant d'éclairer et d'imager une surface d'analyse élémentaire 13; sur une surface de détection de la tête optique. Un exemple de tête optique est décrit plus en détails sur la figure 2. Le système optronique comprend également des moyens de déplacement 40 de la tête optique 30 permettant de balayer l'ensemble de la surface de collecte 10 ; les moyens de déplacement comprennent par exemple des rails de translation 41, 42 permettant un déplacement de la tête optique 30 selon deux directions perpendiculaires. Avantageusement, les moyens de déplacement permettent un balayage reproductible de la surface de collecte, c'est-à-dire que d'un balayage à l'autre, les mêmes surfaces d'analyse élémentaires sont imagées, ce qui permet des calibrations plus robustes du dispositif de détection. In practice, the total analyzable surface, determined as the collection surface of a detector or the collection surfaces added with N detectors, results from a compromise between the smallest particle size to be detected, the time required for the analysis. , the environment to be monitored and / or the target areas to be controlled. The optronic system 20 comprises an optical head 30 for illuminating and imaging an elemental analysis surface 13; on a detection surface of the optical head. An example of an optical head is described in more detail in FIG. 2. The optoelectronic system also comprises means 40 for moving the optical head 30 making it possible to scan the entire collection surface 10; the displacement means comprise for example translation rails 41, 42 for moving the optical head 30 in two perpendicular directions. Advantageously, the displacement means allow a reproducible scan of the collection surface, that is to say that from one scan to another, the same elemental analysis surfaces are imaged, which allows more robust calibrations. of the detection device.
Le système optronique comprend par ailleurs une unité électronique de commande 50 intégré dans le corps du dispositif de détection et qui communique avec l'ordinateur de contrôle 60 équipé d'un logiciel de contrôle.  The optoelectronic system furthermore comprises an electronic control unit 50 integrated into the body of the detection device and which communicates with the control computer 60 equipped with control software.
L'unité électronique de commande 50 permet par exemple de piloter les moteurs de translation des rails 41, 42 afin de balayer la surface de collecte. L'unité électronique de commande assure également selon une variante tout ou partie du traitement en temps réel des images acquises par la tête optique. L'unité électronique de commande peut permettre également de gérer l'initialisation du dispositif de détection, de régler l'acquisition (résolution, éclairage...), de paramétrer des seuils de contamination à partir duquel un seuil d'alerte peut être enclenché. Selon une variante, l'unité électronique de commande peut permettre également l'auto-calibration de la tête optique sur ordre de l'ordinateur de contrôle après un nettoyage pour ne pas prendre en compte les défauts permanents sur la surface de collecte tels que des rayures.  The electronic control unit 50 makes it possible, for example, to drive the translation motors of the rails 41, 42 in order to scan the collection surface. The electronic control unit also provides, in a variant, all or part of the real-time processing of the images acquired by the optical head. The electronic control unit can also be used to manage the initialization of the detection device, to adjust the acquisition (resolution, lighting, etc.), to set up contamination thresholds at which a warning threshold can be triggered. . According to one variant, the electronic control unit can also allow the self-calibration of the optical head on the order of the control computer after cleaning to avoid taking into account the permanent defects on the collection surface such as scratches.
L'ordinateur de contrôle 60, équipé d'un logiciel de contrôle, peut permettre de contrôler le système optronique 20, d'afficher les acquisitions du système optronique sur l'écran 61 et, selon des variantes, de procéder à l'analyse en temps réel ou a posteriori des images formées par le dispositif de détection ou l'ensemble des dispositifs de détection lorsqu'une pluralité d'entre eux sont agencés en réseau.  The control computer 60, equipped with a control software, can make it possible to control the optronic system 20, to display the acquisitions of the optronic system on the screen 61 and, according to variants, to carry out the analysis in real time or a posteriori of the images formed by the detection device or the set of detection devices when a plurality of them are arranged in a network.
La figure 2 illustre un exemple de tête optique 30 d'un dispositif de détection selon la présente description. La tête optique 30 comprend une source d'éclairage permettant d'éclairer une région de la surface de collecte 10 et un système optique imageur 38 permettant la formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire 13; de la surface collecte 10 sur une surface de détection 33.  FIG. 2 illustrates an example of optical head 30 of a detection device according to the present description. The optical head 30 includes a light source for illuminating a region of the collection surface 10 and an imaging optical system 38 for forming an image of an elemental analysis surface 13; of the collection surface 10 on a detection surface 33.
L'éclairage est adapté pour éclairer une région recouvrant la surface d'analyse instantanée 13;. La source d'éclairage comprend, dans l'exemple de la figure 2, deux sources élémentaires 34, 35 situées de part et d'autre du système optique imageur 38 et orientées afin d'éviter que les faisceaux lumineux émis par les sources élémentaires et réfléchis par la face inférieurel2 et la face supérieure 11 de la surface de collecte ne soient réinjectés dans le système optique imageur. Cet agencement des sources élémentaires permet une imagerie dite sur « fond noir » ; en effet la lumière directement réfléchie par la surface de collecte n'est pas détectée ; c'est seulement lorsqu'il y a la présence d'une particule apte à rétrodiffusée la lumière dans le système optique imageur qu'un signal lumineux peut être détecté sur la surface de détection 33. The illumination is adapted to illuminate a region covering the instantaneous analysis surface 13; The light source comprises, in the example of Figure 2, two sources elements 34, 35 located on either side of the imaging optical system 38 and oriented to prevent the light beams emitted by the elementary sources and reflected by the lower face2 and the upper face 11 of the collection surface are reinjected in the imaging optical system. This arrangement of elementary sources allows a so-called "black background"imaging; indeed the light directly reflected by the collection surface is not detected; it is only when there is the presence of a particle capable of backscattering light in the imaging optical system that a light signal can be detected on the detection surface 33.
La source d'éclairage peut comprendre avantageusement un ou plusieurs sources élémentaires émettant dans l'UV, le visible ou l'infrarouge, par exemple des diodes électroluminescentes.  The light source may advantageously comprise one or more elemental sources emitting in the UV, the visible or the infrared, for example light emitting diodes.
Le système optique imageur 38 comprend selon un ou plusieurs exemples de réalisation un objectif optique 31, formé d'une ou plusieurs lentilles optiques, et un détecteur optique bidimensionnel 32, l'objectif permettant la conjugaison optique entre la surface de détection du détecteur optique 32 et la surface d'analyse élémentaire 13;.  The imaging optical system 38 comprises according to one or more exemplary embodiments an optical objective 31, formed of one or more optical lenses, and a two-dimensional optical detector 32, the objective allowing the optical conjugation between the detection surface of the optical detector 32. and the elemental analysis surface 13;
L'objectif optique présente une ouverture numérique adapté à la taille des particules que l'on cherche à détecter. Par exemple, pour la détection de particules de l'ordre de 5 μιη, on pourra travailler avec un objectif ouvert à f/4 (pour une longueur d'onde de travail de 532 nm).  The optical objective has a numerical aperture adapted to the size of the particles that one seeks to detect. For example, for the detection of particles of the order of 5 μιη, it will be possible to work with an objective open at f / 4 (for a working wavelength of 532 nm).
Le détecteur optique bidimensionnel 32 est par exemple une caméra CCD ou CMOS présentant par exemple une surface de détection 33 rectangulaire formée de détecteurs élémentaires ou « pixels », avantageusement au moins 105 pixels. Typiquement ce capteur peut permettre une résolution de 5μιη sur une surface de 4 x 5 mm2 environ. Grâce au déplacement de la tête optique, il est possible alors de couvrir une surface d'analyse totale dont la surface est de 100 cm2 ou davantage. The two-dimensional optical detector 32 is for example a CCD or CMOS camera having for example a rectangular detection surface 33 formed of elementary detectors or "pixels", advantageously at least 10 5 pixels. Typically this sensor can allow a resolution of 5μιη on a surface of 4 x 5 mm 2 approximately. By moving the optical head, it is possible to cover a total area of analysis whose surface is 100 cm 2 or more.
Le système optique imageur 38 peut comprendre également selon un exemple un filtre optique 36 adapté à la longueur d'onde de la source d'éclairage afin de filtrer les rayonnements lumineux parasites et optimiser le rapport signal sur bruit optique.  The imaging optical system 38 may also comprise, according to an example, an optical filter 36 adapted to the wavelength of the illumination source in order to filter the parasitic light rays and to optimize the optical signal-to-noise ratio.
Un dispositif de détection de contamination surfacique tel qu'illustré au moyen des figures 1A, 1B et 2 présente l'avantage d'une ergonomie très compacte ; par exemple le dispositif de détection peut présenter des dimensions inférieures à 20 cm selon chacune des 2 directions.  A surface contamination detection device as illustrated by means of FIGS. 1A, 1B and 2 has the advantage of a very compact ergonomics; for example the detection device may have dimensions smaller than 20 cm in each of the two directions.
La figure 3 représente selon un exemple le balayage de la surface de collecte 10. La surface d'analyse instantanée 13; est translatée en serpentin (c'est-à-dire en se déplaçant le long d'une ligne et, arrivée à l'extrémité de la ligne, en se déplaçant sur une ligne adjacente et ainsi de suite), de façon reproductible. Un tel déplacement est assuré par exemple au moyen de 2 axes motorisés perpendiculaires (rails 41 et 42 de la figure 1B). FIG. 3 represents, in one example, the scanning of the collection surface 10. The instantaneous analysis surface 13; is translated serpentine (ie moving along a line and arriving at the end of the line, moving on an adjacent line and so on), in a reproducible manner. Such displacement is ensured for example by means of 2 axes motorized perpendicular (rails 41 and 42 of Figure 1B).
Selon un exemple, le déplacement de la tête optique (éclairage, objectif et caméra) est obtenu par un ensemble de translation linéaire dont les déplacements sont gérés par des moteurs pas à pas, ce qui permet de balayer toujours les mêmes zones de la surface de collecte.  According to one example, the displacement of the optical head (lighting, objective and camera) is obtained by a linear translation assembly whose movements are managed by stepping motors, which allows to scan always the same areas of the surface of collection.
II est ainsi possible par un balayage de la surface d'analyse élémentaire d'obtenir quelques centaines d'acquisitions d'images instantanées, par exemple entre 300 et 400, afin de recouvrir une surface d'analyse complète d'environ une centaine de cm2, équivalent à plusieurs milliards de pixels. It is thus possible by scanning the elementary analysis surface to obtain a few hundred acquisitions of instantaneous images, for example between 300 and 400, in order to cover a complete analysis surface of about one hundred cm. 2 , equivalent to several billion pixels.
La mécanique du balayage est dimensionnée selon un exemple pour permettre d'effectuer un balayage complet dans un temps court, typiquement de quelques minutes à une dizaine de minutes, ce qui contraint les profils de déplacement.  The scanning mechanism is sized according to an example to allow a complete scan in a short time, typically from a few minutes to ten minutes, which constrains the profiles of displacement.
Par ailleurs, une rigidité suffisante de la mécanique de balayage permet de déplacer la tête optique en maintenant la netteté de l'image, augmentant la fiabilité de la détection.  Moreover, a sufficient rigidity of the scanning mechanism makes it possible to move the optical head while maintaining the sharpness of the image, increasing the reliability of the detection.
Des exemples de procédés pour la formation d'images de surfaces d'analyse élémentaires à partir d'images acquises par la tête optique, le traitement des images formées et des procédés de comptage des particules à partir des images formées sont maintenant décrits. Tout ou partie des procédés décrits ci-dessous peuvent être commandés par l'unité électronique de commande 50 (figure 1B) intégrée dans le système optronique et/ou par l'ordinateur de contrôle 60 (figure 1 A) relié à l'unité électronique de commande et équipé d'un logiciel de contrôle.  Examples of methods for forming images of elemental analysis surfaces from images acquired by the optical head, processing of formed images and methods of counting particles from the formed images are now described. Some or all of the methods described below may be controlled by the electronic control unit 50 (FIG. 1B) integrated in the optronic system and / or by the control computer 60 (FIG. 1A) connected to the electronic unit. control and equipped with control software.
Avant d'effectuer un balayage, le système optronique peut tester selon une variante si l'éclairage ambiant n'est pas trop élevé, afin d'éviter de perturber, saturer ou biaiser les mesures.  Before performing a scan, the optronic system can alternatively test whether the ambient lighting is not too high, in order to avoid disturbing, saturating or skewing the measurements.
La formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire peut se faire selon le procédé suivant, illustré au moyen des figures 4A à 4C:  The formation of an image of an elemental analysis surface can be done according to the following method, illustrated by means of FIGS. 4A to 4C:
la source d'éclairage est allumée pour réaliser une première acquisition: cette première acquisition détermine l'image des particules en incluant le fond ambiant. La figure 4A présente le profil d'une particule éclairée, c'est-à-dire l'intensité du signal issu de cette particule, selon une dimension ;  the lighting source is lit to make a first acquisition: this first acquisition determines the image of the particles by including the ambient background. Figure 4A shows the profile of an illuminated particle, that is to say the intensity of the signal from this particle, in one dimension;
la source d'éclairage est éteinte pour réaliser une seconde acquisition: cette deuxième acquisition détermine l'image du fond ambiant. La figure 4B présente le profil de la même particule que la figure 4B mais cette fois ci non éclairée ;  the lighting source is turned off to make a second acquisition: this second acquisition determines the image of the ambient background. Figure 4B shows the profile of the same particle as Figure 4B but this time unlit;
les 2 acquisitions sont soustraites pixel par pixel afin d'obtenir l'image des particules dépourvue du fond. La figure 4C présente le profil de la même particule après soustraction des deux profils précédents.  the 2 acquisitions are subtracted pixel by pixel in order to obtain the image of the particles devoid of background. Figure 4C shows the profile of the same particle after subtraction of the two previous profiles.
Le procédé suivant peut ensuite être appliqué à l'image formée: détermination d'un niveau de seuil, le niveau de seuil pouvant être un paramètre usine indépendant des images acquises. The following process can then be applied to the formed image: determining a threshold level, the threshold level being a factory parameter independent of the images acquired.
- une segmentation et un regroupement des pixels contigus ayant une valeur supérieure à celle du niveau de seuil précédemment déterminé sont effectués. Chaque groupe de pixels ainsi formé constitue une particule.  a segmentation and a grouping of the contiguous pixels having a value greater than that of the previously determined threshold level are carried out. Each group of pixels thus formed constitutes a particle.
la taille d'une particule peut être déterminée à partir de la distance maximale que peuvent former deux de ses pixels. Une comparaison de toutes les combinaisons possibles entre deux pixels appartenant pour l'un à l'enveloppe convexe supérieure et pour l'autre à l'enveloppe convexe inférieure de la particule peut être faite pour en déduire la taille de cette particule.  the size of a particle can be determined from the maximum distance that two of its pixels can form. A comparison of all the possible combinations between two pixels belonging to one to the upper convex envelope and the other to the lower convex envelope of the particle can be made to deduce the size of this particle.
Une fois les acquisitions et les calculs terminés, la tête optique peut être translatée vers la surface d'analyse élémentaire suivante et ainsi de suite.  Once the acquisitions and calculations are complete, the optical head can be translated to the next elemental analysis surface and so on.
Chaque particule peut alors être classée selon la catégorie de sa taille, et pour chaque position de la tête optique. Les statistiques peuvent être mises à jour sur l'interface du logiciel jusqu'à la fin du balayage où les valeurs finales de concentration des particules selon les catégories de tailles peuvent être affichées sur un graphique.  Each particle can then be classified according to the category of its size, and for each position of the optical head. The statistics can be updated on the software interface until the end of the scan where the final particle concentration values according to the size categories can be displayed on a graph.
Au moyen du logiciel de contrôle mis en œuvre dans l'ordinateur de contrôle, il est possible d'archiver les balayages effectués au cours du temps et de revoir toute la campagne de balayage afin d'analyser les images du premier au dernier balayage effectué. Le suivi des contaminations peut ainsi s'effectuer en balayant la surface de collecte à intervalles réguliers et programmables par l'utilisateur (par exemple toutes les 5 min pour un fonctionnement quasi- continu, ou à des intervalles de temps plus espacés).  Using the control software implemented in the control computer, it is possible to archive the sweeps made over time and review the entire scanning campaign to analyze the images from the first to the last sweep performed. Contamination monitoring can thus be carried out by sweeping the collection surface at regular intervals and programmable by the user (for example every 5 min for almost continuous operation, or at more spaced intervals of time).
Selon un exemple de réalisation, un premier balayage de la surface de collecte peut être effectué pour caractériser l'état de pollution initial de la surface. Il est l'origine du suivi. Les balayages suivants de la surface de collecte peuvent permettre de suivre l'évolution de la contamination par rapport à ce premier balayage. Un avantage est que la surface peut être imparfaitement propre ou un peu endommagée, cela n'affecte pas le suivi de la contamination.  According to an exemplary embodiment, a first scan of the collection surface may be performed to characterize the initial pollution state of the surface. He is the origin of the follow-up. The subsequent scans of the collection surface can be used to follow the evolution of the contamination with respect to this first scan. One advantage is that the surface may be imperfectly clean or slightly damaged, this does not affect the monitoring of the contamination.
En parallèle de chaque balayage, une mesure de bruit ambiant lié à l'environnement lumineux peut être réalisée. La valeur du bruit est rapportée en parallèle avec les valeurs de contamination. Cela permet de garder en mémoire l'environnement lumineux vu par le dispositif de détection.  In parallel with each scan, a measurement of ambient noise related to the light environment can be performed. The noise value is reported in parallel with the contamination values. This makes it possible to keep in memory the light environment seen by the detection device.
Les résultats de contamination peuvent être donnés pour plusieurs catégories, en particules/cm2, sous forme de graphiques temporels. The contamination results can be given for several categories, in particles / cm 2 , in the form of time graphs.
La figure 6 représente ainsi un exemple de courbes de suivi de la contamination surfacique. Les courbes 610, 620, 630, 640, 650 représentent respectivement l'évolution dans le temps du nombre de particules par cm2 sur la surface d'analyse, ayant des tailles respectivement supérieures à 5μιη, 15μιη, 25μιη, 50 et ΙΟΟμιη. On peut noter que sur cette surface d'analyse, la présence de particules de plus de 50μιη est très faible tout le long du suivi. Ces courbes sont obtenues en effectuant plusieurs balayages à intervalles réguliers et programmables par l'utilisateur ; ces intervalles peuvent être de quelques minutes, par exemple 10 à 15 minutes, pour un fonctionnement en continu, ou plus espacés, par exemple toutes les heures. Le premier balayage caractérise l'état de pollution initial de la surface et est l'origine des courbes de suivi. Les balayages suivants vont permettre de suivre l'évolution de la contamination par rapport à ce premier balayage. Sur ces courbes, on observe par exemple une chute importante de quantité de particules par cm2 le 17/06/2014 avant 15h30 (référence 611); cette chute brutale correspond à un nettoyage de la surface d'analyse. Puis au cours de temps, la quantité de particules par cm2 augmente, ce qui correspond à l'accumulation des particules sur la surface d'analyse. A l'instant T, un balayage est en cours ; il est possible de suivre son évolution sur l'affichage 670. L'affichage 670 représente la surface d'analyse, la région 671 de l'affichage 671 représente la région de la surface de collecte déjà balayée et la région 672 de l'affichage 671 représente la région qui n'a pas encore été balayée. FIG. 6 thus represents an example of contamination monitoring curves. surface. The curves 610, 620, 630, 640, 650 respectively represent the evolution in time of the number of particles per cm 2 on the analysis surface, having sizes respectively greater than 5μιη, 15μιη, 25μιη, 50 and ΙΟΟμιη. It can be noted that on this analysis surface, the presence of particles of more than 50μιη is very low throughout the monitoring. These curves are obtained by performing several scans at regular intervals and programmable by the user; these intervals may be a few minutes, for example 10 to 15 minutes, for continuous operation, or more spaced, for example every hour. The first scan characterizes the initial pollution state of the surface and is the origin of the tracking curves. The following scans will make it possible to follow the evolution of the contamination with respect to this first scan. On these curves, there is for example a significant drop in the amount of particles per cm 2 on 17/06/2014 before 15:30 (reference 611); this sudden drop corresponds to a cleaning of the analysis surface. Then over time, the amount of particles per cm 2 increases, which corresponds to the accumulation of particles on the analysis surface. At time T, a scan is in progress; it is possible to follow its evolution on the display 670. The display 670 represents the analysis surface, the region 671 of the display 671 represents the region of the collection surface already scanned and the region 672 of the display 671 represents the region that has not yet been swept.
En parallèle de chaque balayage, une mesure de bruit peut être réalisée. La valeur est rapportée en parallèle des valeurs de contamination. Cela permet de garder en mémoire l'environnement lumineux vu par le dispositif lors de la mesure. En effet, lors de l'utilisation, il pourrait y avoir des variations importantes du bruit de fond rendant les résultats erronés par exemple si le capteur est saturé par le bruit lumineux ambiant empêchant toute acquisition.  In parallel with each scan, a noise measurement can be performed. The value is reported in parallel with the contamination values. This makes it possible to keep in memory the light environment seen by the device during the measurement. Indeed, during use, there could be significant variations in background noise making the results erroneous, for example if the sensor is saturated by ambient light noise preventing any acquisition.
Un des avantages de l'invention est que la surface peut être parfaitement propre ou un peu endommagée, le suivi de la contamination n'en sera pas affecté puisque le comptage peut se faire relativement à un état initial comme cela a été décrit précédemment; on accroît ainsi la durée d'utilisation du dispositif.  One of the advantages of the invention is that the surface can be perfectly clean or slightly damaged, the monitoring of the contamination will not be affected since the counting can be done relatively to an initial state as described previously; this increases the duration of use of the device.
Des seuils d'alarme peuvent être paramétrés par l'utilisateur lorsque des seuils de contamination surfacique préalablement définis sont atteints.  Alarm thresholds can be set by the user when pre-defined surface contamination thresholds are reached.
Selon un exemple de réalisation illustré au moyen des figures 7 et 8, le procédé selon la présente description peut comprendre la détection de contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlé au moyen d'un système dont un exemple est représenté sur la figure 7.  According to an exemplary embodiment illustrated by means of FIGS. 7 and 8, the method according to the present description can comprise the detection of surface contamination of a controlled environment zone by means of a system of which an example is shown in FIG.
Le système de détection de contamination surfacique comprend un ordinateur de contrôle 60 muni d'un logiciel de contrôle et un ensemble de dispositifs de détection de contamination surfacique, tels que décrits par exemple au moyen des figures 1A, 1B et 2. Dans le cas où l'unité électronique de contrôle (50, figure 1B) de chaque dispositif de détection commande de façon intégrée, l'ensemble du traitement des images, l'ordinateur de contrôle pourra être utilisé pour l'affichage et l'interface avec l'utilisateur. La liaison entre chacun des dispositifs de détection et l'ordinateur de contrôle peut se faire de façon connue de façon filaire ou non filaire. The surface contamination detection system comprises a control computer 60 equipped with control software and a set of surface contamination detection devices, as described for example by means of FIGS. 1A, 1B and 2. In the case where Single control electronics (50, Figure 1B) of each detection device controls in an integrated manner, the entire processing of images, the control computer can be used for display and interface with the user. The connection between each of the detection devices and the control computer can be done in a known manner wired or wireless.
La figure 8 illustre selon un exemple l'agencement de dispositifs de détection de contamination surfacique dans une zone à environnement contrôlé, par exemple une salle propre. La disposition des dispositifs de détection se fait avantageusement en fonction de la disposition de la salle, des éléments sensibles à protéger de la pollution particulaire et des sources de contamination potentielle comme par exemple les déplacements des opérateurs représentés sur la figure 8 par des flèches. Ainsi dans l'exemple de la figure 8, des dispositifs de détection de la contamination surfacique 101 à 112 sont placés dans une zone à environnement contrôlé 200 autour de zones sensibles ZI, Z2, Z3 qui se trouvent par exemple au niveau d'une table 203, d'étagères 202, de machines 201, 204 et autour des déplacements des opérateurs (représentés par des flèches). Chacun des dispositifs de détection peut être agencé pour donner à la surface de collecte une inclinaison représentative de l'inclinaison des surfaces sensibles de la zone à environnement contrôlé. Une modélisation précise de la contamination dans le temps et l'espace est ainsi possible.  FIG. 8 illustrates, in one example, the arrangement of surface contamination detection devices in a controlled environment zone, for example a clean room. The arrangement of the detection devices is advantageously based on the layout of the room, the sensitive elements to be protected from particulate pollution and potential sources of contamination such as for example the movements of the operators shown in Figure 8 by arrows. Thus, in the example of FIG. 8, surface contamination detection devices 101 to 112 are placed in a controlled environment zone 200 around sensitive zones ZI, Z2, Z3 which are for example at a table level. 203, shelves 202, machines 201, 204 and around the movements of the operators (represented by arrows). Each of the detection devices may be arranged to give the collection surface an inclination representative of the inclination of the sensitive surfaces of the controlled environment area. Precise modeling of contamination in time and space is possible.
Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, les systèmes et procédés de détection de contamination particulaire sédimentée selon la présente description comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent.  Although described through a number of detailed exemplary embodiments, the systems and methods for detecting particulate contamination sedimented according to the present disclosure include various alternatives, modifications, and improvements that will be apparent to those skilled in the art, it being understood that these various variants, modifications and improvements fall within the scope of the invention, as defined by the following claims.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de détection de la contamination surfacique par des particules évoluant en air libre dans une zone à contrôler (200) comprenant : A method for detecting surface contamination by particles evolving in free air in a zone to be monitored (200), comprising:
l'agencement dans la zone à contrôler d'au moins une surface de collecte (10), fixe, recevant des particules sur l'une de ses faces (11);  arranging in the area to be controlled at least one fixed collecting surface (10) receiving particles on one of its faces (11);
pour chaque surface de collecte (10), l'éclairage d'une région de ladite surface de collecte au moyen d'un faisceau d'éclairage émis par une source d'éclairage (34, 35) située dans une tête optique (30), ladite tête optique étant disposée du côté de la surface de collecte opposé à la face de réception (11) des particules;  for each collection surface (10), illuminating a region of said collection surface by means of a light beam emitted from a light source (34, 35) located in an optical head (30) said optical head being disposed on the side of the collecting surface opposite the particle receiving face (11);
la formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire (13i) de la région éclairée au moyen d'un système optique imageur (38) agencée dans la tête optique (30), chaque particule sédimentée sur la surface d'analyse élémentaire (13i) émettant un signal lumineux rétrodiffusé;  forming an image of an elemental analysis surface (13i) of the illuminated region by means of an imaging optical system (38) arranged in the optical head (30), each particle sedimented on the analysis surface elementary (13i) emitting a backscattered light signal;
le déplacement de la tête optique (30) afin de former un balayage selon les deux directions de la surface de collecte et en chaque point du balayage, une image de la surface d'analyse élémentaire;  moving the optical head (30) to scan in both directions of the collection surface and at each scan point an image of the elemental analysis surface;
le traitement des images des surfaces d'analyse élémentaires acquises aux différents points du balayage de telle sorte à détecter les particules sur l'ensemble de la surface de collecte.  image processing of the elemental analysis surfaces acquired at the different points of the scan so as to detect the particles on the entire collection surface.
Procédé de détection de la contamination surfacique selon la revendication 1, dans lequel le faisceau d'éclairage est orienté de telle sorte que le faisceau résultant de la réflexion spéculaire du faisceau d'éclairage sur la surface de collecte (10) ne pénètre pas dans le système optique imageur (38). A method of detecting surface contamination according to claim 1, wherein the illumination beam is oriented such that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface (10) does not penetrate the imaging optical system (38).
Procédé de détection de la contamination surfacique selon la revendication 1, dans lequel le déplacement de la tête optique est fait de telle sorte à former des surfaces d'analyse élémentaires (13i) juxtaposées et disjointes recouvrant l'ensemble de la surface de collecte (10). A method of detecting surface contamination according to claim 1, wherein the displacement of the optical head is such as to form juxtaposed and disjoint elemental analysis surfaces (13i) covering the entire collection surface (10). ).
Procédé de détection de la contamination surfacique selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant, pour chaque formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire, l'acquisition d'une première image de la surface d'analyse élémentaire au moyen du système optique imageur avec l'éclairage, l'acquisition d'une deuxième image de la surface d'analyse élémentaire au moyen du système optique imageur sans l'éclairage, la soustraction des deux images pour former l'image de la surface d'analyse élémentaire. A method of detecting surface contamination according to any one of the preceding claims comprising, for each image formation of an elemental analysis surface, acquiring a first image of the elemental analysis surface by means of of the imaging optical system with lighting, the acquisition of a second image of the elemental analysis surface by means of the imaging optical system without illumination, the subtraction of the two images to form the image of the elemental analysis surface.
Procédé de détection de la contamination surfacique selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant, pour chaque image formée d'une surface d'analyse élémentaire, l'estimation d'un niveau de seuil et la détection des points de l'image présentant une intensité supérieure au niveau de seuil pour la détection des particules et la détermination de leurs tailles. A method for detecting surface contamination according to any one of the preceding claims comprising, for each image formed of an elemental analysis surface, the estimation of a threshold level and the detection of the points of the image presenting a higher than the threshold level for particle detection and size determination.
Procédé de détection de la contamination surfacique selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre le suivi temporel des particules détectées. A method of detecting surface contamination according to any one of the preceding claims, further comprising the temporal tracking of the detected particles.
Procédé de détection de la contamination surfacique selon la revendication 6 comprenant un premier balayage de la surface de collecte effectué pour caractériser l'état de pollution initial de la surface, à l'origine du suivi temporel. A method of detecting surface contamination according to claim 6 comprising a first scan of the collection surface performed to characterize the state of initial pollution of the surface, causing the time tracking.
Procédé de détection de la contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlée comprenant la détection de la contamination surfacique selon l'une quelconque des revendications précédentes, à différents endroits de la zone. A method of detecting surface contamination of a controlled environmental area comprising detecting surface contamination as claimed in any one of the preceding claims at different locations in the area.
Dispositif de détection de contamination surfacique (100) comprenant : A surface contamination detecting device (100) comprising:
une surface de collecte (10) fixe, destinée à recevoir des particules évoluant en air libre sur l'une de ses faces (11);  a fixed collection surface (10) intended to receive particles evolving in free air on one of its faces (11);
une tête optique (30) agencée du côté de la surface de collecte opposé à la face de réception (11) des particules et comprenant :  an optical head (30) arranged on the side of the collection surface opposite the particle receiving face (11) and comprising:
o un système optique imageur (38) permettant la formation d'une image d'une surface d'analyse élémentaire (13i) de la surface de collecte (10) sur une surface de détection (33);  an imaging optical system (38) for forming an image of an elemental analysis surface (13i) of the collection surface (10) on a detection surface (33);
o une source d'éclairage (34, 35) permettant l'émission d'au moins un faisceau d'éclairage adapté pour recouvrir ladite surface d'analyse élémentaire a light source (34, 35) for emitting at least one lighting beam adapted to cover said elemental analysis surface
(130; (130;
des moyens de déplacement (40) de la tête optique (30) permettant un balayage selon les deux directions de la surface de collecte (10) et en chaque point du balayage, la formation d'une image de la surface d'analyse élémentaire; une unité électronique de commande (50) pour le traitement des signaux issus du système optique imageur. moving means (40) of the optical head (30) for scanning in both directions of the collecting surface (10) and at each point of the scanning, forming an image of the elemental analysis surface; an electronic control unit (50) for processing the signals from the imaging optical system.
10. Dispositif de détection de contamination surfacique (100) selon la revendication 9, dans lequel le faisceau d'éclairage est orienté de telle sorte que le faisceau résultant de la réflexion spéculaire du faisceau d'éclairage sur la surface de collecte (10) ne pénètre pas dans le système optique imageur (38). The surface contamination detecting device (100) according to claim 9, wherein the illumination beam is oriented such that the beam resulting from the specular reflection of the illumination beam on the collection surface (10) does not does not enter the imaging optical system (38).
11. Dispositif de détection de contamination surfacique (100) selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel la source d'éclairage comprend au moins deux sources élémentaires (34, 35) agencées de part et d'autre du système optique imageur et dont l'émission couvre ladite surface élémentaire (13i). 11. Surface contamination detection device (100) according to one of claims 9 or 10, wherein the illumination source comprises at least two elementary sources (34, 35) arranged on either side of the optical imaging system. and whose emission covers said elementary surface (13i).
12. Dispositif de détection de contamination surfacique (100) selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel le système optique imageur (38) comprend un objectif (31) et un détecteur bidimensionnel (32) présentant une surface de détection (33) dont les dimensions définissent les dimensions de la surface d'analyse élémentaire (13i). The surface contamination detecting device (100) according to one of claims 9 to 11, wherein the imaging optical system (38) comprises a lens (31) and a two-dimensional detector (32) having a detection surface (33). ) whose dimensions define the dimensions of the elemental analysis surface (13i).
13. Dispositif de détection de contamination surfacique (100) selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel le système optique imageur (38) comprend un filtre spectral (36) adapté à ne transmettre que la bande spectrale d'émission de la source d'éclairage. 13. Surface contamination detection device (100) according to one of claims 9 to 12, wherein the imaging optical system (38) comprises a spectral filter (36) adapted to transmit only the emission spectral band of the lighting source.
14. Système de détection de contamination surfacique d'une zone à environnement contrôlée comprenant un ensemble de dispositifs de détection de contamination surfacique (101 - 112) selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 et une unité de contrôle (60) des dispositifs. A surface environmental contamination detection system of a controlled environmental area comprising a set of surface contamination detecting devices (101 - 112) according to any one of claims 9 to 13 and a control unit (60) of the devices. .
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