HAL Id: jpa-00212730
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Submitted on 1 Jan 1958
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Perfectionnements du microphotomètre de chalonge
A. Ganson, M. Montel
To cite this version:
171 A
PERFECTIONNEMENTS DU
MICROPHOTOMÈTRE
DE CHALONGE Par A. GANSON et M.MONTEL,
Laboratoire de Chimie Physique, Paris.
Résumé. 2014 On décrit
un ensemble de modifications optiques et mécaniques du
microphoto-mètre de Chalonge, qui permettent le dépouillement des spectres de grande hauteur enregistrés
sur des plaques à forte granularité. Avec la nouvelle optique, on obtient, sur le cliché, des images de fentes de 25 mm de hauteur uniformément éclairées, Grâce à diverses adjonctions mécaniques, la fente-objet est réglable d’une manière continue et l’orientation relative des fentes et du cliché
est
plus
précise. Un diaphragme supplémentaire permetd’opérer
à flux constant sans modifier latempérature de couleur de la lampe. On a fait trois études sur des cas précis, afin
d’apprécier
legain en reproductibilité et en résolution de
l’appareil.
Abstract. 2014Optical and mechanical modifications are described, which have provided new
impro-vements which allow the study of spectra of large size, recorded on large-grain plates. With the
new optical system, slit images of 25 mm high and uniformly illuminated are given on the plate. With the help of several new mechanical additions, the object-slit can be adjusted in a continuous way, and a
better précision is obtained in the relative orientation of the slits and the plates. The addition
of a new diaphragm allows operation with a constant flux without shifting the color temperature
of the lamps. Three studies on
particuliar
cases have been made, in order to evaluate the effectsof the improvements on the
reproductibility
and resolving power of the apparatus. PHYSIQUEPHYSIQUE APPLIQUÉE TOME 19, DÉCEMBRE 1958, PAGE 171 A.
Le
présent
travail a étéentrepris
dans le but de rendrepossible
ledépouillement,
à l’aide dumicro-photomètre Chalonge,
despectres
degrande
hauteurenregistrés
sur des émulsions à forte granu-larité. Ce casprésente
un intérêtparticulier
pourles études de
spectroscopie
Xpoursuivies
dansnotre laboratoire.
Dans
l’appareil originel (fig. la),
on forme àl’aide d’un
système optique A, l’image
du filament d’unelampe de
6 watts L dans unplan
fixeD 1.
Un
jeu
de fentes à lèvres fixes et dediaphragmes
circulaires de dimensions variées que l’ondispose
dans ceplan,
permet
d’obtenir une fenteF,
dedimensions choisies. Le
plus grand diaphragme
a10 mm de diamètre. Le rayon moyen du faisceau
lumineux sort horizontalement de
F 11
estrenvoyé
verticalement par un miroirM1
et traverse unmiroir
semi-argenté
M2 qui
sert,
pendant
lesréglages,
àl’éclairage
de laplaque
photogra-phique
P. A l’aide d’un condenseur mobile0,
on
forme,
deF1,
sur le cliché à étudierP,
l’image Fi
qui
joue le
rôle de fented’exploration ;
sa hauteurmaximum est
2,5
mm. Le faisceau estrepris
par unobjectif
deposition
réglable
0’ ;
il estrenvoyé
horizontalement par un troisième miroirM3 ;
l’image
du cliché se forme sur unefente ’F 3 placée
devant une cellule
photoélectrique
C. Les monturesdu condenseur et de
l’objectif,
une foisretirées,
laissent un passage libre de 30 mm de diamètre.
Les raies des
spectres
de rayons X obtenus àl’aide du
spectrographe
Cauchois ont une trèsfaible courbure et une hauteur
qui
peut
atteindre6 cm. La zone
explorée
par lespot
n’est pas assezhaute poor
permettre,
- dans lecas d’émulsions
FIG. 1. -
a) Montage de
l’appareil originel.
b) Montage modifié..
photographiques
à fortegranularité,
- dedis-tinguer
les déviations dugalvanomètre
dues aux172 A
petits
détails propres auspectre,
de celles dues auxgrains.
Nous avons donc été amenés à modifierl’optique,
de manière à obtenir une fented’explo-ration uniformément éclairée d’une hauteur aussi
grande
quepossible.
Cette modification en aentraîné
d’autres,
laprécision
nécessaire pour les différentsréglages
ayant
de ce faitaugmenté.
La hauteur atteinte estthéoriquement
de 30 mm, maisa dû être
réduite,
pour desimpératifs mécaniques,
à 25 mm.
Changement
del’optique
(fig. 1 b).
-- Pourobtenir cette
image
de 25 mm dehaut,
il fautemployer
un condenseur donnant ungrandis-sement de
2,5,
donc situé à une distance deF1
égale
au1/3,5
de la distance de la fenteFI
aucliché. Cette dernière est
imposée
par lemontage
et mesure 196 mm àquelques
mmprès.
Le conden-seur mentionné
01,
doit parconséquent
êtreplacé
entre les miroirsM1
etM2
et avoir une focale del’ordre de 43 mm. Pour des raisons de
simplicité,
nous avons
pris l’objectif Nachet
de focale 41 mmet de diamètre utile 8 mm.
Etant
donné laplace
disponible,
ce condenseur estfixe ;
la fente doit donc être mobile pourpermettre
la mise aupoint
sur le cliché. Sa
position
moyenne est à 59 mm del’objectif,
c’est-à-dire à 25 mm de l’ancienne fente.Pour utiliser le maximum de la surface de la cellule
C,
la fente de celluleF2
doit avoir sensi-blement la même hauteur que lafente-objet.
Un calculanalogue
auprécédent
donne pourl’objec-tif
O2
une focale de 53 mmenviron ;
nous avonspris l’objectif
Nachet 55 V. Cetobjectif
est montéaprès
le troisième miroirM3,
avec mise aupoint
par crémaillère.
Le
montage
terminé a montré :1)
que la dif-fusion par lesobjectifs
est assezforte ;
il y auraitavantage
à utiliser des verrestraités ;
2)
que les fentes ne sont pas éclairéesuniformément,
parsuite d’un effet d’oeil de chat. Pour remédier à ces
défauts,
il a été nécessaire d’introduire trois lentilles dechamp,
de manière àconjuguer
le doubletA,
lecondenseur,
l’objectif et
lacellule,
afin que le flux lumineux issu del’un
de ces éléments soitinté-gralement
repris
par l’élément suivant. Ces lentillessont de
simples
verres de lunetterie. Lapremière
lentilleLl,
située avant lafente-objet,
a une focalede 43 mm et un diamètre de 15 mm. La seconde
lentille
L2, placée
avant lecliché,
est fixée sur la . monture de l’ancien condenseur C et amenée aucontact de la
plaque photographique ;
elle a unefocale de 50 mm et un diamètre de 29 ’mm. La
troisième lentille
L3, placée après
lafente-image F2
a une focale de 74 mm et un diamètre de 15 mm.
Il a fallu
augmenter
lalongueur
du miroirM3
pour ne pasdiaphragmer
le faisceau.Les
figures
1a et 1b montrent lemontage
avantet
après
transformation.L’opération
dedémon-tage
d’uneoptique
suivi duremontage
de l’autre demande environ dix minutes.Affin de
pouvoir
comparer les résultats obtenusavec les deux
optiques,
nous avonsdépouillé
unspectre
Xcomprenant
une discontinuitéd’absorp-tion faiblement
contrastée,
photographiée
d’unepart
sur film à fortegranularité
et d’autrepart
surplaque
àgrain
fin( fig. 2). Quelle
que soit l’émulsionutilisée,
lesenregistrements
2a et2c,
faits avecl’ancienne
optique (A. 0.)
sont difficilementutili-sables,
les formes étant totalementmasquées
par lagranularité.
Les résultats obtenus avec la nouvelleoptique
(N.
O.)
(enregistrements
2b et2d)
sontmeilleurs,
bien que lagranularité
du film reste encoretrop
forte pour que l’onpuisse
faire des mesures.Soulignons
la structure très différente des émulsions de laplaque
et du film. Lapremière
secompose de
grains
trèspetits
uniformémentrépartis
(d’où
l’allure « hachée » dumicrophotogramme),
tandis que la deuxième contient des «
paquets »
distincts de grosseur
appréciable.
L’amélioration obtenue est donc considérable : au lieud’enregis-trements
inutilisables, l’appareil
doit fournirdoré-navant des
microphotogrammes
satisfaisants. Modification duporte-plaque.
-L’exploration
simultanée d’une
grande
hauteur de laplaque
photographique
asouligné
la nécessité del’orien-ter avec une très
grande précision.
La visd’orien-tation X
qui agit
sur laperpendicularité
des deux mouveménts detranslation
du cliché est inutili-sable pour le butcherché,
carl’orthogonalité
de cesdeux mouvements doit être
maintenue,
étant uneconditions nécessaire pour que les
enregistrements
de deux
dépouillements pris
à des hauteursdiffé-rentes soient
alignés.
Il a falluajouter
auporte-plaque
existant uneplatine
tournante. Deplus,
nous avons modifié la vis X de
façon
que seule uned’éviter un éventuel
déréglage
par inadvertance. Laplatine
tournante est constituée par un cadre en duraluminpercé
d’une ouverturerectangulaire.
Le cadre est monté sur deuxportions
d’un mêmecylindre,
définissant un axe de rotationqui
passepar le centre de l’ouverture
rectangulaire.
Larota-tion est assurée par une vis
prenant
appui
sur leporte-plaque
et contre une butée solidaire de laplatine
tournante. Un ressort derappel
assure lecontact. A l’intérieur de l’ouverture
rectangulaire
pratiquée
dans laplatine glissent
deuxplaquettes
parallèles,
munies chacune de deuxpattes
métal-liques, qui
assurent la fixation du cliché et sonimmobilité relative
pendant
lesenregistrements.
Reprenant
les deuxspectres
utilisésplus haut,
nous avons
comparé
lesenregistrements
obtenusen effectuant les
réglages
d’orientation des clichés d’abord à lamain, puis
à l’aide du nouveaudispo-sitif. Les résultats semblent être meilleurs avec la
platine
tournante,
mais il est évidentqu’en
opérant
avec
soin,
les résultats devraient êtreidentiques ;
laseule différence réside dans la durée de
l’opération ;
ellepeut
seprolonger
sans succès par tâtonnement enopérant
à la main. Dans un casd’espèce
elle futcinq
foisplus longue
quemécaniquement.
Nous n’avons fait d’essaisqu’avec
l’ancienneoptique,
puisque
lesquestions
d’orientation relative nedépendent
pas dusystème
utilisé. L’améliorationporte
donc iciplus
sur la commodité et la repro-ductibilité desréglages
que sur la valeur desrésul-tats.
Modification des fentes
objet
etimage.
-- Lafente-objet
étantagrandie,
les fentesinterchan-geables originelles
(A. F.)
ne donnentplus
sur lecliché des
images
assez étroites pourpermettre
l’étude des fins détails. De
plus,
la monture de la fenteprésente
dujeu,
cequi,
-comme nous le verrons, -introduit une
perte
de résolution.Enfin,
il étaitnécessaire,
-comme nous l’avons
dit,
-d’avancer la fente de 25 mm et deprévoir
undispo-sitif de mise au
point.
Nous avons monté une fentedissymétrique
(N.
F.),
dont lalargeur
estréglable
àla valeur voulue. L’une des lèvres est fixée une fois
pour toutes
après
lesréglages
préliminaires,
de manière que sonimage
coïncide avec la lèvre fixede la fente de cellule. Une vis
différentielle
écarté les deux lèvres parpression
sur la lèvre mobile(que
deux ressorts tendent àappliquer
contre la lèvrefixe).
Cesystème
permet
d’éviter l’écrasement des arètes. Leréglage
en hauteur de la fente estassuré par un
diaphragme-iris
monté dans unsup-port placé
contre la fente. Son ouverture estcom-mandé3 par le
déplacement,
lelong
d’une vis sansfin,
d’unergot
fixé au levier dudiaphragme.
Nous avons
adjoint également
unsystème
précis
d’orientation de la
fente-objet.
Il est constitué parune
bague
enserrant lecylindre
portant
lafente,
le doublet A et lalampe
et munie d’unetige
carrée deplusieurs
centimètres delongueur,
dont l’extrémitése trouve serrée entre un
système
à pompe et l’extrémité d’une vis fixée au bâti.Comme il
n’y
avait pas desystème
decentrage
et d’orientation de la
lampe,
nous avons monté sonculot entre trois vis
calantes,
l’orientation dufila-ment se faisant à l’aide d’une
bague
de rotation. Nous avonsremplacé
lalampe
de 6 watts par unelampe
de 40 watts pourremédier
à laperte
de lumi-nositéprovoquée
parl’augmentation
de lalongueur
de la fente. Afin d’assurer un meilleurrefroidis-sement,
nous avonspercé
des trous dans laparoi
latérale ducylindre.
Enfin,
en vue d’avoir la mêmeprécision
sur lesfentes
objet
et decellule,
nous avons muni cettedernière d’une vis différentielle
analogue
à celle de lafente-objet
et dix foisplus
sensible que l’anciensystème
d’ouverture. Pour éviter desdéréglages
accidentels,
nousavons
supprimé
l’extrémité faci-lement accessible de la vis d’orientation de cettefente et l’avons
remplacée
par une cléspéciale
amovible.Pour comparer l’ancien et le nouveau
système
deréglage
desfentes,
en utilisant successivement lesdeux
optiques,
nous avons faitquatre
enregis-trements
(fig. 3).
On constate que l’améliorationest
plus grande
avec l’ancienneoptique.
Celapro-vient sans doute du fait
qu’il
estplus
faciled’orien-ter à la main une
grande
fentequ’une petite.
Dansles deux cas, un défaut d’orientation de la fente entraîne une forte baisse de luminosité et de
réso-lution. Ce nouveau
montage
est doncplus
commode174 A
permet
ungain
effectif sensible de la résolution del’appareil.
Influence de la
température
de couleur( fig. 4).
--Dans le cadre de cet article nous ne nous sommespas
proposé
une étude desperformances
photo-FIG. 4. - N.O. : a - d,
plaque ; e - h, film.
métriques
del’appareil.
Lesproblèmes
concernantla linéarité de la
réponse
et les mesures des densitésseront examinés dans une
prochaine
étude.Toute-fois,
la modificationmécanique
décrite ci-dessous constitue uneopération
préliminaire
nécessaire àl’étude de ces
questions.
La diffusion et la
transparence
de la couchephotographique
sont étroitement liées à lacompo-sition du
spectre
de la lumièrequi
tombe sur elle.Jusqu’ici
les variations de la sensibilité dumicro-photomètre
se. faisaient enagissant
sur l’intensitédu courant de la
lampe,
donc sur latempérature
decouleur,
cequi
peut
faussercomplètement
lesrésultats de la
photométrie
quantitative.
Afind’opérer
à débitconstant,
-ce
qui
permet
d’ail-leurs un fonctionnement
plus homogène
desaccu-mulateurs,
-nous avons muni
l’objectif O1
d’undiaphragme-iris
permettant
de réduire le fluxlumi-neux. Une
tige articulée,
d’une dizaine de centi-mètres delong, règle
son ouverture.Nous avons donné à la
lampe
quatre
intensitésdifférentes,
tout en fermant lediaphragme
jusqu’à
l’obtention de la même déviation duspot
d’enregis-trement,
et nous avons faitchaque
fois unenregis-trement avec la
plaque
et avec le film. Si noustraçons
la courbe de l’intensité 1 du courant dans la cellule en fonction de l’intensité i du courant dans lalampe,
on voit que nousopérions
àf Idi
constant.L’augmentation
de la diffusion avec le débit de lalampe
est trèsnette,
surtout dans le cas de laplaque.
Lalargeur
et la forme des raieschangent,
d’où nécessité enphotométrie
d’avoir un fluxtoujours identique.
Nous n’avons pas fait d’essai avec l’ancienneoptique,
car lesobjectifs
fournissont
dépourvus
dediaphragme,
et lemontage
d’undiaphragme
provisoire
seraitcompliqué.
Parconsé-quent,
le nouveaumontage permet
d’étudier desplaques
de densitésoptiques
variées avec la mêmeintensité
électrique
dans lalampe
et unetempé-rature de couleur bien définie.
Études
complémentaires
Nous avons
complété
notre étudepratique
par un examenrapide
desproblèmes
suivants,
que nousne décrirons que brièvement.
a)
Influence de lagranularité
sur laréponse
dumierophotomètre.
-- Lacomparaison
entre les courbesreprésentées
sur lafigure
3 estéloquente.
On
peut
direapproximativement
que les formes obtenues n’ont un sens que si lagranularité
neprovoque pas autour de la courbe moyenne des déviations
supérieures
à1/n
de celles dûes auphé-nomène
étudié ;
n = 10 sembleêtre, d’après
l’exa-men des
enregistrements,
une base raisonnable.Toutes les
plaques
degranularité
relativesupé-rieure doivent être éliminées.
b)
Influence de la vitesse d’entraînement du cliché. -- Pourune
plaque donnée,
le grandis-sement et la vitesse de translation du chariotporte-papier
doivent être tels que l’inertie totale del’appareil
n’intervienne pas. A titred’exemple,
les distances entre les sommets des deux raies d’un doublet et le minimum
qui
lessépare
étaient de 9 et16 mm ; aux
grandes
vitesses et pour depetits
grandissements
elles ont été ramenées à 2 et 12 mm.Cela revient à dire que les mesures que l’on
effec-tuait sur
l’enregistrement
n’avaitplus
aucun senset que les formes étaient
grandement
affectées. Ilimporte
donc de choisirchaque
fois la vitesse d’entraînement du cliché de manière que la vitessede rotation du
spot d’enregistrement
ne soit pas influencée par l’inertie dugalvanomètre.
De
plus,
nous avionsremarqué
une oscillationobtenue
grâce
auremplacement
de laportée
exis-tante,
faite de trois roulements àbille,
par deux Vet un
plat.
c)
Influenee de la lumière diffuse(fig. 5),
- Cettelumière vient des réflexions
parasites
sur les diffé-rentespièces optiques
etmécaniques
et de ladif-FIG. 5. - Doublet de référence. - N. 0.
a) Sans lumière parasite.
b) Lumière parasite transmise.
c) Lumière parasite réfléchie.
fusion dûe au
cliché ;
elle limite le seuil decon-traste. Nous avons fait un essai en
juxtaposant
aufaisceau laminaire normal un
éclairage
dechamp
traversant lecliché ;
ensuite nous lui avonsajouté
la lumière ambiante
qui
se réfléchit sur le cliché.Ceci
permit
d’observer l’influence de la diffusion de lagélatine
en lumière transmise et en lumière réfléchie. Les résultats sont conformes auxprévi-sions
théoriques,
àsavoir,
que le contraste abaissé,
c’est-à-dire que, par
exemple,
l’écart entre la base d’une raie et son sommet estplus
faible. Il y aurait donc intérêt àreprendre l’appareil
pour « vernirmat » les
pièces mécaniques
et « traiter » lessur-faces
optiques.
Il nous restait à étudier dans les meilleurs
condi-tions
possibles
lesperformances
del’appareil
et àles comparer si
possible,
aux résultats donnés par d’autresappareils.
A cettefin,
nous avonsétudié,
en
qualité
detest,
lespectre
d’un doublet Kaparti-culièrement
fin,
obtenu sur uneplaque
àgrain
fin.d)
Performances de l’instrument. - Nous avonsd’abord
dégrossi
lesréglages
augrandissement 7,
en retouchant l’orientation de laplaque
photo-graphique jusqu’à séparer
le doublet mentionné. Cegrandissement
convientbien,
car unléger
dépla-cement du doublet ne le fait pas sortir du
champ.
Nous avons ensuite achevé la mise au
point
augrandissement 50,
lesréglages
étantplus précis,
puisque
laplaque
sedéplace
moinsrapidement.
Nous avons pu ainsiséparer
deux raies fines dis-tantes de90 y
sur lecliché,
les déviations duspot
d’enregistrement
mesurées sur lesenregistrements
étantrespectivement
(par
rapport
au fondcon-tinu)
de0,88
et0,73
pour la raie laplus
faible etpour le minimum entre les raies du
doublet,
laréponse
de la raie laplus
intense étantprise
pour unité(fin. 6).
Ce résultat constitue ungain
impor-tant sur les résultats antérieurs obtenus avec
l’ancienne
optique, qui
nepermettait
pas laréso-lution de ce doublet.
Toutefois,
lacomparaison
avec unenregistrement
fait sur unmicrophoto-mètre
Kipp
modifié a montréqu’il
étaitpossible
d’obtenir mieux. La différence semble être liée d’une
part
à un mauvaisguidage
en translation dela
plaque,
et d’autrepart
à l’existence d’une forte lumièreparasite
dansl’appareil,
lumièrequ’il
neserait
possible
d’atténuerqu’en
effectuant les améliorationsenvisagées
et ensupprimant
lesmiroirs
semi-argentés.
Quoi qu’il
ensoit,
cetappareil
nous fournit àprésent
desenregistrements microphotométriques
tout à fait satisfaisants de
spectres
de rayons Xenregistrés
surplaques
à fortegranularité.
Les facultésd’emploi
ont étéaugmentées
et lesperfor-mances de
l’appareil
sensiblement accrues.Les modifications
mécaniques
etoptiques
ont étéeffectuées par M. Richard au Laboratoire de
Chimie-Physique
de la Faculté des Sciences deParis,
àl’exception
dumontage
desobjectifs
Nachet, qui
a été exécuté par M.Angelé
dans sonatelier.
Nous tenons à
exprimer
ici votre vivereconnais-sance à M.
Chalonge, qui
nous aencouragé
dansnotre travail et a
