HAL Id: jpa-00235803
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Spectromètre interférentiel à sélection par l’amplitude
de modulation
Pierre Connes
To cite this version:
SPECTROMÈTRE
INTERFÉRENTIEL
ASÉLECTION
PAR L’AMPLITUDE DE MODULATION
(1)
Par P. CONNES,
Laboratoire de Bellevue.
Résumé. 2014
Description d’une nouvelle méthode spectrométrique spécialement adaptée à l’infra-rouge. En remplaçant les deux miroirs d’un interféromètre de Michelson par des réseaux utilisés
sous la même incidence, et en faisant varier linéairement en fonction du temps la différence de
marche entre les deux faisceaux on peut moduler dans un spectre complexe un seul élément spectral,
de largeur égale à la limite de résolution théorique du réseau. L’angle solide du faisceau utilisable étant beaucoup plus grand que dans l’emploi classique du réseau, cette méthode permet un gain
de luminosité important. Le premier appareil réalisé est décrit ainsi que les premiers résultats obtenus.
Abstract. 2014 A new spectrometric method,
chiefly
useful in the infrared is described. Byreplacing the mirrors of a Michelson interferometer by two gratings under equal incidence and
varying the path difference between the two beams in a linear way, one is able to modulate in a
complex spectrum a single element whose width is equal to the theoretical resolution limit of the
grating. The solid angle of the admissible beam is much greater than in a classical spectrometer, thus this method gives an important increase in luminous flux. The first instrument is described
together with the first experimental results.
19, 1958,
Deux méthodes différentes
permettant
d’aug-menter
l’énergie disponible
enspectrométrie
infra-rouge sont examinées au cours du
Colloque.
Saivantla
première (employée
par de nombreuxpartici-pants,
mais dont l’intérêt estplus
particulièrement
illustré par les communications de R. Chabbal etR.
Greenler)
onaugmente
l’étendue du faisceauaccepté
par lespectromètre,
enremplaçant
unappareil
à réseau par un ouplusieurs
étalonsFabry-Perot en série. La seconde
(qui
pourrait
êtrebap-tisée
Spectrométrie
interférentielle à sélection par lafréquence
demodulation)
est décrite dans lescommunications de P.
Fellgett,
J.Strong
et G. A.Vanasse,
J.Connes,
H. A. Gebbie et L.Mertz;
elle
augmente
letemps
disponible
pour la mesure dechaque
élément.spectral
enpermettant
l’étude simultanée des différents élémentsspectraux
(2).
Le
spectromètre
interférentiel à sélection parl’amplitude
de modulation(SISAM)
que nousallons décrire ici se rattache sans
ambiguïté
possible
aupremier
type
(augmentation
del’éten-due),
bien que par les moyensemployés,
ilrappelle
un peu le second. Ilcomporte
un nouveau mode d’utilisation desappareils
dispersifs
(réseaux
ouprismes) qui
permet
d’obtenir leurpouvoir
de résolutionthéorique,
tout enacceptant
un faisceaude même
angle
solidequ’un
étalon F.-P. demême
résolution.’
Nous nous contenterons d’en
indiquer
leprin-(1)
Les deux communications de P. Connes ont ici étérassemblées en un seul article.
(2)
Si le modulateur utilisé est un interféromètre deMichelson, l’étendue est la même
qu’avec
un étalon F.-P.,de sorte que les avantages des deux méthodes se trouvent
réunis. ,
cipe
et lesprincipales propriétés
dans le cas del’application
auréseau,
renvoyant
lelecteur pour
une étude
plus
complète
à un article[1]
nonencore’ paru
au moment duColloque.
Nousdécri-rons ensuite un peu
plus
en détails lepremier
appareil
construit et sesperformances..
FIG. 1.
1.
Principe.
- Oaremplace
les deux miroirs’d’un interféromètre de Michelson par deux réseaux
identiques
RI’ R 2
(fige
1 ).
L’image R2
deR 2
216
coupe
R 1
en son milieu. Sil’appareil
est éclairé parun faisceau
parallèle
monochromatique
de nombre.d’onde ao et si
l’angle
d’incidence est tel que les rayons soientrenvoyés
exactement sur eux-mêmes(comme
dans unmontage
Littrow)
les deuxfais-ceaux sortants sont
parallèles,
comme avec un inter-féromètre de Michelsonclassique
dont les miroirs(réel
etvirtuel)
sontparallèles
etreçoivent
unfaisceau
parallèle
sous l’incidence normale. Dansles deux cas l’état d’interférence est le même pour tous les rayons. Si l’on fait varier la différence de
marche 8 entre les deux faisceaux
(par exemple
en faisant tourner la lamecompensatrice
C),
le flux lumineuxtransporté
par le faisceau sortant est modulé à 100%
avec unefréquence
1V = v a.(l’énergie
étant alternativement transmise etréflé-’
chie par
l’interféromètre).
Si maintenant on fait tourner
RI
etR2
d’unpetit
angle,
dans le même sens(R,
etR2
tournant alorsen sens
inverse),
tout se passe comme si l’ondéré-glait
un interféromètre de Michelsonclassique
et laprofondeur
de modulation baisserapidement
pourla radiation ao ; en revanche elle
augmente
etdevient
égale
à l’unité pour une autre radiation a, voisine de ao et telle que ses rayons soientmain-tenant
renvoyés
sur eux-mêmes. Il est doncpos-sible de faire
l’enregistrement
d’unspectre
com-plexe
enl’explorant
par rotation des réseaux(comme
avec unspectromètre classique)
àcondi-tion d’utiliser un
amplificateur qui
transmette seu-lement lacomposante
alternative dusignal
lumi-neux reçu par le détecteur.
Il est facile de calculer la forme du
pic
de modu-lation obtenu au passage d’une raie infinimentfine,
c’est-à-dire celle de la fonctiond’appareil.
Acondi-tion
desupposer
les réseauxdiaphragmés
par deslosanges
dont lesdiagonales
soientégales
à leurhauteur et leur
largeur,
on trouve que cette fonc-tion est la même que pour unspectromètre
Littrowéquipé
d’un réseauidentique
(non
diaphragmé)
et dont les fentes sont infinimentfines,
c’est-à-dire une fonction de diffraction(sin
X IX) 2.
Lepo1].voir
derésolution est donc
égal
aupouvoir
de résolutionthéorique classique
du réseaua 0
=2ll"’A (l
étantla
projection
de lalargeur
du réseau sur la direction desràyons
lumineux).
Supposons
maintenant que lediaphragme
d’entrée D au lieu
d’être
infinimentpetit
admette des rayons inclinés d’unangles
parrapport
auxprécédénts.
La différence de marche entre deux .rayons
émergents
issus d’un même incidentdépend
de E ; la variation est maximum pour un rayon tombant sur le bord des
réseaux,
où elle est la mêmequ’avec
un interféromètre de Michelsonclas-sique
dont les miroirs seraientparallèles
et dis-tants de l. On en déduit que D doit êtrecirculaire,
’et que
l’angle
solide S2 admissible est le mêmequ’àvec
un interféromètre de Michelson(ou
unétalon
F.-P.)
donnant le mêmepouvoir
deréso-lution. On sait
[2]
qu’avec
cesappareils
lecom-promis
leplus
satisfaisant entre résolution et lumi-nosité est obtenu enadoptants
tel que :et que, dans ce cas, le
pouvoir
de résolution réelest &,- =
0,8
&x 0.
Il n’est d’ailleurspas
possible
des’écarter
beaucoup
de cette condition avec leSISAM
qui
estpratiquement
unappareil
àréso-lution
fixe.
Pour avoir différentslR. 0’
il est néces-saire d’utiliser des réseauxd’angles
de blaze dif-férents.Le
gain
d’étendue G parrapport
auspectro-mètre Littrow utilisant le même réseau à la même
résolution,
et des fentes de hauteurangulaire p
est,
compte
tenu de laperte
de la moitié de la surface duréseau causée par le
diaphragme
losange :
Le SISAM
possède
uneautre
propriété,
secon-daire mais
importante :
lafréquence
demodu-lation étant
proportionnelle
à lafréquence
lumi-neuse n’est pas la même pour les différentes radia-tions que le réseau renvoie
superposées
dans des ordresdifférents 1
onpeut
ainsi lesséparer
parfiltrage
électrique,
comme dans lesdispositifs
àmodulation interférentielle décrits par G.
Strong [3].
Il est ainsipossible
soit de conserver un seul ordrepour
explorer
unepetite région
spectrale
à hauterésolution
(ce
qui paraît
devoir êtrel’emploi
essen-tiel de laméthode),
soitd’enregistrer
plusieurs
ordres simultanément au moyen d’un
ampli-ficateur à
plusieurs
canauxparallèles
accordés sur desfréquences proportionnelles
aux numéros des ordres. Legain
derapidité
ainsi obtenurappelle,
tout en étant
beaucoup plus
limité,
celui que pro-cure la méthode par transformation de Fourier.La réalisation de la modulation interférentielle du SISAM
appelle
une remarque. Il estimpos-sible de faire varier la différence de marche d’une
façon continue ;
on doit donc se contenter d’unevariation en dents de scie
symétriques
obtenue par un mouvement de rotation de lacompensatrice
alternativement linéaire dans un sens et dans l’autre. Lesignal
modulé sera donc constitué detrains de n
périodes
sans cohérence entre eux, ce .qui
ne soulève pas de difficultéspratiques
àcondi-tion que n soit très
supérieur
au facteur desurten-sion Q
du circuit sélectif utilisé. Cette condition esttoujours
facile àsatisfaire ;
d’ailleursl’emploi
de la détectionsynchrone (le signal
de référence devant êtreproduit
par l’interféromètrelui-même)
permet
toujours
de réduire la bande defréquences
utilisée autantqu’on
le désire.Le
principe
du SISAMparaît
surtoutre-çoit
àchaque
instant non seulementl’énergie
« utile o de l’élémentspectral
modulé mais encorecelle des éléments
spectraux
voisins(3). A
condi-tion de munir l’interféromètre d’undiaphragme
desortie coïncidant avec
l’image
D’ dudiaphragme
d’entrée,
lerapport énergie
parasite
non moduléesur
énergie
utile modulée est peu différent de@,,
si lespectre
est continu et uniforme auvoisinage
del’élément
spectral
modulé. Il s’ensuit uneaugmen-tation très
importante
du bruitlorsque
celui-ci est dûuniquement
aurayonnement,
c’est-à-direlorsque
le bruit propre durécepteur
(photomulti-plicateur
refroidi)
estnégligeable.
Le
gain
derapidité
est alors très inférieur augain
deluminosité ;
il nepeut
rester intéressant que dans le cas despectres
peu denses(spectres
Raman par
exemple).
2. Tolérances
optiques
etmécaniques.
2013 Lespremières
ayant
déjà
été traitées[1]
nous ne feronsque
rappeler
les conclusions. Le SISAM nepouvant
,êtreemployé
qu’au voisinage
de la résolutionthéo-rique,
il est nécessaire que les deux surfaces d’onde interférentes soientproches
de laperfection
théo-rique,
c’est-à-dire que les défauts des différentespièces
optiques
soientpetits
parrapport
à lalongueur d’onde, exigence qui
neparaît
pastrop
difficile à satisfaire dansl’infra-rouge.
Nous nous arrêterons
plus
longuement
sur les conditionsmécaniques auxquelles
doit satisfairele
montage.
Dans
l’appareil
idéalreprésenté
par lafigure
1(dont
nous supposerons leplan
horizontal)
lesplans
des
quatre
pièces
optiques
sontverticaux,
ainsi que les traits desréseaux,
et l’axe de rotation dechaque
réseau coïncide avec un trait. En
pratique
il suffitqu’au
cours del’exploration
duspectre
la directiondes traits des réseaux reste
parfaitement
constante. Il faut donc que leparallélisme
des traits et del’axe de rotation soit assuré à une fraction de
lon-gueur d’onde
près
et que l’axe lui-même soit défini avec uneprécision équivalente.
S’il est matérialisé par une surfacecylindrique,
celle-ci doit avoir lesqualités
d’une surfaceoptique.
Unepetite
défor-mation de l’axe se traduit par un
déréglage
en coursd’enregistrement,
les faisceaux diffractés par lesréseaux n’étant
plus
horizontaux. Mais il estfacile de les ramener à être
parallèles
entre eux à la sortie del’interfomètre,
cequi
estpratiquement
suffisante,
par unepetite
rotation de laséparatrice
autour d’un axe horizontal. Ce
réglage
permet
également
de compenserun léger
défaut deparal-lélisme des axes de rotation. Il est donc seulement nécessaire de
prévoir
deuxréglages
fins pourl’orien-tation de
chaque
réseau dans sonboîtier,
et un(3)
Et non pas celle de tous les élémentsspectraux
comme c’est le cas dans la méthode par transformation de Fourier
qui
ne comporte pasl’emplQi
d’unedispersion.
pour celle de la
séparatrice ;
la verticalité des axes de rotation est assurée par construction avec uneprécision
suffisante. Tous lesréglages
précédents
sont facilement contrôlables par l’observation de
franges
analogues
à celles du coind’air,
visibles surle
plan
normal au faisceaupassant par
01 lorsque
l’interféromètre est éclairé en lumièreparallèle
monochromatique.
’La
régularité
de la rotation ne pose pas de pro-blèmesparticuliers,
lesexigences
sont les mêmes que pour lespectromètre classique équivalent.
Lesirrégularités
du mouvement se traduisent par de déformations de l’échelle desfréquences
dans lespectre
enregistré
et non par des variations d’inten-sité.L’égalité
desangles
d’incidence sur les deuxréseaux n’a besoin d’être réalisé
qu’à
unefraction
du diamètre
angulaire
de Dprès,
cequi
est facile. Laposition
relative des deux réseaux et de la lameséparatrice
doit être assurée avec la mêmestabi-lité que dans tout interféromètre de Michelson. De
même seule la1*direction de la
compensatrice
inter-vient. Son
support
peut
doncêtre
indépendant
de celui des trois autrespièces,
cequi
est utile car ilreçoit
unepercussion importante
à l’instant où le sens de rotation de lacompensatrice
s’inverse etpourrait
leur transmettre des vibrations.La variation de la différence de marche n’est pas
linéaire en fonction de la rotation de la
compen-satrice. Il faudra donc soit limiter
l’amplitude
dumouvemept en dents de scie à une valeur très faible ce
qui pourrait
conduire à un nombre n depériodes
cohérentes
insuffisant,
soit introduire dans lemou-vement une
légère
accélération de sens et degran-deur constants
qui
compensera les termes dusecond ordre ce
qui
est suffisant.Toute
irrégularité
dans le mouvement de lacom-pensatrice
se traduit par une fluctuation de lafré-quence de modulation
qui
est sans effet sur lepouvoir
derésolution,
mais cause une fluctuationde
l’amplitude
dusignal
moduléaprès
traversée d’un circuitsélectif,
c’est-à-dire une sorte de bruitsupplémentaire.
Ce « bruit » nepossède
pas un.
spectre
defréquence
uniforme ;
laplus
basse fré-quence(la
plus
difficile àfiltrer)
estNo,
celle du" mouvement en dents de scie lui-même. En
consé-quence il est
préférable
de ne pas choisirNv
trop
basse,
c’est-à-dire(la
fréquence
de modulation Nétant
imposée,
entre certaineslimites,
par ledétec-teur),
une valeur de n inutilementgrande.
Les
effets de ce « bruit »supplémentaire
peuvent
toujours
être annulés en donnant àl’enregistreur
une constante de
temps
nettement
supérieure
àTo
=1/N o.
Il est donc relativementplus
faciled’obtenir de bons résultats
lorsqu’on
cherche àexploiter
legain
de luminosité attendu de la méthode par un accroissement de résolution(ou
l’étude d’une source
plus
faible)
à vitessed’explo-ration
donnée,
que par un accroissement de vitesse218
3.
Description
dupremier
appareil.
- Il a étéconstruit
en vue de vérifier lesprincipes
que nous venonsd’exposer,
etemploie
des réseaux de dimen-sions assez modestes(65
X 76 mm, 600traits/mm,
angle
de blaze300).
Les lamesséparatrice
etcom-pensatrice
sont en verre ;l’appareil
est doncutili-sable dans le visible et
l’infra-rouge
proche jusqu’à
2,8 li
environ.FIG. 2.
Les deux réseaux et
la
séparatrice
sontportés
par des consoles de fonte(fig. 2)
placées
sur uneplatine
d’acier de 50 X50
cm, dont la faceinfé-rieurè
porte
ledispositif
d’entraînement des réseaux. L’axe de lacompensatrice
traverselibre-ment
cette
platine
et sonsupport
est monté defaçon
complètement
indépendante.
Les boîtiers des réseaux sont munis de deux tou-rillons
cylindriques
coaxiaux que des ressortsappliquent
contre des « vés »horizontaux ;
lepoids
de l’ensemble est
supporté
par une bille d’acier sur l’axe des tourillons. Laprécision
de cedispositif
estsuffisante pour
permettre
d’explorer
sansdéré-glage quelques
centaines de cm-l vers X =1,5
y.
Lorsque
l’onchange
derégion
duspectre,
il y a lieude retoucher le
réglage
de laséparatrice.
’L’entraînement des réseaux
(fin.
3)
comporte
unmoteur
synchrone
àréducteur,
une boîte de vitesseset une vis
micrométrique
Vappuyant
normalementà l’extrémité d’un levier L de 40 cm de
longueur.
L’axe de rotation A du
levier,
monté sur roule+ments,
porte
unepoulie
P de 20 cm de diamètre àdeux gorges
plates, ,qui
entraîne par l’intermédiairede deux rubans d’acier
Rl, R2,
deuxpoulies
iden-tiques Pl,
P2
calées sur les axes des réseaux. La tension des rubans moteurs est assurée par desrubans
Ri, R’, parallèles
àR I, R 2,
et tendus eux mêmes par despoids
pi, p 2après
passage sur despoulies
de renvoi ri, r 2. Ledispositif
d’entraî-nement n’exerce ainsi presque aucun effort sur l’axedu réseau.
Un
premier
dispositif
d’entraînement de lacom-pensatrice
utilisait une came en doublespirale
d’Archimèdeportée
par un moteursynchrone
àréducteur,
surlaquelle
appuyait
un levier calé sur l’axe de lacompensatrice.
Le mouvement ainsi , obtenu n’étaitjamais
exempt
de vibrations et la stabilité de lafréquence
de modulation était assezmédiocre. Un
dispositif
différent
est maintenantemployé
( fig.
4).
L’axe dela
compensatrice
porte
unFis. 4.
volant V assez lourd
qui
peut
tourner sanscouple
de
rappel
et avec des frottements aussi réduits quepossible
(son
poids
estsupporté
par unpivot
à billede très
petites dimensions).
Ce volantporte
deuxlames de
ressort
plates
L et L’ dont la course est limitée par 4 butéesréglables
B 1,
B 2
etBl, B’.
Le mouvement est linéaire entre deuxchocs ;
la durée deschocs,
déterminée par le moment d’inertie de Vet la raideur des ressorts est inférieure à
1/100
s. Afin d’assurer l’entretien dumouvement,
lecon-tact des lames L et L’ sur les butées provoque la
décharge
de condensateurs à travers desthyratrons
dans les
bobinesS 1,
S[
etS 2
S2
alternativement. Lafréquence
No
est déterminée parles
quantités
d’énergie
apportée
etemportée
àchaque période.
On obtient une stabilité à
long
terme suflisante(de
l’ordre de 2
%
après
unepériode
de mise enroute)
enchargeant
les condensateurs à travers des pen-todes à courant constant àpartir
d’une source de°
haute tension
stabilisée,
unallongement
de lapériode
provoquant
uneaugmentation
de lacharge
du
condensateur,
donc del’impulsion
d’entretien.L’amplitude
du mouvement est de l’ordre de1/10
rad et l’accélération nécessaire est obtenue,en
appliquant
par un ressort R uncouple
derappel
très
léger
etpratiquement
constant. Il estpossible
avec ce
dispositif
de faire défiler lesfranges
d’inter-férences assezrégulièrement
pour observer sur unoscilloscope
desfigures
deLissajous
presqueparfai-tement stables
(avec
N = 160Hz, Ne
= 1Hz),
en dehors des variations
brusques
dephase
qui
seproduisent
à l’instant des chocs. , 4. Résultats. -- Lespremiers
ontd,éjà
étédécrits
[1].
L’appareil
avaitpermis
d’atteindre dans larégion
violette duspectre
visible unpouvoir
derésolution
de 95000,
la valeur calculée étant 115000,
et dansl’infra-rouge
à1,6 y
une limite derésolution de
0,2
cm-1pratiquement
égale
à lavaleur
prévue
-
-. L’amélioration du
dispositif
d‘entraînement de lacompensatrice
a maintenantpermis
d’obtenir desenregistrements
surlesquels
les fluctuations sontdues
uniquement
au bruit durécepteur
et non auxirrégularités
de la modulation. Nous avons donc cherché à vérifier enenregistrant
unspectre
d’absorption
successivement avec le SISAM et unspectromètre classique
(équipé
de l’un des réseauxdu
SISAM).
à la mêmerésolution,
avec une mêmesource, une même cellule et le même
rapport
signal/
bruit,
si legain
de luminosité G donné par(2)
setraduisait
bien,
comme onpouvait s’y attendre,
par un
gain
G2 sur larapidité
(4).-La résolution
théorique
des réseaux dans le ,premier
ordre était010
- 45 000. Onpouvait
espérer
atteindre a =0,8 lR. 0
- 36000,
en seplaçant
dans les conditions définies par(1)
avecle
SISAM,
ou en utilisant des fentes voisines de lalargeur
à mi-hauteur de la tache centrale de lafigure
dediffraction
avec lespectromètre
classique.
La limite
de
résolutioncorrespondante
étaitde 0,17 cm-1.
’a)
Avec lespectromètre classique,
nous avonsconstaté
qu’aucun gain
de résolution n’étaitplus
obtenu en
prenant
des fentes delargeur
inférieureà
1,6
fois lafigure
dediffraction,
et on n’a pudépasser
une limite de résolution de0,25
cm--1. L’écartparaît
dû essentiellement aux défauts des (4) Lacomparaison
a été faite avec la même cellule afinqu’elle
soit aussisimple
et directe quepossible.
Si l’on avaitadopté les meilleures conditions (envisagée.s par P.
Jac-quinot dans sa communication) pour les deux instruments,
une cellule de surface G fois
plus
faible, donnant V-G fois moins. de bruit aurait théoriquement pu êtreemployée
avec le spectromètreclassique
it le gain derapidité
du SISAM aurait été G et non G2. En réalité une telle cellule n’existe pas ; si l’on s’étaitplacé
dans les meilleures conditions pratiques, en utilisant laplus petite
cellulepossible avec le spectromètre
classique
le gain obtenu aurait été intermédiaire entre G et G2. Nous n’avons pas faitcette expérience, inutile pour notre
comparaison.
Il faut seulement remarquer que l’enregistrement de la figure 5(en haut) ne représente pas le meilleur résultat que l’on
220
fentes
(5 ).
L’enregistrement,
présenté
sur lafigure
5a été obtenu avec une cellule refroidie à la
neige
carbonique,
en utilisant la détectionsynchrone,
à lavitesse de 1 cm-1 en 6 minutes.
b)
Avec le SISAM on a obtenu sans aucunediffa-
’culté une limite de résolution de
0,18
cm-1(largeur
mesurée à mi-hauteur des raies
d’absorption
lesplus
fines).
D’autrepart
legain
de luminosité attendu, FIG. 5.
Spectre
d’absorption
de ICH, à 6050 cm-1 (1, 65(L)’
Pression 15 cm
Hg ;
épaisseur 40 cmLampe
à incandescence 6V,5 A. Cellule au PbSRéseaux : 65 x 76 mm ; 600
traits /mm ç
= 30o 1er ordreeo = 46.000 lR. = 0,8 Olo = 36.000 da = 0,17 crri 1
était,
d’après (2),
G =80, équivalent
à ungain
derapidité
de 802 == 6 400. Comme il étaitimpossible
(à
cause dutemps
deréponse
del’enregistreur)
de faire unenregistrement
6 400 foisplus rapide
que
le
premier,
on a consenti uneperte
d’un facteur 11 sur la sensibilité de la cellule(équivalent
à 112 == 121 sur lavitesse,
le bruitn’étant
pasmodifié)
en ne larefroidissant
pas.L’enregis-trement aurait donc pu,
enfprincipe,
être fait6
400 J121
== 53 foisplus
vite que dans lepremier
cas ; mais comme le
dispositif
d’entraînement des réseaux nepermettait
pas d’obtenirn’importe
quelle
vitessed’exploration, l’enregistrement
de la(b) Le spectromètre avait été construit pour servir de monochromateur à un étalon F.-P. et non pour être utilisé au
voisinage
de la résolutionthéorique.
figure
5(en bas)
a été fait à raison de 1 cm-1 en 10 s, soit 36 foisplus
vite que leprécédent,
et
lerapport
signal/bruit
s’est trouvé sensiblement meilleur sur ce deuxièmeenregistrement,
ainsi quel’on
pouvait
s’y
attendre. Deux traces successives ’ sontprésentées
afin de montrer lareproductibilité
(qui
n’est limitée que par lebruit)
ainsiqu’une
traceobtenue en arrêtant
l’exploration
afin depermettre
l’estimation du bruit.La
figure
6représente
deux
enregistrements
successifs d’une
portion
plus
étendue du mêmespectre
obtenus
avec le SISAM à une vitesssei
double
(1
cm-1 en 5s),
ettoujours
sans refroidir la cellule. Lalargeur
à mi-hauteur d’une raie’ estexplorée
en 1 s.était utilisée avec une
large
bandepassante ;
iln’y
1avait en effet pas d’ordres
parasites
à élimineret
°
d’autre
part
lesignal
était trèssupérieur
au bruit. Mais la détectionsynchrone
aégalement
fonctionné defaçon satisfaisante ;
lesignal
de référence étaitfourni par une deuxième cellule recevant un fais-ceau issu de la même sourçe, modulé par l’interfé-romètre et ne traversant
pas
la cuve àabsorption.
.
A la suite de ces
premiers
essaisqui
montrentseulement le
gain
derapidité
que l’onpeut
attendre duSISAM,
nous avonsentrepris
la constructiond’interféromètres munis des
plus grands
réseauxexistant
actuellement,
ainsi que de lamestranspa-rentes
à l’infra-rouge
moyen. Legain
de luminosité setraduira
alors par une amélioration des limites de résolution.FIG. 6.
BIBLIOGRAPHIE
[1] CONNES
(P.), Optica
Acta, 1957, 4, 136.[2] JACQUINOT (P.), J. Opt. Soc. Amer., 1954, 44, 761.
[3] STRONG
(J.),
J. Opt. Soc. Amer., 1957, 47, 354.DISCUSSIONS
.P.
Fellgett.,
- J’aimerais savoir d’où vient l’idéeinitiale du SISAM ?
P. Connes. - Nous cherchions à
imaginer
unmonochromateur dont
l’étendue,
s’adapte
bien àcelle d’un étalon de
Fabry-Perot,
c’est-à-direpos-sédant la
symétrie
de révolution. Nous avonsenvi-sagé
différentssystèmes possédant
cettesymétrie
(dispositifs
à isolement focal à lentilles ou à réseauxcirculaires ou
cylindriques)
sans leur trouver sur lesappareils
à fentes lasupériorité
d’étendue quepossède
l’interféromètre deFabry-Perot ;
nous avons alorscompris
que cettesupériorité
est due àla
présence
de lamessemi-transparentes
et nepouvant
construire facilement desréseaux
semi-transparents,
nous avonspensé
à utiliser uneimage
virtuelle d’unréseau,
donc un interféromètre de Michelson.A. Maréchal. -
Existe-t-il
unrapport
entre lavitesse de rotation des réseaux et celle de
défi-lement des
franges?
.P. Connes. - Il
n’y
a pas de relationdéterminée ;
il est seulement nécessaire que,
pendant
que la réseauexplôre
un élémentspectral,
il défile assez defranges
pour que lafréquence
de modulation soitdéfinie.
P.
Fellgett.
-N’a-t-on pas les relations habi-tuelles pour l’intensité des «
ghosts
» ?P. Connes. -
Hélas,
non ! c’est un vice càché dela méthode. Dans le SISAM tel que
je
l’aidécrit,
les«
ghosts
» ont pour intensité relative la racine carréede leur intensité relative dans la méthode
classique.
Onpeut
corriger
ce défaut soit en utilisant undia-phragme
à bordsdécoupés
selon une fonction222
traits
perpendiculaires
et nonparallèles.
Ceci ne seraprobablement
pas nécessaire dansl’infra-rouge
où la
perfection
des réseaux est relativementplus
grande.
G.
Stroke. -
Les réseaux réalisés au M. I. T. sous la direction de G. R. Harissonatteignent
10 pouces
(254
mm)
delargeur,
avec des déviationsmoyennes de la surface d’onde de
1/5
à1/4
defrange-pour
lesmeilleurs,
pour desangles
d’inci-dence Littrow de740 ;
l’intensité dupremier
,« ghost » est
de 10-3 dans le visible.Actuellement,
on en est au stade où l’ons’occupe
des erreurslocales et de la forme .des
sillons,
défauts compa-rables à ceux étudiés par MM.Lyot
etFrançon
pour les lentilles de
coronographe.
En résumé l’instrument de P. Connes ne sera pas limité par la
qualité
aes réseaux.M. Migeotte.
- Lesréseaux
de 6pouces
(15 cm)
du National
