FR2719114A1 - Global spectral image analysing system for emission type optical and Raman diffusion or fluorescence spectrometer - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif d'analyse spectrale à imagerie globale La présente inventionSpectral analysis device with global imaging The present invention
concerne un dispositif d'analyserelates to an analysis device
spectrale à imagerie globale.spectral with global imagery.
Elle trouve une application générale dans l'analyse spectrale It finds general application in spectral analysis
de (micro) échantillons et en particulier dans la spectromé- (micro) samples and in particular in the spectromet-
trie optique du type émission, diffusion RAMAN ou fluorescen- optical sorting of emission, RAMAN or fluorescent type
ce. On connaît déjà des dispositifs d'analyse spectrale à imagerie globale qui comprennent: - une source propre à générer un rayonnement monochromatique primaire, - un échantillon à analyser, - des moyens d'éclairement propres à éclairer globalement par ledit rayonnement primaire une zone choisie de l'échantillon à analyser, et - des moyens de filtrage optiques propres à recevoir le rayonnement secondaire diffusé et/ou émis par l'échantillon ainsi éclairé et caractéristique de celui-ci, et à délivrer une image spectrale dispersée de ce rayonnement secondaire this. Spectral analysis devices with global imagery are already known which include: - a source suitable for generating primary monochromatic radiation, - a sample to be analyzed, - lighting means suitable for globally illuminating by said primary radiation a chosen area of the sample to be analyzed, and - optical filtering means suitable for receiving the secondary radiation scattered and / or emitted by the sample thus lit and characteristic of it, and for delivering a dispersed spectral image of this secondary radiation
limité à au moins une bande spectrale choisie. limited to at least one chosen spectral band.
30. L'imagerie globale se distingue de l'imagerie ponctuelle par le fait que, dans le premier cas, le rayonnement primaire, 30. Global imagery is distinguished from point imagery by the fact that, in the first case, primary radiation,
défocalisé, éclaire globalement une zone choisie de l'échan- defocused, globally illuminates a selected area of the
tillon, tandis que, dans le second cas, le rayonnement tillon, while, in the second case, the radiation
primaire, focalisé, éclaire un point choisi de l'échantillon. primary, focused, illuminates a selected point of the sample.
Dans l'imagerie ponctuelle, un balayage linéaire du rayonne- In point imaging, a linear scan of the ray-
ment primaire permet, le cas échéant, d'éclairer l'échan- primary element allows, if necessary, to illuminate the exchange
tillon ligne par ligne.line by line.
En micro-analyse, l'échantillon est un micro-échantillon placé sur une platine d'un microscope optique. L'objectif du microscope est employé, à pleine ouverture, à la fois pour éclairer globalement tout le champ du microscope et pour collecter le rayonnement secondaire résultant. La sensibilité et la qualité des images obtenues par analyse In micro-analysis, the sample is a micro-sample placed on a stage of an optical microscope. The objective of the microscope is used, at full aperture, both to globally illuminate the entire field of the microscope and to collect the resulting secondary radiation. The sensitivity and quality of the images obtained by analysis
spectrale dépendent en partie de l'uniformité de l'éclaire- spectral partly depend on the uniformity of the light-
ment de l'échantillon et des pertes de lumière dans le trajet sample and light losses in the path
primaire.primary.
Une solution connue pour uniformiser l'éclairement consiste à employer un objectif annulaire couplé à un arrangement optique à deux miroirs qui tournent autour de l'axe du faisceau laser. Une telle solution n'est pas totalement satisfaisante dans la mesure o elle est difficile à mettre A known solution for standardizing the illumination consists in using an annular objective coupled to an optical arrangement with two mirrors which rotate around the axis of the laser beam. Such a solution is not entirely satisfactory since it is difficult to implement
en oeuvre au niveau réglage. De plus, l'intensité de l'éclai- implemented at the setting level. In addition, the intensity of the light-
rement présente des variations radiales et l'ouverture rement has radial variations and the aperture
numérique est limitée.digital is limited.
Une autre solution connue consiste à défocaliser le rayonne- Another known solution consists in defocusing the ray-
ment primaire, en général issu d'une source laser. Néanmoins, l'éclairement moyen du champ du microscope a une distribution primary, usually from a laser source. Nevertheless, the average illumination of the microscope field has a distribution
au mieux gaussienne et souvent entachée de bruits et d'an- at best Gaussian and often tainted with noise and an-
neaux de diffraction. De plus, l'éclairement local au niveau de l'échantillon présente des variations de 0 à 100%, en raison de l'effet de granularité laser appelé "Speckle noise" diffraction grids. In addition, the local illumination at the level of the sample varies from 0 to 100%, due to the effect of laser granularity called "Speckle noise"
qui donne aux images en lumière cohérente un aspect granu- which gives images in coherent light a granular appearance
laire rendant toute mesure d'intensité locale imprécise. area making any measurement of local intensity imprecise.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- The object of the present invention is to remedy these drawbacks
nients. Ainsi, elle vise à fournir un dispositif d'éclairement de nients. Thus, it aims to provide a lighting device for
l'échantillon donnant une distribution uniforme du rayonne- the sample giving a uniform distribution of the ray-
ment primaire au niveau de l'échantillon. primary at the sample level.
L'invention porte sur un dispositif d'analyse spectrale à The invention relates to a spectral analysis device with
imagerie globale du type décrit ci-avant. global imagery of the type described above.
Selon une définition générale de l'invention, les moyens d'éclairement comprennent: - une fibre optique comprenant une section d'entrée et une section de sortie, - un élément optique propre à introduire le rayonnement primaire dans la section d'entrée de la fibre optique, - un arrangement optique propre à conjuguer optiquement la According to a general definition of the invention, the lighting means comprise: - an optical fiber comprising an inlet section and an outlet section, - an optical element suitable for introducing the primary radiation into the inlet section of the optical fiber, - an optical arrangement suitable for optically combining the
section de sortie de la fibre optique et la zone de l'échan- fiber optic output section and sample area
tillon à analyser, et - des moyens de brassage propres à brasser le rayonnement primaire introduit dans la fibre optique afin d'éclairer tillon to be analyzed, and - means for mixing suitable for stirring the primary radiation introduced into the optical fiber in order to illuminate
uniformément la zone de l'échantillon à analyser et d'unifor- uniformly the area of the sample to be analyzed and uniform
miser la granularité du rayonnement primaire au niveau de focus on the granularity of the primary radiation at
ladite zone.said area.
Avantageusement, la fibre optique est du type multimode, en Advantageously, the optical fiber is of the multimode type, in
vue d'améliorer le brassage du rayonnement primaire. to improve the mixing of primary radiation.
En pratique, le diamètre de la fibre optique est choisi en fonction du diamètre du champ éclairé désiré ainsi que de In practice, the diameter of the optical fiber is chosen as a function of the diameter of the desired illuminated field as well as of
l'irradiation désirée.the desired irradiation.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de brassage comprennent un mécanisme disposé à proximité de la fibre optique et propre, sur commande et à une cadence choisie, à changer la courbure de la fibre optique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de brassage comprennent un modulateur interne propre, sur commande et à une cadence choisie, à moduler l'indice de According to a preferred embodiment of the invention, the stirring means comprise a mechanism disposed near the optical fiber and clean, on command and at a chosen rate, to change the curvature of the optical fiber. According to another embodiment of the invention, the stirring means comprise a clean internal modulator, on command and at a chosen rate, to modulate the index of
réfraction de la fibre optique.optical fiber refraction.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de brassage comprennent un modulateur externe, disposé en amont de la section d'entrée de la fibre optique, et propre à moduler, à une fréquence choisie, la polarisation du According to another embodiment of the invention, the patching means comprise an external modulator, disposed upstream of the input section of the optical fiber, and suitable for modulating, at a chosen frequency, the polarization of the
rayonnement primaire.primary radiation.
L'invention a également pour objet un appareil d'analyse spectrale à imagerie globale dans lequel les moyens de filtrage optiques comprennent une fente d'entrée éclairée par le rayonnement secondaire à analyser et au moins un étage disperseur. Selon une caractéristique importante de l'invention, les moyens de filtrage optiques comprennent en outre: - des moyens de filtrage multi-spectral disposés en aval de l'étage disperseur, et propres à filtrer en parallèle une pluralité de bandes spectrales de l'image dispersée, et - un arrangement optique propre à conjuguer optiquement la The subject of the invention is also a spectral analysis apparatus with global imaging in which the optical filtering means comprise an entry slit illuminated by the secondary radiation to be analyzed and at least one dispersing stage. According to an important characteristic of the invention, the optical filtering means further comprise: - multi-spectral filtering means arranged downstream of the disperser stage, and suitable for filtering in parallel a plurality of spectral bands of the image dispersed, and - an optical arrangement suitable for optically combining the
fente d'entrée et les moyens de filtrage multi-spectral. entry slit and multi-spectral filtering means.
En pratique, les moyens de filtrage multi-spectral compren- In practice, the multi-spectral filtering means include
nent un masque optique comprenant une pluralité de zones absorbantes, transparentes ou réfléchissantes adaptées aux filtrages de la pluralité de bandes spectrales, ces zones an optical mask comprising a plurality of absorbing, transparent or reflecting zones suitable for filtering the plurality of spectral bands, these zones
pouvant être avantageusement commutables sur commande. can advantageously be switchable on command.
L'invention a également pour objet un appareil d'analyse spectrale à imagerie globale dans lequel les moyens de The invention also relates to a spectral analysis apparatus with global imagery in which the means of
filtrage optiques comprennent une fente d'entrée rectangu- optical filtering include a rectangular entry slit
laire éclairée par le rayonnement secondaire à analyser. the area illuminated by the secondary radiation to be analyzed.
Selon encore une autre caractéristique importante de l'inven- According to yet another important characteristic of the invention
tion, les moyens de filtrage optiques comprennent un arrange- tion, the optical filtering means comprise an arrangement-
ment optique propre à produire au niveau de la fente d'entrée une image du rayonnement secondaire de forme elliptique afin optically suitable for producing at the entrance slit an image of the secondary radiation of elliptical shape so as to
d'optimiser l'éclairement de ladite fente d'entrée. optimizing the illumination of said entry slit.
En pratique, l'arrangement optique est du type afocal cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention In practice, the optical arrangement is of the cylindrical afocal type. Other characteristics and advantages of the invention
apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci- will appear in the light of the detailed description below.
après, et des dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un appareil d'ana- lyse spectrale à imagerie globale de l'art antérieur; - la figure 2 représente schématiquement un exemple de moyens de brassage du type vibreur selon l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique d'un autre exemple de moyens de brassage du type modulateur selon l'invention; - la figure 4 est une représentation schématique d'un autre exemple des moyens de brassage du type champ magnétique selon l'invention; - la figure 5 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation des moyens de brassage du type modulateur selon l'invention; afterwards, and attached drawings, in which: - Figure 1 schematically shows a spectral analysis apparatus with global imaging of the prior art; - Figure 2 schematically shows an example of mixing means of the vibrator type according to the invention; - Figure 3 is a schematic representation of another example of modulator type patching means according to the invention; - Figure 4 is a schematic representation of another example of the magnetic field type stirring means according to the invention; - Figure 5 is a schematic representation of another embodiment of the modulator type patching means according to the invention;
- la figure 6 est une représentation schématique de l'implan- - Figure 6 is a schematic representation of the plan-
tation pratique des moyens de brassage dans un appareil d'analyse spectrale à imagerie globale selon l'invention; - la figure 7 représente schématiquement les moyens de filtrage multi-spectral selon l'invention; la figure 8 est une autre représentation schématique des moyens de filtrage multi-spectral; - les figures 9 à 11 représentent schématiquement l'image du rayonnement secondaire au niveau d'une fente d'entrée selon l'art antérieur; - la figure 12 représente schématiquement un arrangement optique permettant d'optimiser l'éclairage de la fente d'entrée selon l'invention; et - les figures 13 et 14 représentent schématiquement la forme elliptique de l'image du rayonnement secondaire au niveau de practical tation of the stirring means in a spectral analysis apparatus with global imagery according to the invention; - Figure 7 schematically shows the multi-spectral filtering means according to the invention; FIG. 8 is another schematic representation of the multi-spectral filtering means; - Figures 9 to 11 schematically represent the image of the secondary radiation at an entry slit according to the prior art; - Figure 12 schematically shows an optical arrangement for optimizing the lighting of the entrance slot according to the invention; and - Figures 13 and 14 schematically represent the elliptical shape of the image of the secondary radiation at
la fente d'entrée selon l'invention. the entrance slot according to the invention.
Sur la figure 1, la référence 2 désigne un appareil d'analyse spectrale à imagerie globale de l'art antérieur. Une source laser 4 génère un rayonnement monochromatique primaire 6.En micro-analyse spectrale, l'échantillon à analyser est un micro-échantillon 8 placé sur une platine 10 d'un microscope optique (non représenté). Des moyens d'éclairement du type optique 12 éclairent globalement l'échantillon 8 par le In FIG. 1, the reference 2 designates a spectral analysis apparatus with global imaging of the prior art. A laser source 4 generates primary monochromatic radiation 6. In spectral micro-analysis, the sample to be analyzed is a micro-sample 8 placed on a stage 10 of an optical microscope (not shown). Illumination means of the optical type 12 generally illuminate the sample 8 by the
rayonnement primaire 6.primary radiation 6.
La surface de l'échantillon est éclairée ainsi dans son The surface of the sample is thus illuminated in its
ensemble.together.
Avantageusement, la platine 10 permet le positionnement précis de l'échantillon selon des axes orthogonaux X, Y et Z. L'image de la surface éclairée dans son ensemble est obtenue à l'aide d'un objectif à grande ouverture 14 (avantageusement celui du microscope). Cette image ainsi obtenue est alors formée sur un détecteur multicanal 20 au travers d'un monochromateur 22 utilisé en filtre passe-bande que l'on ajuste par exemple sur une raie RAMAN (en spectrométrie RAMAN) caractéristique d'une des substances contenues dans Advantageously, the plate 10 allows the precise positioning of the sample along orthogonal axes X, Y and Z. The image of the whole illuminated surface is obtained using a large aperture objective 14 (advantageously that microscope). This image thus obtained is then formed on a multichannel detector 20 through a monochromator 22 used as a bandpass filter which is adjusted for example on a RAMAN line (in RAMAN spectrometry) characteristic of one of the substances contained in
l'échantillon. On obtient ainsi une image donnant la réparti- the sample. An image is thus obtained giving the distribution
tion de cette substance. Cette image est visualisée sur un tion of this substance. This image is displayed on a
dispositif de visualisation classique 20. conventional display device 20.
En variante, l'image spatiale ainsi obtenue est enregistrée, As a variant, the spatial image thus obtained is recorded,
par exemple, à l'aide d'un enregistreur à plume 26. for example, using a pen recorder 26.
En pratique, le rayonnement secondaire diffusé et/ou émis 16 par l'échantillon 8 ainsi éclairé est reçu par l'objectif 14 pour être acheminé, via une optique de transfert 18 et une In practice, the secondary radiation scattered and / or emitted 16 by the sample 8 thus illuminated is received by the objective 14 to be conveyed, via a transfer optic 18 and a
fente d'entrée 28, dans le monochromateur 22. input slot 28, in the monochromator 22.
Le monochromateur 22 fonctionne ici en spectromètre et sert Monochromator 22 functions here as a spectrometer and serves
à l'analyse spectrale du rayonnement diffusé. spectral analysis of the scattered radiation.
Le Demandeur s'est posé le problème d'améliorer un tel dispositif d'analyse spectrale, notamment en améliorant The Applicant has posed the problem of improving such a spectral analysis device, in particular by improving
l'uniformité de l'éclairement de l'échantillon. uniformity of illumination of the sample.
Pour cela, il propose selon l'invention de perfectionner For this, it proposes according to the invention to improve
l'optique 12 d'éclairement décrite en référence à la figu- the illumination optics 12 described with reference to the figure
re 1. En référence à la figure 2, les moyens d'éclairement selon l'invention comprennent une fibre optique 100 comprenant une section d'entrée 102 et une section de sortie 104. La fibre optique est du type multimode comme celle vendue par la re 1. With reference to FIG. 2, the lighting means according to the invention comprise an optical fiber 100 comprising an input section 102 and an output section 104. The optical fiber is of the multimode type like that sold by the
Société SEDI (Société française). SEDI company (French company).
Un élément optique 106, par exemple du type lentille conver- An optical element 106, for example of the converging lens type
gente, introduit le rayonnement primaire 6, issu de la source gente, introduces the primary radiation 6, coming from the source
4, dans la section d'entrée 102 de la fibre optique 100. 4, in the input section 102 of the optical fiber 100.
Un arrangement optique conjugue optiquement la section de An optical arrangement optically combines the section of
sortie 104 de la fibre optique 100 et la zone de l'échantil- output 104 of optical fiber 100 and the sample area
lon à analyser 8.lon to analyze 8.
En pratique, l'arrangement optique comprend une lentille 110 disposée entre l'échantillon 8 et la section d'entrée 104, et l'objectif du microscope 14 corrigé pour l'infini dans ce cas particulier. De manière classique, une lame séparatrice 112 intercalée In practice, the optical arrangement comprises a lens 110 disposed between the sample 8 and the input section 104, and the objective of the microscope 14 corrected for infinity in this particular case. Conventionally, an interposed separating blade 112
entre la lentille 110 et l'objectif 14 réfléchit le rayonne- between the lens 110 and the objective 14 reflects the ray-
ment primaire cohérent vers l'échantillon 8 à travers consistent primary towards sample 8 across
l'objectif 14 et transmet le rayonnement secondaire incohé- objective 14 and transmits the incoherent secondary radiation
rent diffusé et/ou émis par l'échantillon 8 ainsi éclairé, vers le spectromètre monochromateur 22 via l'optique de rent diffused and / or emitted by the sample 8 thus lit, towards the monochromator spectrometer 22 via the optics of
transfert 18.transfer 18.
Très avantageusement, des moyens de brassage 120 brassent le rayonnement primaire 6 introduit dans la fibre optique 100 afin d'éclairer uniformément la zone de l'échantillon à analyser 8 et d'uniformiser la granularité du rayonnement Very advantageously, stirring means 120 stir the primary radiation 6 introduced into the optical fiber 100 in order to uniformly illuminate the area of the sample to be analyzed 8 and to standardize the granularity of the radiation
primaire au niveau de ladite zone.primary at the level of said zone.
En référence à la figure 2, les moyens de brassage 120 comprennent un mécanisme vibreur 121 disposé à proximité de la fibre optique. Sur commande et à une cadence choisie, le vibreur agite la fibre optique pour changer la courbure de celle-ci. De façon surprenante, la modification périodique de la courbure de la fibre optique, grâce au vibreur alimenté en basse fréquence, permet d'éliminer l'effet de granularité Referring to Figure 2, the stirring means 120 comprise a vibrating mechanism 121 arranged near the optical fiber. On command and at a chosen rate, the vibrator shakes the optical fiber to change its curvature. Surprisingly, the periodic modification of the curvature of the optical fiber, thanks to the vibrator powered at low frequency, makes it possible to eliminate the effect of granularity.
(speckle noise) du faisceau laser défocalisé. (speckle noise) of the defocused laser beam.
Il est à remarquer que l'arrangement des deux lentilles convergentes 110 et 14 réalise l'adaptation correcte de l'ouverture numérique, c'est-àdire la conjugaison optique de la section de sortie 104 de la fibre optique et l'échantillon It should be noted that the arrangement of the two converging lenses 110 and 14 achieves the correct adaptation of the digital aperture, that is to say the optical conjugation of the output section 104 of the optical fiber and the sample
à analyser.to analyze.
En variante, la variation de la courbure de la fibre optique As a variant, the variation in the curvature of the optical fiber
n'est plus périodique mais pseudo-aléatoire. is no longer periodic but pseudo-random.
En référence à la figure 3, on a représenté un autre exemple With reference to FIG. 3, another example has been shown.
de moyens de brassage selon l'invention. stirring means according to the invention.
Les moyens de brassage comprennent ici un modulateur externe disposé en amont de la section d'entrée 102 de la fibre optique 100. Le modulateur 130 module l'état de polarisation du faisceau incident 6 qui est initialement polarisé. Par exemple, le modulateur 130 est du type à effet POCKELS ou à The stirring means here comprise an external modulator disposed upstream of the input section 102 of the optical fiber 100. The modulator 130 modulates the state of polarization of the incident beam 6 which is initially polarized. For example, the modulator 130 is of the POCKELS effect type or
effet KERR.KERR effect.
Dans un autre exemple de réalisation, le modulateur module l'indice du milieu, par exemple par ondes ultrasonores engendrées par un dispositif piézo-électrique, ou engendrées In another exemplary embodiment, the modulator modulates the index of the medium, for example by ultrasonic waves generated by a piezoelectric device, or generated
par création d'un réseau en volume par voie optique. by creating a volume network by optical means.
En pratique, le modulateur 130 est disposé entre deux In practice, the modulator 130 is arranged between two
lentilles convergentes 106 et 140 pour permettre l'introduc- converging lenses 106 and 140 to allow the introduction
tion du rayonnement primaire 6 dans la section d'entrée 102 tion of the primary radiation 6 in the input section 102
de la fibre optique 100.fiber optic 100.
Avantageusement, un filtre polarisant 152, ou une lame demi ou quart d'onde, est disposé entre la section de sortie 104 de la fibre optique et la lentille convergente 110, pour dépolariser le faisceau laser initialement polarisé 6 issu de Advantageously, a polarizing filter 152, or a half or quarter wave plate, is arranged between the output section 104 of the optical fiber and the converging lens 110, to depolarize the initially polarized laser beam 6 coming from
la fibre optique.the optical fiber.
Dans un autre exemple de réalisation (figure 4), la fibre In another exemplary embodiment (Figure 4), the fiber
optique 100 est placée dans une enceinte 150 à champ électri- optical 100 is placed in an enclosure 150 with an electric field
que ou magnétique variable.that or variable magnetic.
De préférence, la fibre optique est une fibre optique de type Preferably, the optical fiber is an optical fiber of the type
solide ou une fibre optique creuse remplie d'un liquide. solid or a hollow optical fiber filled with a liquid.
Le rayonnement primaire monochromatique cohérent 6 est initialement polarisé. Les moyens de brassage sont des moyens de brassage statiques qui permettent, sous l'effet d'un champ électrique ou magnétique variable, de modifier les propriétés optiques du milieu constituant la fibre optique, par exemple de l'indice de réfraction du milieu constituant la fibre The coherent monochromatic primary radiation 6 is initially polarized. The stirring means are static stirring means which make it possible, under the effect of a variable electric or magnetic field, to modify the optical properties of the medium constituting the optical fiber, for example the refractive index of the medium constituting the fiber
optique.optical.
On retrouve dans la figure 4 le filtre polarisant 152 déjà We find in Figure 4 the polarizing filter 152 already
décrit en référence à la figure 3. described with reference to Figure 3.
Dans un autre exemple de réalisation (figure 5), les moyens de brassage comprennent un modulateur interne 160 propre à créer, dans le milieu constitutif de la fibre optique, un In another exemplary embodiment (FIG. 5), the stirring means comprise an internal modulator 160 capable of creating, in the medium constituting the optical fiber, a
réseau d'indices variables périodiquement ou aléatoirement. network of indices varying periodically or randomly.
Le système de modulation interne 160 est animé par un The internal modulation system 160 is driven by a
générateur 170.generator 170.
Il est clair que d'autres moyens de brassage peuvent être utilisés pour modifier les propriétés optiques de la fibre optique en vue de brasser le rayonnement primaire introduit dans la fibre optique afin d'obtenir un éclairement uniforme de l'échantillon à analyser et d'uniformiser la granularité It is clear that other stirring means can be used to modify the optical properties of the optical fiber in order to stir the primary radiation introduced into the optical fiber in order to obtain uniform illumination of the sample to be analyzed and standardize granularity
du rayonnement primaire au niveau dudit échantillon. primary radiation at said sample.
Sur la figure 6, on a représenté un appareil d'analyse spectrale à imagerie globale, utilisant des moyens de brassage selon l'invention décrits en référence aux figures In Figure 6, there is shown a spectral analysis apparatus with global imagery, using stirring means according to the invention described with reference to the figures
2 à 5.2 to 5.
Il s'agit d'un dispositif capable à la fois d'éclairer It is a device capable of both lighting
globalement l'échantillon et d'effectuer une analyse confo- overall the sample and perform a confo-
cale comme décrite dans les Demandes de Brevets publiées au nom du Demandeur sous le No FR-A-2 673 718 le 11 septembre wedge as described in the Patent Applications published in the name of the Applicant under No. FR-A-2 673 718 on September 11
1991, et sous le No EP-A-502 752 le 9 septembre 1992. 1991, and under No. EP-A-502 752 on September 9, 1992.
Ce dispositif utilise avantageusement les moyens de brassage This device advantageously uses the stirring means
décrits ci-avant.described above.
Des moyens de commutation permettent de passer du mode spectral confocal au mode imagerie globale. La partie spectrale confocale comprend de façon connue les éléments suivants: - des moyens pour acheminer le rayonnement primaire 6 selon un axe d'entrée 7; - des premiers moyens formant diaphragme 9 comprenant une première ouverture variable choisie pour filtrer spatialement le faisceau d'excitation cohérent 6; - des moyens séparateurs 112 décrits en référence à la figure 2, propres à réfléchir le faisceau d'excitation cohérent 6 Switching means make it possible to pass from the confocal spectral mode to the global imaging mode. The confocal spectral part comprises in a known manner the following elements: means for routing the primary radiation 6 along an input axis 7; - First diaphragm means 9 comprising a first variable opening chosen to spatially filter the coherent excitation beam 6; separator means 112 described with reference to FIG. 2, capable of reflecting the coherent excitation beam 6
vers l'objectif 14 du microscope et à transmettre le rayonne- to objective 14 of the microscope and to transmit the ray-
ment secondaire incohérent 16 émis, et/ou diffusé par l'échantillon ainsi éclairé vers le spectromètre 22; - des seconds moyens formant diaphragme 11, comprenant une inconsistent secondary ment 16 emitted, and / or diffused by the sample thus illuminated towards the spectrometer 22; - second diaphragm means 11, comprising a
seconde ouverture variable conjuguée de la première ouvertu- second variable opening combined with the first opening-
re, et propres à filtrer la partie transmise 16 des moyens re, and suitable for filtering the transmitted part 16 of the means
séparateurs 112.dividers 112.
Les moyens 9 et 11 sont optiquement conjugués pour permettre d'obtenir un filtrage confocal de l'image du rayonnement secondaire issu de l'éclairement de l'échantillon par le The means 9 and 11 are optically combined to allow confocal filtering of the image of the secondary radiation resulting from the illumination of the sample by the
rayonnement primaire 6.primary radiation 6.
Très avantageusement, le dispositif décrit à la figure 6 permet aussi d'éclairer uniformément l'échantillon par les Very advantageously, the device described in FIG. 6 also makes it possible to uniformly illuminate the sample by the
moyens de brassage décrits précédemment. brewing means described above.
Pour cela, il est prévu des moyens séparateurs 190 propres à réfléchir le faisceau primaire cohérent 6 selon un autre axe d'entrée 13, perpendiculaire à l'axe d'entrée 7, pour acheminer le rayonnement primaire vers les moyens de brassage 120. On retrouve, dans la structure décrite en référence à la figure 6, les moyens décrits en référence à la figure 2, à savoir notamment une fibre optique 100 possédant une face d'entrée 102 et une section de sortie 104. La lentille convergente 106 permet d'introduire le rayonnement primaire For this, there are provided separating means 190 capable of reflecting the coherent primary beam 6 along another input axis 13, perpendicular to the input axis 7, to route the primary radiation to the stirring means 120. On found, in the structure described with reference to Figure 6, the means described with reference to Figure 2, namely in particular an optical fiber 100 having an input face 102 and an output section 104. The converging lens 106 allows d '' introduce primary radiation
6 dans la section d'entrée 102 de la fibre optique 100. 6 in the input section 102 of the optical fiber 100.
La lentille convergente 110 avec l'objectif 14 du microscope permet de conjuguer optiquement la section de sortie 106 de The converging lens 110 with the objective 14 of the microscope makes it possible to optically conjugate the output section 106 of
la fibre optique et la zone de l'échantillon à analyser. the optical fiber and the area of the sample to be analyzed.
Avantageusement, des positionneurs sont prévus pour position- Advantageously, positioners are provided for position-
ner de façon précise la section d'entrée en alignement avec le rayonnement primaire 6 et pour aligner la section de to precisely define the entry section in alignment with the primary radiation 6 and to align the section of
sortie 104 avec la lentille 110.outlet 104 with lens 110.
Le rayonnement primaire issu de la fibre optique 100 est ensuite acheminé vers l'échantillon à travers des lames séparatrices et des moyens optiques tels que ceux décrits dans la Demande de Brevet publiée au nom du Demandeur sous le The primary radiation from the optical fiber 100 is then routed to the sample through separating plates and optical means such as those described in the Patent Application published in the name of the Applicant under the
No FR-A-2 681 941 le 2 avril 1993.No FR-A-2 681 941 April 2, 1993.
Les moyens de brassage utilisés pour brasser le rayonnement primaire introduit dans la fibre optique sont ici constitués The stirring means used to stir the primary radiation introduced into the optical fiber are here constituted
par un vibreur mécanique propre à agiter la fibre optique. by a mechanical vibrator capable of agitating the optical fiber.
Par exemple, le vibreur est animé par un micro-moteur du type continu propre à agiter la fibre optique, à basse fréquence, For example, the vibrator is driven by a micro-motor of the continuous type capable of agitating the optical fiber, at low frequency,
par exemple quelques Hertz.for example some Hertz.
Par exemple, la longueur de la fibre optique est de l'ordre For example, the length of the optical fiber is around
de quelques décimètres.a few decimeters.
Selon un autre aspect de l'invention, le diamètre de la fibre optique est choisi en fonction du diamètre du champ éclairé According to another aspect of the invention, the diameter of the optical fiber is chosen as a function of the diameter of the illuminated field
désiré, ainsi que de l'irradiation désirée. desired, as well as desired irradiation.
En effet, selon l'invention, l'utilisation d'une fibre According to the invention, the use of a fiber
optique ayant un diamètre de 365 pm permet d'obtenir respec- optic having a diameter of 365 pm makes it possible to obtain respec-
tivement aux objectifs X100, X50 et X10, un diamètre du champ for X100, X50 and X10 lenses, a field diameter
éclairé respectivement de 63 pm, 126 pm et 630 pm. illuminated by 63 pm, 126 pm and 630 pm respectively.
Par ailleurs, avec une fibre optique d'un diamètre de 100 pm, on obtient respectivement aux objectifs X100, X50 et X10, un champ éclairé d'un diamètre respectivement de 17 pm, 34 pm et pm. Enfin, avec une fibre optique d'un diamètre de 50 pm, on obtient respectivement aux objectifs X100, X50 et X10, un champ éclairé d'un diamètre respectivement de 9 pm, 17 pm et pm. Ainsi, en changeant le diamètre de la fibre optique, on peut obtenir différentes zones éclairées, ce qui permet d'adapter Furthermore, with an optical fiber with a diameter of 100 μm, one obtains respectively at objectives X100, X50 and X10, an illuminated field with a diameter of 17 μm, 34 μm and μm respectively. Finally, with an optical fiber with a diameter of 50 μm, an illuminated field with a diameter of 9 μm, 17 μm and μm respectively is obtained at objectives X100, X50 and X10. Thus, by changing the diameter of the optical fiber, it is possible to obtain different lighted zones, which makes it possible to adapt
l'irradiation en fonction des applications. irradiation depending on the applications.
Il y a lieu de remarquer que l'irradiation obtenue avec une fibre optique d'un diamètre de 365 pm est 13 fois inférieure à celle obtenue avec une fibre optique de 100 pm de diamètre et 53 fois inférieure à celle obtenue avec une fibre optique It should be noted that the irradiation obtained with an optical fiber with a diameter of 365 pm is 13 times lower than that obtained with an optical fiber with 100 pm in diameter and 53 times lower than that obtained with an optical fiber.
de 50 pm de diamètre.50 µm in diameter.
Dans ces conditions, un utilisateur choisit une fibre d'un diamètre donné parmi une pluralité de fibres de différents diamètres, en fonction de son application, c'est-à-dire du Under these conditions, a user chooses a fiber of a given diameter from a plurality of fibers of different diameters, depending on its application, i.e.
champ éclairé désiré ainsi que de l'irradiation désirée. desired illuminated field as well as desired irradiation.
Il est à remarquer que dans le montage optique, selon It should be noted that in optical mounting, according to
l'invention, les fibres optiques sont facilement interchan- the invention, the optical fibers are easily interchanged
geables. Il a été observé que, de cette manière, on tire des avantages considérables de la présence de la fibre optique dans les moyens d'éclairement du dispositif d'analyse spectrale à geables. It has been observed that, in this way, considerable advantages are obtained from the presence of the optical fiber in the lighting means of the spectral analysis device at
imagerie globale, malgré les préjugés antérieurs défavora- global imagery, despite previous prejudices
bles, sans que l'atténuation apportée par la fibre optique ne soit prohibitive. Les avantages obtenus en termes de rapport signal/bruit sont en faveur de la présence de la fibre optique, par rapport aux dispositifs d'analyse spectrale à bles, without the attenuation provided by the optical fiber being prohibitive. The advantages obtained in terms of signal / noise ratio are in favor of the presence of optical fiber, compared to spectral analysis devices at
imagerie globale antérieurement connus. previously known global imagery.
Par ailleurs, pour améliorer la faculté de discrimination et d'identification d'une substance donnée dans un mélange hétérogène, le Demandeur s'est proposé d'isoler, dans le spectre, non pas une seule bande spectrale ou raie comme Furthermore, to improve the faculty of discrimination and identification of a given substance in a heterogeneous mixture, the Applicant has proposed to isolate, in the spectrum, not a single spectral band or line as
habituellement, mais un ensemble de bandes ou raies spectra- usually but a set of spectral bands or lines
les caractéristiques de l'espèce chimique choisie. the characteristics of the chemical species chosen.
Un tel filtrage multi-spectral selon l'invention permet d'augmenter la spécificité de l'analyse spectrale d'une part, d'augmenter l'intensité du signal total mesuré par le détecteur d'autre part. Ces augmentations permettent de choisir une meilleure résolution spectrale, donc de réduire Such multi-spectral filtering according to the invention makes it possible to increase the specificity of the spectral analysis on the one hand, to increase the intensity of the total signal measured by the detector on the other hand. These increases make it possible to choose a better spectral resolution, therefore to reduce
le risque d'interférences analytiques. the risk of analytical interference.
L'homme de l'art sait que les longueurs d'ondes ou nombres d'ondes et les intensités spectrales caractéristiques des substances à analyser (raies d'émission pour les éléments, bandes vibrationnelles, ou bandes de fluorescence pour les molécules composées) sont connues, publiées et répertoriées Those skilled in the art know that the wavelengths or number of waves and the spectral intensities characteristic of the substances to be analyzed (emission lines for the elements, vibrational bands, or fluorescence bands for the compound molecules) are known, published and listed
dans des catalogues de spectres et de banques de données. in spectra and databases catalogs.
Par ailleurs, des programmes de traitements informatiques sont disponibles et permettent d'effectuer une analyse automatique à partir de la reconnaissance des bandes et des In addition, computer processing programs are available which allow automatic analysis based on the recognition of tapes and
intensités observées dans un spectre obtenu expérimentale- intensities observed in an experimental spectrum obtained-
ment. De façon surprenante, le Demandeur a constaté que ces mêmes catalogues de données peuvent être exploités par des moyens informatiques pour déterminer les bandes spectrales les plus significatives en vue de réaliser selon l'invention un filtre is lying. Surprisingly, the Applicant has found that these same data catalogs can be used by computer means to determine the most significant spectral bands with a view to producing according to the invention a filter
multi-spectral adapté à l'imagerie d'une substance donnée. multi-spectral suitable for imaging a given substance.
En référence à la figure 7, on retrouve les éléments essen- With reference to FIG. 7, we find the essential elements
tiels du trajet secondaire d'un dispositif d'analyse spec- tials of the secondary path of a specific analysis device
traie à imagerie globale décrit en référence à la figure 1 et dans lequel on place les moyens de filtrage multi-spectral global imaging line described with reference to FIG. 1 and in which the multi-spectral filtering means are placed
selon l'invention.according to the invention.
Ainsi, on retrouve le rayonnement secondaire 16 diffusé et/ou émis par l'échantillon 8 ainsi éclairé par le rayonnement primaire. Ledit rayonnement secondaire 16 éclaire une fente Thus, there is the secondary radiation 16 scattered and / or emitted by the sample 8 thus illuminated by the primary radiation. Said secondary radiation 16 lights up a slit
d'entrée 28.input 28.
Un étage disperseur, le plus souvent un réseau 200, est utilisé pour éliminer la radiation laser, diffusée ou A disperser stage, most often a network 200, is used to eliminate the laser radiation, scattered or
réfléchie sans changement de longueur d'onde par l'échantil- reflected without change in wavelength by the sample
lon 8, avec une intensité relative extrêmement élevée, tandis que la radiation qui a subi un décalage spectral par effet RAMAN est transmise par ledit réseau 200. La sélection d'une radiation caractéristique par ce filtrage permet d'observer lon 8, with an extremely high relative intensity, while the radiation which has undergone a spectral shift by RAMAN effect is transmitted by said network 200. The selection of a characteristic radiation by this filtering makes it possible to observe
une image monochromatique de l'échantillon donnant directe- a monochromatic image of the sample giving direct-
ment la distribution de l'espèce moléculaire choisie. ment the distribution of the molecular species chosen.
L'intensité de cette image étant très faible, elle ne peut être visualisée et enregistrée que grâce à des détecteurs photo-électriques multicanaux 20 couplés par exemple à un The intensity of this image being very low, it can only be viewed and recorded thanks to multi-channel photoelectric detectors 20 coupled for example to a
système de télévision à haute sensibilité. high sensitivity television system.
Par ailleurs, l'optique de transfert 18 forme une image réelle de l'échantillon 8 au niveau du disperseur 200 et l'objectif 14 collecte la lumière polychromatique 16 issue de Furthermore, the transfer optic 18 forms a real image of the sample 8 at the level of the disperser 200 and the objective 14 collects the polychromatic light 16 from
l'échantillon 8 éclairé par le rayonnement primaire. sample 8 illuminated by primary radiation.
Selon l'invention, un arrangement optique conjugue optique- According to the invention, an optical arrangement combines optical-
ment la fente d'entrée 28 et les moyens de filtrage multi- the inlet slot 28 and the multi-filter means
spectral 300 intercalés entre le réseau 200 et le détecteur spectral 300 inserted between the network 200 and the detector
multicanal 20.multichannel 20.
Cet arrangement optique comprend une première optique 210, appelée collimateur, disposée en amont du disperseur 200 et une seconde optique 220, appelée objectif, disposée en aval This optical arrangement comprises a first optic 210, called collimator, arranged upstream of the disperser 200 and a second optic 220, called objective, arranged downstream
du disperseur 200.of the disperser 200.
Enfin, une optique 230 disposée en aval des moyens de filtrage multispectral 300 forment une image réelle de l'échantillon sur le détecteur 20. Ce détecteur est du type photo-électrique multicanal à deux dimensions, par exemple Finally, an optical system 230 disposed downstream of the multispectral filtering means 300 form a real image of the sample on the detector 20. This detector is of the two-dimensional multi-channel photoelectric type, for example
une matrice CCD.a CCD matrix.
Par ailleurs, une conjugaison optique classique est prévue entre l'échantillon 8 à analyser et le disperseur 200. Une autre conjugaison optique est prévue entre le disperseur 200 Furthermore, a conventional optical conjugation is provided between the sample 8 to be analyzed and the disperser 200. Another optical conjugation is provided between the disperser 200
et le détecteur 20.and the detector 20.
Selon l'invention, les moyens de filtrage multi-spectral 300 constituent un masque optique 300 qui isole les radiations According to the invention, the multi-spectral filtering means 300 constitute an optical mask 300 which isolates the radiation
caractéristiques dans le plan du spectre. characteristics in the spectrum plane.
Par exemple, le masque optique 300 comprend une pluralité de zones absorbantes individualisées en A1 à A6 entrecoupées de For example, the optical mask 300 comprises a plurality of absorbing zones individualized at A1 to A6 interspersed with
zones transparentes T1 à T5.transparent areas T1 to T5.
Sur la figure 8, le masque de filtrage multi-spectral 300 est In FIG. 8, the multi-spectral filter mask 300 is
susceptible de former deux images complémentaires de l'échan- likely to form two complementary images of the sample
tillon. Une première image est obtenue sur un premier détec- furrow. A first image is obtained on a first detection
teur 20-1. Cette première image constitue un filtrage spectral dans les bandes passantes I1, 12 et 13 qui sont 20-1. This first image constitutes a spectral filtering in the passbands I1, 12 and 13 which are
caractéristiques de la substance choisie. characteristics of the substance chosen.
Les bandes passantes multiples du filtre sont constituées de surfaces réfléchissantes R1 à R3 qui permettent de renvoyer The multiple bandwidths of the filter consist of reflective surfaces R1 to R3 which make it possible to return
la lumière vers le détecteur 20-1 via l'optique 230-1. light to detector 20-1 via optics 230-1.
Les zones opaques ou non-réfléchissantes A1 à A3 correspon- The opaque or non-reflective areas A1 to A3 correspond to
dent aux parties des spectres que l'on veut éliminer car elles ne contiennent pas de bandes caractéristiques de la tooth to the parts of the spectra that we want to eliminate because they do not contain bands characteristic of the
substance choisie.chosen substance.
Les radiations non-caractéristiques 14 et 15 peuvent, après traversée du masque 300, être utilisées pour former une The non-characteristic radiation 14 and 15 can, after passing through the mask 300, be used to form a
deuxième image de l'échantillon sur un deuxième détecteur 20- second image of the sample on a second detector 20-
2 via l'optique 230-2.2 via optics 230-2.
De point de vue analytique, cette deuxième image est complé- From an analytical point of view, this second image is complete
mentaire de la première image donnant la distribution du composé choisi. Elle contient la distribution spatiale de toutes les autres substances, à l'exclusion de la substance choisie. Un traitement informatique des signaux peut avantageusement bénéficier de la corrélation entre ces deux images pour of the first image giving the distribution of the chosen compound. It contains the spatial distribution of all other substances, excluding the selected substance. Computer processing of signals can advantageously benefit from the correlation between these two images for
améliorer la sélectivité de l'analyse. improve the selectivity of the analysis.
Il est à remarquer que pour améliorer la précision des bandes passantes, la dimension du spectre projeté sur le masque peut être augmentée à volonté par grandissement optique. Le masque It should be noted that to improve the accuracy of the passbands, the size of the spectrum projected on the mask can be increased at will by optical magnification. The mask
est défini alors par une relation homothétique. is then defined by a homothetic relation.
En variante, il est possible d'interposer un système optique approprié à grandissement variable pour ajuster la dispersion Alternatively, it is possible to interpose an appropriate optical system with variable magnification to adjust the dispersion
sur le masque.on the mask.
Selon l'invention, on peut réaliser chacun des masques spectraux à partir d'un réseau de fils fusibles disposés selon les dents d'un peigne. La commande électrique ou optique, par un système d'adressage approprié, provoque alors la fusion des fils correspondant aux bandes spectrales choisies. Il est à remarquer que la résolution spectrale According to the invention, each of the spectral masks can be produced from a network of fusible wires arranged according to the teeth of a comb. The electrical or optical control, by an appropriate addressing system, then causes the fusion of the wires corresponding to the chosen spectral bands. It should be noted that the spectral resolution
* n'est limitée ici que par le diamètre des fils. En variante, le réseau de fils est remplacé par un réseau de pistes* is limited here only by the diameter of the wires. Alternatively, the network of wires is replaced by a network of tracks
opaques formé de bandes étroites parallèles disposées opaque formed by narrow parallel bands arranged
sur un support transparent.on a transparent support.
Dans une autre variante, le masque est formé d'un réseau d'aiguilles constituées d'un matériau opaque et disposées selon les dents d'un peigne. Avantageusement, chacune de ces aiguilles est escamotable par translation ou rotation de manière réversible. L'escamotage peut être séquentiel ou In another variant, the mask is formed of a network of needles made of an opaque material and arranged according to the teeth of a comb. Advantageously, each of these needles is retractable by translation or rotation in a reversible manner. The retraction can be sequential or
simultané.simultaneous.
Dans encore une autre variante, le masque est formé d'élé- In yet another variant, the mask is formed of ele
ments modulateurs tels que des pixels dont une propriété optique (transmission ou réflexion) peut être modifiée d'une manière réversible sous l'action d'un signal électrique géré modulating elements such as pixels of which an optical property (transmission or reflection) can be modified in a reversible manner under the action of a managed electrical signal
par ordinateur par exemple. Ces pixels peuvent être consti- by computer for example. These pixels can be
tués de puces à micro-miroirs (technologie DMD pour DIGITAL killed by micro-mirror chips (DMD technology for DIGITAL
MICRO-MIRROR DISPLAY, affichage par micro-miroirs numéri- MICRO-MIRROR DISPLAY, display by digital micro-mirrors
ques). Par ailleurs, il est à remarquer que pour les besoins de ques). Furthermore, it should be noted that for the purposes of
l'analyse, l'objectif 14 du microscope doit être interchan- analysis, objective 14 of the microscope must be interchanged
geable pour adapter le grossissement des dimensions de la zone à analyser de l'échantillon 8. Il s'ensuit que la dimension et la position de la pupille ne sont pas constantes et peuvent varier dans de larges proportions. La conjugaison optique de cette pupille sur la fente d'entrée 28 n'est obtenue, dans l'art antérieur, que par compromis au détriment soit de la luminosité, soit de la résolution spatiale ou geable to adapt the magnification of the dimensions of the area to be analyzed of the sample 8. It follows that the dimension and the position of the pupil are not constant and can vary within wide proportions. The optical conjugation of this pupil on the entry slit 28 is obtained, in the prior art, only by compromise to the detriment either of the brightness, or of the spatial resolution or
pouvoir séparateur, soit de la résolution spectrale. separating power, or spectral resolution.
En effet, selon la figure 9, dans le plan de la fente 28, l'image de la pupille circulaire P se superpose à une fente In fact, according to FIG. 9, in the plane of the slot 28, the image of the circular pupil P is superimposed on a slot
rectangulaire 28 définie par des lèvres 29 et 31. rectangular 28 defined by lips 29 and 31.
La fente d'entrée 28, de largeur 1, est adaptée à une résolu- The entry slot 28, of width 1, is adapted to a resolution
tion spectrale moyenne et provoque une obturation importante qui réduit la surface utile de la pupille, ce qui entraîne deux conséquences: la réduction de la luminosité et la perte de résolution spatiale. En référence à la figure 10, la fente d'entrée 28 est largement ouverte, avec 1 égale au diamètre de l'image de la pupille. Dans ces conditions, la luminosité et le pouvoir séparateur sont conservés, mais la résolution spectrale spectral averaging and causes a large obturation which reduces the useful surface of the pupil, which has two consequences: the reduction in luminosity and the loss of spatial resolution. Referring to Figure 10, the entrance slot 28 is wide open, with 1 equal to the diameter of the pupil image. Under these conditions, the brightness and the separating power are preserved, but the spectral resolution
devient insuffisante.becomes insufficient.
Un compromis est décrit en référence à la figure 11 et prévoit de choisir une largeur de fente égale à 70 ou 80% du A compromise is described with reference to FIG. 11 and provides for choosing a slot width equal to 70 or 80% of the
diamètre de l'image de la pupille.diameter of the pupil image.
Toutefois, une telle solution n'est pas totalement satisfai- However, such a solution is not fully satisfied.
sante dans la mesure o il ne s'agit que d'un compromis. health insofar as it is only a compromise.
Le Demandeur se propose d'apporter une solution à cet inconvénient. Ce but est atteint en utilisant des optiques cylindriques ou toriques. En référence à la figure 12, le montage optique comprend The Applicant proposes to provide a solution to this drawback. This object is achieved by using cylindrical or toric optics. With reference to FIG. 12, the optical assembly comprises
l'objectif d'entrée 14 qui reste sphérique. the input objective 14 which remains spherical.
Selon l'invention, il est prévu d'utiliser une optique de transfert 18 du type anamorphoseur qui va produire, au niveau de la fente d'entrée 28, une image de la pupille P de forme elliptique. L'optique de transfert 18 comprend, selon l'invention, un premier élément 19 du type cylindrique divergent, un second élément 21 du type cylindrique convergent, et un troisième According to the invention, provision is made to use a transfer optic 18 of the anamorphic type which will produce, at the entrance slit 28, an image of the pupil P of elliptical shape. The transfer optic 18 comprises, according to the invention, a first element 19 of the divergent cylindrical type, a second element 21 of the convergent cylindrical type, and a third
élément 23 du type sphérique convergent. element 23 of the converging spherical type.
Le choix du rapport d'anamorphose, défini comme le rapport entre les longueurs des deux axes principaux A et B de l'ellipse 33, permet d'optimiser l'illumination de la fente rectangulaire en conservant la luminosité pour une fente plus étroite, c'est-à-dire pour une meilleure résolution spectrale The choice of the anamorphosis ratio, defined as the ratio between the lengths of the two main axes A and B of ellipse 33, makes it possible to optimize the illumination of the rectangular slit while retaining the luminosity for a narrower slit, c is to say for a better spectral resolution
(figure 13).(figure 13).
Corrélativement, l'emploi d'une optique cylindrique provoque Correlatively, the use of a cylindrical optic causes
dans ce cas une anamorphose du faisceau au niveau du disper- in this case an anamorphosis of the beam at the level of the scatter-
seur (figure 14), dont la section n'est plus circulaire mais sor (figure 14), whose section is no longer circular but
elliptique. Le grand axe de l'ellipse A' est dirigé parallè- elliptical. The major axis of the ellipse A 'is directed parallel-
lement à la largeur de la fente, c'est-à-dire dans le sens de la dispersion du réseau 200. La largeur du réseau 200 doit Lement to the width of the slot, that is to say in the direction of the dispersion of the network 200. The width of the network 200 must
être augmentée d'un facteur G, ce qui améliore avantageuse- be increased by a factor G, which improves advantageously-
ment la résolvance intrinsèque du réseau. the intrinsic resolution of the network.
Pour éviter l'elliptique du faisceau au niveau du disperseur, il convient d'utiliser un réseau rectangulaire ou bien un arrangement optique qui ne modifie pas les caractéristiques To avoid the elliptical of the beam at the level of the disperser, it is advisable to use a rectangular network or else an optical arrangement which does not modify the characteristics
géométriques de l'image projetée sur le disperseur. of the image projected on the disperser.
Il est à remarquer que l'interposition dans l'optique de transfert 18 d'un système afocal cylindrique de grandissement G=B/A ne modifie pas la hauteur B de l'image de la pupille P dans le sens vertical, mais contracte la largeur de cette image d'un facteur G. La largeur de fente 1 devient alors inférieure ou égale à A, et la résolution spectrale devient It should be noted that the interposition in the transfer optic 18 of a cylindrical afocal system of magnification G = B / A does not modify the height B of the image of the pupil P in the vertical direction, but contracts the width of this image by a factor G. The slit width 1 then becomes less than or equal to A, and the spectral resolution becomes
G fois meilleur et cela sans perte de luminosité. G times better and this without loss of brightness.
Par ailleurs, l'image finale de l'échantillon formée au travers du masque spectral sur le détecteur 20 est également anamorphosée, mais cela est sans inconvénient car la présence du disperseur 200 entraîne déjà une anamorphose dans le système à optique sphérique qui doit être corrigée par un Furthermore, the final image of the sample formed through the spectral mask on the detector 20 is also anamorphic, but this is not disadvantageous because the presence of the disperser 200 already causes an anamorphosis in the spherical optic system which must be corrected by a
traitement des signaux lors de la reconstruction des images. signal processing during image reconstruction.
Le même type de correction par traitement analogique ou numérique des signaux du détecteur permet ainsi de restituer The same type of correction by analog or digital processing of the detector signals thus makes it possible to restore
une image non déformée de l'objet. an undistorted image of the object.
Une autre solution consiste à utiliser une compensation purement optique par un second système anamorphoseur placé Another solution consists in using a purely optical compensation by a second anamorphic system placed
dans l'optique qui forme une image sur le détecteur. in the optics that form an image on the detector.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9404962A FR2719114B1 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Spectral analysis device with global imagery. |
Applications Claiming Priority (1)
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FR9404962A FR2719114B1 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Spectral analysis device with global imagery. |
Publications (2)
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FR2719114A1 true FR2719114A1 (en) | 1995-10-27 |
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Family Applications (1)
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FR9404962A Expired - Fee Related FR2719114B1 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Spectral analysis device with global imagery. |
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FR (1) | FR2719114B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2426470A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-03-07 | Imagineering, Inc. | Spectroscope |
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1994
- 1994-04-25 FR FR9404962A patent/FR2719114B1/en not_active Expired - Fee Related
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EP2426470A4 (en) * | 2009-04-28 | 2015-04-01 | Imagineering Inc | Spectroscope |
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Publication number | Publication date |
---|---|
FR2719114B1 (en) | 1996-07-19 |
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