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FR2713773A1 - Laser particle size analyzer with prism effect. - Google Patents

Laser particle size analyzer with prism effect. Download PDF

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FR2713773A1
FR2713773A1 FR9315126A FR9315126A FR2713773A1 FR 2713773 A1 FR2713773 A1 FR 2713773A1 FR 9315126 A FR9315126 A FR 9315126A FR 9315126 A FR9315126 A FR 9315126A FR 2713773 A1 FR2713773 A1 FR 2713773A1
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FR
France
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particles
diopter
medium
refractive index
mixture
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FR9315126A
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FR2713773B1 (en
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Patin Patrick
Pinier Frank
Pike Roy
Woodley William
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SEMATECH SARL
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SEMATECH SARL
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    • G01MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205Investigating particle size or size distribution by optical means

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules en circulation, comportant: . un générateur (1) d'un faisceau de lumière monochromatique (2); . un récipient transparent (3); . un système optique convergent (5); . un ensemble (6) de détecteurs photosensibles (7i); et . des moyens (9) de traitement de signaux électriques. Selon l'invention, ledit dispositif comporte de plus un dioptre (13), formé d'une surface optique qui sépare un premier et un second milieux d'indices de réfraction différents et disposé, de façon inclinée, sur le trajet dudit faisceau de lumière monochromatique (2) entre ledit mélange de particules (P) en circulation et ledit système optique (5), l'indice de réfraction du premier milieu, en regard dudit mélange de particules (P), étant supérieur à l'indice de réfraction du second milieu, en regard dudit système optique (5).The present invention relates to a device for determining the particle size distribution of a mixture of particles in circulation, comprising:. a generator (1) of a monochromatic light beam (2); . a transparent container (3); . a converging optical system (5); . a set (6) of photosensitive detectors (7i); and. means (9) for processing electrical signals. According to the invention, said device further comprises a diopter (13), formed of an optical surface which separates a first and a second medium of different refractive indices and disposed, in an inclined manner, on the path of said light beam monochromatic (2) between said mixture of particles (P) in circulation and said optical system (5), the refractive index of the first medium, opposite said mixture of particles (P), being greater than the refractive index of second medium, facing said optical system (5).

Description

La présente invention concerne un dispositif pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules, c'est-à-dire permettant de tracer une courbe représentative des variations, en fonction du diamètre des particules ayant le même diamètre.The present invention relates to a device for determining the particle size distribution of a mixture of particles, that is to say making it possible to draw a curve representative of the variations, as a function of the diameter of the particles having the same diameter.

Par les documents US-A-3 807 864, FR-A-2 300337, FR-A-2 415 801 et US-A-4 274 741, par exemple, on connaît déjà un dispositif pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules en circulation, par exemple en suspension dans un courant fluide (liquide ou gaz). Un tel dispositif comporte une source laser, dont le faisceau traverse un récipient transparent parcouru par le courant fluide transportant lesdites particules, et un système optique convergent pour former une figure de diffraction etlou de diffusion (en fonction de la taille desdites particules) des particules éclairées par le faisceau laser. Un ensemble de détecteurs photosensibles, répartis dans le plan focal dudit système optique, engendre des signaux électriques représentatifs de ladite figure de diffraction-diffusion et adressés à un calculateur, traitant lesdits signaux électriques pour déterminer la répartition granulométrique dudit mélange de particules. Ce type de dispositif dépend de la théorie de la diffraction
Fraunhofer.
From documents US-A-3 807 864, FR-A-2 300337, FR-A-2 415 801 and US-A-4 274 741, for example, a device is already known for determining the particle size distribution of a mixture of particles in circulation, for example suspended in a fluid stream (liquid or gas). Such a device comprises a laser source, the beam of which passes through a transparent container traversed by the fluid current transporting said particles, and a converging optical system to form a diffraction pattern and / or diffusion (depending on the size of said particles) of the illuminated particles. by the laser beam. A set of photosensitive detectors, distributed in the focal plane of said optical system, generates electrical signals representative of said diffraction-diffusion pattern and addressed to a computer, processing said electrical signals to determine the particle size distribution of said mixture of particles. This type of device depends on the theory of diffraction
Fraunhofer.

On sait de plus que, avec un tel dispositif, les mesures effectuées dans ledit plan focal sont significatives, pour les grosses particules, lorsqu'elles sont réalisées au voisinage de l'axe du faisceau laser, et pour les fines particules, lorsqu'elles sont réalisées loin dudit axe, c'est-à-dire avec des valeurs élevées de l'angle de diffraction etlou de diffusion.We also know that, with such a device, the measurements made in said focal plane are significant, for large particles, when they are taken in the vicinity of the axis of the laser beam, and for fine particles, when they are performed far from said axis, that is to say with high values of the diffraction angle and / or diffusion.

Toutefois, ces mesures sont souvent difficiles à réaliser, surtout pour les grosses particules. En effet, ces dernières sont difficiles à identifier, en raison de la faible valeur de l'angle de diffraction etlou de diffusion par rapport à l'axe du faisceau de lumière monochromatique.However, these measurements are often difficult to perform, especially for large particles. Indeed, the latter are difficult to identify, because of the low value of the diffraction angle and / or diffusion relative to the axis of the monochromatic light beam.

Afin de faciliter la détection, une solution connue préconise d'utiliser des systèmes optiques de plus grandes focales, ce qui permet d'augmenter la dispersion angulaire des rayons à détecter. Cette solution pose, néanmoins, de nouveaux problèmes, puisqu'elle nécessite, en particulier, d'augmenter la longueur du banc optique de mesure portant les différents éléments du dispositif.In order to facilitate detection, a known solution recommends using optical systems with larger focal lengths, which makes it possible to increase the angular dispersion of the rays to be detected. This solution poses, however, new problems, since it requires, in particular, to increase the length of the optical measurement bench carrying the various elements of the device.

L'objet de l'invention est de remédier à ces inconvénients, en perfectionnant le dispositif mentionné ci-dessus, de façon à permettre une analyse de grande finesse, quelle que soit la taille des particules du mélange. The object of the invention is to remedy these drawbacks, by improving the device mentioned above, so as to allow an analysis of great finesse, whatever the size of the particles of the mixture.

A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules en circulation, comportant: - un générateur d'un faisceau de lumière monochromatique; - un récipient transparent, disposé sur le trajet dudit faisceau et parcouru par ledit mélange de particules; - un système optique convergent pour former, dans son plan focal, une figure de diffraction-diffusion desdites particules éclairées par ledit faisceau; - un ensemble de détecteurs photosensibles répartis dans ledit plan focal du système optique; et - des moyens de traitement des signaux électriques émis par ledit ensemble de détecteurs photosensibles; est remarquable en ce qu'il comporte un dioptre, formé d'une surface optique qui sépare un premier et un second milieu d'indices de réfraction différents et disposé, de façon inclinée, sur le trajet dudit faisceau de lumière monochromatique entre ledit mélange de particules en circulation et ledit système optique, L'indice de réfraction du premier milieu, en regard dudit mélange de particules, étant supérieur à l'indice de réfraction du second milieu, en regard dudit système optique.To this end, according to the invention, the device for determining the particle size distribution of a mixture of particles in circulation, comprising: - a generator of a monochromatic beam of light; - a transparent container, placed on the path of said beam and traversed by said mixture of particles; - a converging optical system to form, in its focal plane, a diffraction-diffusion pattern of said particles illuminated by said beam; - a set of photosensitive detectors distributed in said focal plane of the optical system; and - means for processing the electrical signals emitted by said set of photosensitive detectors; is remarkable in that it comprises a diopter, formed of an optical surface which separates a first and a second medium of different refractive indices and disposed, in an inclined manner, on the path of said beam of monochromatic light between said mixture of particles in circulation and said optical system, The refractive index of the first medium, facing said mixture of particles, being greater than the refractive index of the second medium, facing said optical system.

Ainsi, la dispersion angulaire des rayons monochromatiques issus du récipient transparent augmente au passage dudit dioptre, ctest-à-dire en passant dudit premier milieu audit second milieu d'indice de réfraction plus faible, ce qui entraîne une répartition spatiale plus importante des rayons à détecter et permet, ainsi, une analyse de grande finesse, particulièrement intéressante pour les grosses particules.Thus, the angular dispersion of the monochromatic rays from the transparent container increases with the passage of said diopter, that is to say while passing from said first medium to said second medium with a lower refractive index, which results in a greater spatial distribution of the rays to detect and thus allow an analysis of great finesse, particularly interesting for large particles.

De façon avantageuse, ledit dioptre est incliné par rapport à l'axe du faisceau de lumière monochromatique d'un angle O défini par la relation sin(7C/24) = n2/nl, avec nl
L'indice de réfraction dudit premier milieu et n2 L'indice de réfraction dudit second milieu.
Advantageously, said diopter is inclined relative to the axis of the monochromatic light beam by an angle O defined by the relation sin (7C / 24) = n2 / nl, with nl
The refractive index of said first medium and n2 The refractive index of said second medium.

Ainsi, un rayon monochromatique qui traverse le récipient sans venir au contact d'une particule et qui conserve donc sa direction initiale correspondant à l'axe du faisceau de lumière monochromatique, subit, en raison de la valeur telle que définie précédemment de l'angle d'inclinaison 0, une réflexion totale sur ledit dioptre. Au contraire, un rayon monochromatique qui est diffracté par une particule du mélange, modifiant sa direction initiale, n'est pas réfléchi par ledit dioptre et traverse donc ce dernier. Par conséquent, en effectuant les mesures optiques à la sortie du dioptre, on ne détecte que les rayons diffractés utiles pour la mise en oeuvre de l'invention, tandis que les rayons incidents non diffractés, sources de bruit, sont déviés du champ de mesure.Thus, a monochromatic ray which crosses the container without coming into contact with a particle and which therefore retains its initial direction corresponding to the axis of the beam of monochromatic light, suffers, due to the value as defined above of the angle inclination 0, a total reflection on said diopter. On the contrary, a monochromatic ray which is diffracted by a particle of the mixture, modifying its initial direction, is not reflected by said diopter and therefore crosses the latter. Consequently, by carrying out the optical measurements at the exit of the diopter, only the diffracted rays useful for the implementation of the invention are detected, while the non-diffracted incident rays, sources of noise, are deviated from the measurement field. .

Ce perfectionnement permet donc d'augmenter considérablement le rapport signallbruit des mesures effectuées.This improvement therefore makes it possible to considerably increase the signal-to-noise ratio of the measurements carried out.

Le dispositif conforme à l'invention peut être réalisé, soit en ajoutant un élément supplémentaire aux éléments utilisés par un dispositif connu de l'état de la technique, soit en modifiant directement l'un de ces éléments utilisés.The device according to the invention can be produced, either by adding an additional element to the elements used by a device known from the state of the art, or by directly modifying one of these elements used.

Ainsi, selon un premier mode de réalisation, le dispositif conforme à l'invention comporte un élément dioptrique, constitué d'un matériau d'indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction du milieu ambiant et disposé sur le trajet dudit faisceau de lumière monochromatique, la face de l'élément dioptrique par laquelle sort ledit faisceau de lumière monochromatique étant constituée dudit dioptre.Thus, according to a first embodiment, the device according to the invention comprises a dioptric element, made of a material with a refractive index greater than the refractive index of the ambient medium and placed on the path of said beam of light. monochromatic, the face of the dioptric element through which said beam of monochromatic light exits, consisting of said diopter.

Ledit élément dioptrique peut, par exemple, être constitué d'un prisme.Said dioptric element can, for example, consist of a prism.

De façon avantageuse, cet élément dioptrique est monté sur un support rotatif.Advantageously, this dioptric element is mounted on a rotary support.

Ainsi, il est possible, par la rotation dudit support, d'incliner ledit dioptre de façon à obtenir les conditions de réflexion souhaitées. Cette solution permet d'adapter le dispositif conforme à l'invention à des faisceaux de lumière monochromatique de directions variables.Thus, it is possible, by rotating said support, to tilt said diopter so as to obtain the desired reflection conditions. This solution makes it possible to adapt the device according to the invention to monochromatic light beams of variable directions.

Selon un second mode de réalisation, ledit dioptre constitue la face dudit récipient par laquelle sort ledit faisceau de lumière monochromatique, ledit dioptre étant incliné par rapport à la face opposée dudit récipient par laquelle entre ledit faisceau de lumière monochromatique.According to a second embodiment, said diopter constitutes the face of said container through which emerges said beam of monochromatic light, said diopter being inclined relative to the opposite face of said container through which enters said beam of monochromatic light.

Ainsi, les avantages de l'invention sont obtenus en modifiant directement le récipient transparent dans lequel circulent les particules à analyser.Thus, the advantages of the invention are obtained by directly modifying the transparent container in which the particles to be analyzed circulate.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.

La figure 1 montre, de façon schématique, un dispositif connu pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules.Figure 1 shows, schematically, a known device for determining the particle size distribution of a mixture of particles.

La figure 2 montre, schématiquement, un dispositif conforme à l'invention, perfectionnant le dispositif connu de la figure 1.FIG. 2 schematically shows a device according to the invention, improving the device known from FIG. 1.

La figure 3 montre, de façon schématique, une variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention. Figure 3 shows, schematically, an alternative embodiment of the device according to the invention.

La présente invention est destinée à perfectionner le dispositif du type connu, représenté sur la figure 1 et permettant de déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules P.The present invention is intended to improve the device of the known type, represented in FIG. 1 and making it possible to determine the particle size distribution of a mixture of particles P.

Ledit dispositif connu comporte un générateur laser 1 (non représenté) engendrant un faisceau laser 2 à rayons parallèles, d'axes X-X. Sur le trajet du faisceau laser 2, est disposé un récipient transparent 3 en forme de cuve à faces parallèles et pourvu d'un conduit plat 4, par exemple orthogonal à l'axe X-X, à travers lequel circule un mélange de particules P. Ces particules P peuvent être projetées à sec à travers ledit récipient ou bien être en suspension dans un courant de liquide. Le mélange desdites particules est mis en circulation par des moyens connus non représentés, pour entrer à une extrémité du conduit 4 (flèche E) et en sortir à son autre extrémité (flèche S).Said known device comprises a laser generator 1 (not shown) generating a laser beam 2 with parallel rays, of axes X-X. On the path of the laser beam 2, is arranged a transparent container 3 in the form of a tank with parallel faces and provided with a flat conduit 4, for example orthogonal to the axis XX, through which a mixture of particles P circulates. P particles can be sprayed dry through said container or else be suspended in a stream of liquid. The mixture of said particles is put into circulation by known means, not shown, to enter at one end of the conduit 4 (arrow E) and exit therefrom at its other end (arrow S).

En aval du récipient 3 (par rapport au sens de propagation du faisceau laser 2), le dispositif de la figure 1 comporte un système optique convergent 5, coaxial à l'axe X-X, de sorte que son foyer F se trouve sur ce dernier.Downstream of the container 3 (relative to the direction of propagation of the laser beam 2), the device of FIG. 1 comprises a converging optical system 5, coaxial with the axis X-X, so that its focus F is located on the latter.

Dans le plan focal du système optique 5, est prévu un ensemble de détecteurs photosensibles 6, dont les zones sensibles 7i sont réparties radialement à partir de l'axe X-X. La pluralité des zones sensibles 7i ne sont pas forcément centrées sur le même rayon, mais elles sont situées à des distances radiales différentes les unes des autres. L'intervalle entre les zones sensibles 7i et la surface desdites zones sensibles 7i croissent en fonction de leur distance f à l'axe X-X.In the focal plane of the optical system 5, a set of photosensitive detectors 6 is provided, the sensitive zones 7i of which are distributed radially from the axis X-X. The plurality of sensitive zones 7i are not necessarily centered on the same radius, but they are located at different radial distances from each other. The interval between the sensitive zones 7i and the surface of said sensitive zones 7i increases as a function of their distance f from the axis X-X.

Par une liaison 8,1'ensemble de détecteurs photosensibles 6 est relié à un calculateur 9, susceptible de traiter les signaux reçus desdits détecteurs et d'émettre à sa sortie 10 des signaux représentatifs de la répartition granulométrique du mélange des particules véhiculées par le courant fluide traversant le conduit 4.By a link 8.1, the set of photosensitive detectors 6 is connected to a computer 9 capable of processing the signals received from said detectors and of emitting at its output 10 signals representative of the particle size distribution of the mixture of particles conveyed by the current fluid passing through the duct 4.

Ces particules 9, éclairées par le faisceau 2, diffractent etlou diffusent (en fonction de leur taille) de la lumière sous des angles a1 différents, comme cela est illustré sur la figure 1. il en résulte, dans le plan focal du système optique 5, une figure de diffractiondiffusion de révolution centrée sur l'axe X-X.These particles 9, illuminated by the beam 2, diffract and / or diffuse (depending on their size) of light from different angles a1, as illustrated in FIG. 1. as a result, in the focal plane of the optical system 5 , a diffraction-diffusion pattern of revolution centered on the XX axis.

En fonction de leur taille, les particules participent à l'éclairement de régions différentes du plan focal du système optique 5 : les grosses particules adressent de la lumière au voisinage de l'axe X-X (c'est-à-dire à des surfaces sensibles 7i dont la distance r à l'axe X-X est petite), tandis que les fines particules adressent de la lumière depuis l'axe X-X jusqu'à des régions éloignées de l'axe X-X (c'est-à-dire à des surfaces sensibles 7i dont la distance r à l'axe X-X est grande). Ainsi, par exemple, pour un rayon diffracté d'angle cxl tel que représenté, la surface sensible 7i correspondante se trouve à une distance rl de l'axe X-X
En fonction de ce qui a été dit précédemment, on comprendra aisément que la précision des mesures est limitée pour de grosses particules, puisque ces mesures doivent être effectuées à très faible distance de l'axe X-X. Ce dispositif connu ne permet donc pas une analyse de très grande finesse pour de telles particules.
Depending on their size, the particles participate in the illumination of regions different from the focal plane of the optical system 5: the large particles send light in the vicinity of the axis XX (that is to say on sensitive surfaces 7i, the distance r from the axis XX is small), while the fine particles send light from the axis XX to regions distant from the axis XX (i.e. to surfaces sensitive 7i whose distance r to the axis XX is large). Thus, for example, for a diffracted radius of angle cxl as shown, the corresponding sensitive surface 7i is at a distance rl from the axis XX
Depending on what has been said previously, it will be readily understood that the precision of the measurements is limited for large particles, since these measurements must be carried out at very short distance from the axis XX. This known device therefore does not allow a very fine analysis for such particles.

Le dispositif, conforme à l'invention et représenté sur la figure 2, est destiné à remédier à cet inconvénient. A cet effet, il comporte un élément dioptrique, en l'occurence un prisme 11, constitué d'un matériau, par exemple du verre, d'indice de réfraction n1 supérieur à l'indice de réfraction n2 du milieu ambiant et disposé sur le trajet dudit faisceau laser 2 entre ledit récipient transparent 3 et ledit système optique 5.The device, according to the invention and shown in Figure 2, is intended to remedy this drawback. For this purpose, it comprises a dioptric element, in this case a prism 11, made of a material, for example glass, with a refractive index n1 greater than the refractive index n2 of the ambient medium and placed on the path of said laser beam 2 between said transparent container 3 and said optical system 5.

Les différentes faces 12, 13, 14 dudit prisme 11 forment chacune un dioptre, c'est-àdire une surface optique séparant deux milieux d'indices de réfraction différents.The different faces 12, 13, 14 of said prism 11 each form a diopter, that is to say an optical surface separating two media with different refractive indices.

Le dioptre 12 en regard du récipient 3 est sensiblement orthogonal à l'axe X-X, tandis que le dioptre 13 se trouvant du côté opposé audit récipient 3 fait un angle A avec le dioptre 12. On précisera ci-après la valeur de cet angle A.The diopter 12 opposite the container 3 is substantially orthogonal to the axis XX, while the diopter 13 located on the side opposite to said container 3 forms an angle A with the diopter 12. The value of this angle A will be specified below. .

Un rayon laser 15 dudit faisceau laser 2, diffracté par une particule P du mélange 4 et faisant un angle a1 avec l'axe X-X, en aval dudit récipient 3 et en amont dudit dioptre 12 (par rapport au sens de propagation du faisceau laser 2), subit une réfraction au passage dudit dioptre 12, de façon à présenter en aval de ce dioptre 12 un angle a2 par rapport à l'axe X-X, L'angle a2 vérifiant la relation n2 sin a1 = nl sin a2. Ce rayon laser 15 traverse ensuite le dioptre 13, au passage duquel il subit une seconde réfraction, de sorte qu'avec un angle ss2 par rapport à la normale N du dioptre 13 en amont de celui-ci, il sort dudit dioptre 13 avec un angle ss1 par rapport à cette normale
N. Les angles 131 et 132 vérifient , de même, la relation n2 sin 131 = nl sin 132.
A laser beam 15 from said laser beam 2, diffracted by a particle P from the mixture 4 and making an angle a1 with the axis XX, downstream of said container 3 and upstream of said diopter 12 (relative to the direction of propagation of the laser beam 2 ), undergoes refraction on the passage of said diopter 12, so as to present downstream of this diopter 12 an angle a2 relative to the axis XX, the angle a2 verifying the relation n2 sin a1 = nl sin a2. This laser beam 15 then crosses the diopter 13, at the passage of which it undergoes a second refraction, so that with an angle ss2 relative to the normal N of the diopter 13 upstream thereof, it leaves said diopter 13 with a angle ss1 with respect to this normal
N. The angles 131 and 132 also verify the relation n2 sin 131 = nl sin 132.

Ce rayon diffracté 15, qui caractérise une taille de particules, sort ainsi du prisme selon une déviation D = al+ss1 - A. En considérant que le centre de l'image de diffraction n'est à présent plus situé sur l'axe X-X, mais est situé sur un axe L-L correspondant à la direction du dioptre 13 dans le plan de la figure (comme on le verra ci-après),
L'analyse sera faite en disposant le système optique 5 et l'ensemble de détecteurs photosensibles 6 par rapport à l'axe L-L de la même manière qu'ils sont disposés par rapport à l'axe X-X sur la figure 1.
This diffracted ray 15, which characterizes a particle size, thus leaves the prism according to a deviation D = al + ss1 - A. Considering that the center of the diffraction image is no longer located on the axis XX , but is located on an axis LL corresponding to the direction of the diopter 13 in the plane of the figure (as will be seen below),
The analysis will be made by placing the optical system 5 and the set of photosensitive detectors 6 relative to the axis LL in the same way as they are arranged relative to the axis XX in FIG. 1.

Le rayon diffracté 15 n'est ainsi plus analysé suivant un angle al, mais suivant un angle R = 90" - 131, largement supérieur à al.The diffracted ray 15 is thus no longer analyzed at an angle al, but at an angle R = 90 "- 131, much greater than al.

A titre d'exemple, avec un angle A = 41,81 et avec nl = 1,5 (verre) et n2 = 1 (air), on obtient R = 9,3 pour a1= 1" et R = 1,2" pour cxl = 0,1". Dans ces exemples, les angles correspondants sont multipliés par un facteur voisin de dix.For example, with an angle A = 41.81 and with nl = 1.5 (glass) and n2 = 1 (air), we obtain R = 9.3 for a1 = 1 "and R = 1.2 "for cxl = 0.1". In these examples, the corresponding angles are multiplied by a factor close to ten.

Par conséquent, la surface sensible 7i correspondante se trouve à une distance r2 de l'axe L-L supérieure à la distance rl de la figure 1. Grâce à l'invention, on obtient donc une augmentation de la résolution angulaire des rayons lasers diffractés, ce qui permet évidemment une plus grande finesse de mesure.Consequently, the corresponding sensitive surface 7i is located at a distance r2 from the axis LL greater than the distance rl in FIG. 1. Thanks to the invention, an increase in the angular resolution of the diffracted laser rays is therefore obtained, this which obviously allows greater finesse of measurement.

Ces remarques ne sont pas valables pour un rayon 16 du faisceau laser 2, qui n'est pas diffracté par une particule P du mélange et qui conserve donc, au passage du récipient 3, sa direction initiale parallèle à l'axe X-X. Ce rayon 16 ne subit aucune réfraction du passage du dioptre 12, puisque ce dioptre 12 est orthogonal à l'axe X-X.These remarks are not valid for a ray 16 of the laser beam 2, which is not diffracted by a particle P of the mixture and which therefore retains, when the container 3 passes, its initial direction parallel to the axis X-X. This ray 16 does not undergo any refraction from the passage of the diopter 12, since this diopter 12 is orthogonal to the axis X-X.

Ledit rayon 16 fait un angle O avec le dioptre 13, avec O = x/2 - A. Ledit angle A (ou l'angle 0) est déterminé à partir de la relation sin A = n2/nl. En raison de cette valeur de A (ou de 0) et à partir d'une caractéristique fondamentale des dioptres, ledit rayon 16 est entièrement réfléchi par le dioptre 13 et est dirigé suivant une direction Z-Z, également d'angle O par rapport à l'axe L-L.Said radius 16 makes an angle O with the diopter 13, with O = x / 2 - A. Said angle A (or angle 0) is determined from the relation sin A = n2 / nl. Because of this value of A (or 0) and from a fundamental characteristic of the diopters, said radius 16 is entirely reflected by the diopter 13 and is directed in a direction ZZ, also of angle O with respect to l 'axis LL.

Ainsi, grâce à cette valeur O de l'inclinaison du dioptre 13 par rapport à l'axe X-X, tout rayon non diffracté du faisceau laser (comme ledit rayon 16) est réfléchi par ledit dioptre 13 et n'est donc pas adressé aux détecteurs photosensibles 7i. Ceci permet d'augmenter considérablement le rapport signallbruit des mesures, puisque les principaux générateurs de bruit, à savoir les rayons non diffractés, ne sont ainsi pas pris en compte dans les mesures.Thus, thanks to this value O of the inclination of the diopter 13 relative to the axis XX, any non-diffracted ray of the laser beam (like said ray 16) is reflected by said diopter 13 and is therefore not addressed to the detectors photosensitive 7i. This makes it possible to considerably increase the signal-to-noise ratio of the measurements, since the main noise generators, namely the non-diffracted rays, are thus not taken into account in the measurements.

Dans le mode de réalisation de la figure 3, le récipient 17, contenant le mélange de particules P représentées localement sur cette figure, n'est plus faces parallèles, mais présente une forme triangulaire en section, transversalement à la direction de circulation représentée par la flèche H desdites particules P, lesdites particules étant véhiculées par un fluide ou un gaz d'indice de réfraction nl supérieur à l'indice de réfraction n2 du milieu ambiant.In the embodiment of Figure 3, the container 17, containing the mixture of particles P shown locally in this figure, is no longer parallel faces, but has a triangular shape in section, transverse to the direction of circulation represented by the arrow H of said particles P, said particles being carried by a fluid or a gas with a refractive index nl greater than the refractive index n2 of the ambient medium.

La face 12 du récipient, par laquelle entre le faisceau laser (non représenté) d'axe X-X, est toujours agencée orthogonalement à cet axe X-X, tandis que la face de sortie 13 est inclinée d'un angle O défini précédemment, de manière à réfléchir un rayon non diffracté 18 dudit faisceau laser.The face 12 of the container, through which between the laser beam (not shown) of axis XX, is always arranged orthogonally to this axis XX, while the outlet face 13 is inclined by an angle O defined above, so as to reflecting a non-diffracted ray 18 of said laser beam.

Au contraire, avec nl = 1,3 (eau) et n2 = 1 (air) et, donc, avec un angle A = 48,75 , on obtient pour a2 = 10 , R = 33,65 et pour a2 = 1", R = 10,10 . On the contrary, with nl = 1.3 (water) and n2 = 1 (air) and, therefore, with an angle A = 48.75, we obtain for a2 = 10, R = 33.65 and for a2 = 1 " , R = 10.10.

Claims (5)

l'indice de réfraction du second milieu, en regard dudit système optique (5). the refractive index of the second medium, opposite said optical system (5). REVENDICATIONS 1. Dispositif pour déterminer la répartition granulométrique d'un mélange de particules en circulation, comportant: - un générateur (1) d'un faisceau de lumière monochromatique (2); - un récipient transparent (3,17), disposé sur le trajet dudit faisceau (2) et parcouru par ledit mélange de particules (P); - un système optique convergent (5) pour former, dans son plan focal, une figure de diffraction-diffusion desdites particules éclairées par ledit faisceau (2); - un ensemble (6) de détecteurs photosensibles (7i) répartis dans ledit plan focal du système optique (5); - des moyens (9) de traitement des signaux électriques émis par ledit ensemble (6) de détecteurs photosensibles; et caractérisé en ce qu'il comporte un dioptre (13), formé d'une surface optique qui sépare un premier et un second milieu d'indices de réfraction différents et disposé, de façon inclinée, sur le trajet dudit faisceau de lumière monochromatique (2) entre ledit mélange de particules (P) en circulation et ledit système optique (5), L'indice de réfraction du premier milieu, en regard dudit mélange de particules (P), étant supérieur CLAIMS 1. Device for determining the particle size distribution of a mixture of particles in circulation, comprising: - a generator (1) of a monochromatic light beam (2); - a transparent container (3,17), arranged on the path of said beam (2) and traversed by said mixture of particles (P); - a converging optical system (5) to form, in its focal plane, a diffraction-diffusion pattern of said particles illuminated by said beam (2); - a set (6) of photosensitive detectors (7i) distributed in said focal plane of the optical system (5); - means (9) for processing the electrical signals emitted by said assembly (6) of photosensitive detectors; and characterized in that it comprises a diopter (13), formed of an optical surface which separates a first and a second medium of different refractive indices and arranged, in an inclined manner, in the path of said beam of monochromatic light ( 2) between said mixture of particles (P) in circulation and said optical system (5), The refractive index of the first medium, opposite said mixture of particles (P), being greater 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dioptre (13) est incliné par rapport l'axe (X-X) du faisceau de lumière monochromatique (2) d'un angle O défini par la relation sin (X/2 4) = n2/nl, avec nl L'indice de réfraction dudit premier milieu et n2 L'indice de réfraction dudit second milieu.2. Device according to claim 1, characterized in that said diopter (13) is inclined relative to the axis (XX) of the monochromatic light beam (2) of an angle O defined by the relation sin (X / 2 4 ) = n2 / nl, with nl The refractive index of said first medium and n2 The refractive index of said second medium. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un élément dioptrique (11), constitué d'un matériau d'indice de réfraction supérieur l'indice de réfraction du milieu ambiant et disposé sur le trajet dudit faisceau de lumière monochromatique (2), la face de l'élément dioptrique par laquelle sort ledit faisceau de lumière monochromatique étant constituée dudit dioptre (13).3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises a dioptric element (11), made of a material with a refractive index greater than the refractive index of the ambient medium and disposed on the path of said monochromatic light beam (2), the face of the dioptric element through which said monochromatic light beam exits consisting of said diopter (13). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit élément dioptrique (11) est constitué d'un prisme.4. Device according to claim 3, characterized in that said dioptric element (11) consists of a prism. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dioptre (13) constitue la face dudit récipient (17) par laquelle sort ledit faisceau de lumière monochromatique (2), ledit dioptre étant incliné par rapport la face opposée (12) dudit récipient (17) par laquelle entre ledit faisceau de lumière monochromatique (2). 5. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that said diopter (13) constitutes the face of said container (17) through which exits said beam of monochromatic light (2), said diopter being inclined relative to the face opposite (12) of said container (17) through which enters said monochromatic light beam (2).
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