EP1889041A2 - Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum - Google Patents

Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum

Info

Publication number
EP1889041A2
EP1889041A2 EP06764757A EP06764757A EP1889041A2 EP 1889041 A2 EP1889041 A2 EP 1889041A2 EP 06764757 A EP06764757 A EP 06764757A EP 06764757 A EP06764757 A EP 06764757A EP 1889041 A2 EP1889041 A2 EP 1889041A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
samples
measuring apparatus
temperature
pyrometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06764757A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Semprimoschnig
Marc R. J. Van Eesbeek
Stan Heltzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agence Spatiale Europeenne
Original Assignee
Agence Spatiale Europeenne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agence Spatiale Europeenne filed Critical Agence Spatiale Europeenne
Publication of EP1889041A2 publication Critical patent/EP1889041A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Definitions

  • the invention relates to a non-contact temperature measurement apparatus for samples placed in a vacuum chamber. It finds a particular application, although not exhaustive, for the test of materials intended for the space missions, and more particularly for the space missions inside the solar system or similar. The materials are then subjected to much higher temperatures than during space missions in Earth orbit. As non-limiting examples, we can cite the "BepiColombo” and "Venus Express" missions.
  • temperatures depend on many factors and parameters, such as the thermal contacts with their supports, the heat source used, the absorption of energy particles, etc.
  • measures can be distorted by the environment or present artifacts of various kinds.
  • the accuracy of measurements acquired also depends on the type of meter used and its accuracy.
  • thermistors of small dimensions were brought into contact with the sample of material, either indirectly via the support of the sample of material, or directly by means of a flange, or through an appropriate screen. .
  • UV light source was used to irradiate and heat the material samples. This source was willing to outside the vacuum chamber and illuminated the material samples through a window made of UV-transparent material.
  • French patent application FR 2,716,533 Teaches a measuring installation also implementing a pyrometer for measuring the temperature reached by several parts of a cast of molten glass, in particular before (upstream) and after (downstream) cut with scissors. Items of cut glasses, called “gobs" or parisons, fall at high speed. It is necessary, in particular, to perform very quickly repetitive and sequential measurements on both sides, upstream and downstream, to compare their respective temperatures, while avoiding contamination on the objective of the pyrometer. To do this, a movable mirror, moved by a motor, is placed on the optical path of the infrared radiation and allows an alternative aim of the downstream and upstream parts of the casting.
  • the devices recalled above, developed to meet specific needs, are however not transposable as such in the field of application of the invention. In particular, they do not make it possible to solve all the needs that are felt, in particular that of the measurement with a high accuracy of the temperature reached by a plurality of samples of distinct materials, in particular made of films of very small thickness, placed in a vacuum chamber, and on each of these samples of materials, nor to map the temperature of their surface.
  • the methods of the known art also do not make it possible to eliminate, or at least reduce very significantly, the undesirable influence of the environment.
  • the invention therefore aims to overcome the disadvantages of the known art devices, some of which have just been recalled and to meet the needs that are felt in the field of thermal tests of materials for space missions.
  • the object of the invention is to provide an apparatus for non-contact temperature measurement of a plurality of samples of materials placed in an enclosure with a high vacuum and exposed to a source of energy which raises the temperature, said materials being able to exhibit thermo-optical properties, in particular thermal emissivity coefficients, which are distinct.
  • the temperature measurement system comprises a pyrometer associated with a two-dimensional scanning device.
  • the scanning device comprises a mirror with a high power of reflection of the wavelengths of the infrared, and a mirror rotation member along two orthogonal axes.
  • the mirror is placed on the optical path from the pyrometer to the samples, ideally so that the focal point of the pyrometer is on the surface of the samples.
  • This arrangement makes it possible to focus on the surface of a sample of determined material over a zone of small surface area.
  • This arrangement also allows the sequential scanning not only of a plurality of material samples, advantageously of materials exhibiting distinct emissive coefficients. It also allows a detailed and accurate mapping of the entire surface of each of the samples of test materials.
  • two-dimensional surface temperature mapping is not only possible for the surface of the samples, but also for the surfaces of a spacecraft or components, for example, during a test of thermal equilibrium.
  • the scanning device further comprises a member allowing a translational movement along the three axes of an orthonormal trihedron, the one included in a plane arbitrarily called horizontal, the other in a vertical plane, which increases its degree of freedom.
  • the face of the media in contact with these samples has a convex curved surface, so that the films can be pressed firmly against the film. support. It follows that one can obtain a thermal contact of very good quality. By this advantageous arrangement, the risk of detachment of samples that can be seen on flat supports is thus avoided.
  • the measuring apparatus according to the invention has many advantages and among which, the following: it allows non-contact measurement of samples of two-dimensional materials; it allows the measurement of a very large area inside the vacuum chamber;
  • the irradiation source allows the measurement in elevation of thick samples or of a spacecraft and components configured in three dimensions; it allows measurements without manipulation of the irradiation source, for example with UV, which allows measurements in a state of complete equilibrium; it allows multiple measurements on each sample of the sample temperature, but multiple measurements on the samples determine the homogeneity of the sample surface temperature; it allows frequent measurements, but frequent measurements on each sample determine and ensure a temperature stability as a function of time; it allows measurements on different materials having different thermal emissivity coefficients; it allows the samples to be exposed to a constant temperature during the process, allowing, for example, to compensate for impairments in the operation of the irradiation source (fluctuations energy), thanks to a feedback loop acting on this source; and due to the small dimensions permitted for the scanning device, the irradiation source can be arranged very close to the material samples and thereby an acceleration of the heating process can be achieved.
  • the main object of the invention is therefore a non-contact measuring device for measuring the temperature of at least one sample of material placed in a vacuum chamber, characterized in that each sample of material is placed on a support arranged inside. of said enclosure and in thermal contact with this support, in that it comprises a source of radiating energy outside said enclosure illuminating each sample, through a window, disposed on a wall of said enclosure, made of transparent material said radiation, so as to subject each sample to a predetermined thermal cycle, in that it comprises at least one thermo-optical temperature measuring member via infrared radiation emitted by each sample and passing through a wall of said enclosure by a window made of material transparent to infrared radiation, in that each temperature measuring member is associated with a beam scanning module comprising a movable mirror disposed on the optical path of said infrared radiation and two motorized members imparting to said moving mirror rotational movements along two orthogonal axes, so as to deflect said infrared radiation and obtain a two-dimensional scan of each sample using a measuring spot
  • FIG. 1 schematically illustrates an exemplary configuration of a non-contact measurement apparatus according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates an exemplary embodiment of a support member for samples of materials, integrated into the measuring apparatus of Figure 1 and more particularly for samples of materials in the form of thin films
  • FIG. 3 very schematically illustrates a thermal map in false colors of the surface of the samples of materials arranged on the support member of FIG. 2
  • FIG. 4 schematically illustrates the configuration of a scanning device according to a preferred embodiment of the invention
  • Figures 5 and 6 are examples of curves illustrating preliminary steps of calibration of the measuring apparatus at ambient pressure
  • FIGS. 1 to 4 An embodiment of a non-contact measurement apparatus according to a preferred embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the common elements bear the same references and will not be referenced. described only as needed.
  • FIG. 1 schematically illustrates, in its entirety, an example configuration of a measurement apparatus without contact.
  • the measurement apparatus 1 Under the general reference 1, there is shown the measurement apparatus itself.
  • the main body of the measuring apparatus 1 essentially comprises an enclosure 12 in which there is a high vacuum.
  • the organs making it possible to obtain this state are well known to those skilled in the art and it is not necessary to describe them further.
  • the samples of materials subjected to an environmental test, in particular to a rise in temperature, are represented under the general reference 2 and are placed inside the enclosure 12, on a support 11, an example of which will be detailed here. after reference to FIG.
  • the irradiation source 6 is constituted by a lamp emitting ultraviolet radiation R w (hereinafter referred to as UV to simplify the description).
  • UV ultraviolet radiation
  • other sources of energy could be used, it being understood that the materials, in a real spatial environment can be exposed, as it has been indicated, to various energetic radiations: UV, VUV, EUV, X-rays, particles, etc. .
  • the UV beam emitted by the UV lamp 6 passes through a window 4 of transparent material for these wavelengths.
  • the UV lamp 6 is disposed in a suitable housing 7.
  • the non-contact measuring instrument of the actual temperature comprises two main elements: a pyrometer 8 and a two-dimensional scanning module 9.
  • the scanning module 9 comprises two motorized stages allowing rotating a mirror 90 (see FIG. 4), coated with gold, along two orthogonal axes X and Z: rotations in the X, Y plane (called arbitrarily horizontal plane of rotation) and in the plane V, Z (plane of vertical rotation).
  • the mirror 90 reflects (typically 99%) infrared radiation R ir (hereinafter referred to as IR to simplify the description).
  • the mirror 90 is placed on the optical path going from the pyrometer 8 to the samples 2, ideally so that the focal point of the pyrometer 8 is on the surface of the samples 2.
  • the beam R ir passes through the wall of the enclosure 12 by a window 5 made of material transparent to IR radiation. More generally, window 5 is at least transparent in the range of lengths for which the pyrometer detector 9 is sensitive.
  • the IR radiation is deflected as a function of the inclination of the mirror around the aforementioned axes X and Z. In this way, a focus on small areas of the material samples 2 is obtained, which allows the sector to be scanned at will.
  • the spatial resolution is defined by the measurement spot of the pyrometer 8 on the surface of the material samples 2 and the angular increment of the stages of rotation of the scanning device. 9.
  • the area covered by the R uv radiation of the UV source 6 and the measurement sweep of the pyrometer 8 is referenced 3 in FIG.
  • CPU registered program automatic data processing system 10
  • This CPU comprises various electrical and computer interfaces which control, in a manner known per se, the various components of the measuring equipment 1, in particular the energy delivered by the UV lamp 6 and the movements printed with the mirror 90 by the module 9. It also receives measurement signals from the pyrometer and auxiliary temperature measuring members, such as one or more thermistors 13, the function of which will be specified hereinafter.
  • the control and / or measurement signals pass through appropriate links, under the general references 100 to 102.
  • L 1 UC 10 may also be constituted based on a commercial microcomputer, only the control program of the components of the measuring apparatus 1 before, a priori, be specific, but its design, also at the range of the skilled person, does not fall directly within the scope of the present invention.
  • the measurement spot is defined by the optical path characteristic of the pyrometer 8 and by the distance between the measured surface (surface of the samples 2) and the pyrometer 8.
  • several types of pyrometer have been tested. To fix ideas, the main features of two of them are summarized in TABLE I placed at the end of this description.
  • the "Type I" pyrometer is a model "IN5 plus, optical 300" and the model “Type II” a model "IPE 140, optical 3PE", both sold by the company IMPAC.
  • the spot diameter ⁇ depends on the distance ⁇ x from the measured object, in this case the surface of the samples 2.
  • the minimum and maximum lengths of the optical path inside the enclosure 12 are equal, typically, to 440 and 590 millimeters respectively.
  • FIG. 2 diagrammatically illustrates an exemplary embodiment of support 11 according to a preferred embodiment of this support, more particularly intended for samples of materials (general reference 2) of small thickness, films, foils or the like.
  • a single support frame 2 has a curved outer surface 200 of convex shape.
  • the material samples consist of films of small thickness, 20 to 25 respectively, and are pressed against this convex face 200.
  • the apparatus 2 may comprise several superposed support frames (only the support 2 is visible in FIG. 2).
  • the samples, 20 to 25, are held in the upper part by narrow plates, 26 to 31, themselves held to the support 2 by pairs of screws or the like, 260 to 310, respectively.
  • the samples, 20 to 25, are slid between the surface 200 of the support 2 and a horizontal profile 32.
  • the lower parts of these samples, 20 to 25, below the profile 32, are wedged between pairs of bars narrow weights, 33 to 38, respectively, for example using pairs of screws or the like, 330 to 380.
  • These weights, 33 to 38 are not mechanically related to the support 2.
  • This arrangement makes it possible to firmly press the films 20 to 25 on the external face 200 of the support 2.
  • the weights 33 to 38 exert forces on the films (by gravity) f 0 to f 5 , dragging them towards the the bottom and forcing them to strictly follow the convex shape of the surface 200 of the support 2.
  • the section 32 not being related to the samples, 20 to 25, allows a free translational movement of their ends and weights, 33 to 38. In this way, the expansions or the constrictions (functions of the different thermal coefficients) of the samples , 20 to 25, due to temperature rises, are compensated. It follows that, despite the correlative variations in the dimensions of the samples, 20 to 25, these remain strictly held against the wall 200 of the support 2, and retain the convex shape of this support 2.
  • the samples may be of different materials, having thermo-optical properties also distinct from each other, particularly with regard to the thermal emissivity coefficient.
  • the frame 11 may comprise several supports.
  • the frame 11 could include three supports: an upper support 2 as shown by al in Figure 2 and two others (not shown): a lower support of the type as ⁇ m the upper support (that is to say with curved surface) and an intermediate support with flat surface, more particularly intended to accommodate the aforementioned thick samples, it being understood that for this type of samples, a good thermal contact can be obtained more easily because of their greater rigidity.
  • FIG. 4 very schematically illustrates the configuration of the scanning module 9, in a preferred embodiment.
  • the scanning module 9 comprises two rotation stages, 92 and 93, printing to the mirror 90 the two rotational movements previously described, around the orthogonal axes X and 2 (rotations in the vertical plane Z, Y and the horizontal plane X, Y ).
  • the mirror is disposed on a support 91 driven by the rotation stage 92 (rotation Z, Y).
  • the scanning module 9 is provided with three additional stages, 94, 95 and 96, respectively. These three stages impart to the mirror 90 translation movements along the respective axes, X, Y and Z, of an orthonormal trihedron XYZ. This arrangement makes it possible to increase the degree of freedom of the scanning module 9.
  • the two rotation stages, 92 and 93 are automatically controlled, via the central unit 10 (figurel), and allow two-dimensional scanning movement.
  • the three translation stages, 94 to 96 are manually controlled, but nothing prohibits the use of an automated command.
  • the different stages are mechanically interconnected by plates or connecting brackets, not specifically referenced.
  • the various components of the module 9 are made integral with a support 97, itself subject to the enclosure 12 ( Figure 1).
  • the different stages of rotation and translation, 94 to 96, can be made based on conventional motors, for example stepper motors (not shown). These motors are controlled, via link 101 (FIG. 1) by I 1 CPU 10, in an open or closed loop, that is to say with feedback by comparison with setpoint signals.
  • the minimum increment of movement of the two stages of rotation, 92 and 93 is typically 50 ⁇ rad (approximately 0.003 °).
  • this angular increment corresponds to a spatial resolution of 0.03 millimeters.
  • the spot size is the main limiting factor of the spatial resolution.
  • the scan time increases quadratically with a finer resolution. Typical scans were performed at an angle increment of 0.2 ° and required approximately 2 hours (on a 25x20 centimeter control surface). A higher resolution scan was recorded in two days with an increment of 0.05 °.
  • different individual sampling sectors can be selected for complementary scans. This advantageous characteristic of the invention makes it possible to take into account the emissivity coefficients of different samples and considerably reduces the scanning interval.
  • the scanner 9 Another important advantage inherent in the use of the scanner 9 is its size. Due to the small dimensions of this scanner 9 compared to those of the pyrometers 8 used, the radiation sources 6 can be placed closer to the test facility and thereby the measurement process can be substantially accelerated.
  • the temperature of a particular sample was measured using a pyrometer 8 (FIG. 1) of the aforementioned "type I".
  • the temperature measurements were compared with those delivered by a thermistor 13 (FIG. 1) of the S651PD type from MINCO (registered trademark).
  • the thermistor 13 was glued to the back of the sample 20 with a thin layer of RTVS692 conductive adhesive put on the market by the Wacker Company, as well as an aluminum strip attached to the back with a type adhesive.
  • Y966, marketed by 3M Company Sample 20 was a 25 ⁇ m thick Kapton HN (trademark of DuPont) coated with an aluminum vacuum deposited layer on its backside.
  • the sample 20 was fixed on a hot support plate, as in the installation described in FIG. 2. The set point of the hot plate was modified in increments of 25 ° C. (FIG.
  • the balanced temperature of the Kapton sample measured by the pyrometer 8 (ordinate graduated in 0 C) is compared with the temperature measured by the thermistor (abscissa graduated in 0 C).
  • the 0.3 ° C offset that was measured with the Fluke calibrator was taken into account for the measurements provided by the thermistor 13.
  • T c omgée being the corrected temperature
  • T pyro the value measured by the pyrometer 8.
  • the graph of FIG. 7 illustrates the temperature validation measured under the aforementioned environmental conditions.
  • the curve C in the graph of FIG. 8 illustrates the difference in temperature measurements of the pyrometer 8 with respect to the calibration data.
  • the non-contact temperature measurement apparatus 1 is intended to be used for environmental tests. These tests aim to study the effects of degradation of electromagnetic radiation (UV, VUV, EUV, etc.) and / or particles (e, p +) on materials during space missions, at high temperature.
  • the exemplary embodiment described relates more particularly to tests under UV radiation 1, but it should be understood that the tests are not limited to this single part of spatial radiation. Other sources of energy can be implemented.
  • samples of various materials (Figure 2: 20 to 25) are placed on the test apparatus support ( Figure 2: 2) and irradiated with a high intensity UV lamp. This test is carried out under high vacuum conditions inside the chamber 12 (FIG. 1).
  • the latter is surrounded by a cold mount (not shown) which is purged with liquid nitrogen.
  • the thermal radiation of the surrounding (hot) organs is expected to influence the measurements made by the pyrometer 8 due to the infrared reflection of the samples in the spectral range of the pyrometer. This influence is studied during preliminary stages of validation as specified below.
  • the temperature measurement apparatus 1 which has been used for the previous calibration steps, but under actual environmental test conditions, is used. These conditions comprise a high vacuum (pressure ⁇ 10 6 mbar, ie ⁇ 10 6 hPa) .
  • the temperature of the cold mount assembly is set at -170 ° C. and the high intensity UV lamp 6 is supplied with a voltage of In these conditions the evolution of the temperature of the Kapton sample on the hot support plate was measured with the thermistor 13 and with the pyrometer 8 at four different adjustment points.
  • Figure 7 A curve fit of these measurements, linear interpolated curve C 7 , is compared with the calibration curve of the graph of Figure 6: curve C 5 (curve referenced C 8 in Figure 7).
  • the temperatures measured by the pyrometer 8 should be corrected taking into account the relationship (1)
  • the subtraction of the temperatures measured by the thermistor 13 is carried out in the offset ("offset") as shown in the graph Ci 0 of FIG. 8.
  • This graph shows the contribution of the radiation of the environment reflected by the sample tested on the measurement of the temperature carried out by the pyrometer 8. It can be seen that this offset is +30 0 C approximately for a temperature ambient sample and decreases with increasing sample temperature. At high sample temperatures sufficient IR radiation is emitted by the sample, so that the relative reflection of the environment becomes negligible.
  • the calibration curves depend on the infrared radiation reflection IR of the sample under test, which itself depends on the material, its location on the support and the thermal conditions of the surrounding parameters.
  • the main source of surrounding IR radiation is the heat produced by the UV lamp in the example described.
  • the non-contact measurement apparatus has many advantages which have been recalled in the preamble of the present description. Without repeating them completely, it allows in particular two-dimensional measurements on all the samples of the test chamber, repeated if necessary. It provides a thermal mapping of the surface of these samples, with high resolution and accuracy. This advantageous characteristic also makes it possible to avoid the appearance of parasitic thermal radiation since the focusing spot of the pyrometer, when sweeping the surface of the samples, can be of very small size.
  • the support of these samples is convex, which allows thermal contacts of very good quality and avoids any risk of delamination.
  • the type of radiant energy source (UV lamp in the example described) can be replaced by another type to perform tests in another part of the spectrum.

Abstract

The invention concerns an equipment for non-contact temperature measurement (1) of samples of materials (2) arranged in a vacuum chamber (12). A UV lamp (6) illuminates the samples (2) through a window (4), so as to subject them to a predetermined thermal cycle and to perform an environmental test, in particular for materials designed for space missions. An external pyrometer measures the temperature of the samples (2) through a window (6). It is associated with a scanning module (9) including a mobile mirror, with two axes of rotation and three orthogonal axes of translation, arranged on the optical path of the infrared radiation (Rir) so as to obtain a two-dimensional scanning of each sample (2) by means of a measuring spot focused on the surface of the samples. In a preferred embodiment, the samples are of slight thickness and locked pressed against a convex support. The whole assembly is monitored by an automatic data processing system with recorded programme (10).

Description

Appareillage de mesure de température sans contact d'échantillons de matériaux placés sous vide Apparatus for non-contact temperature measurement of samples of materials placed under vacuum
L'invention concerne un appareillage de mesure de température sans contact d'échantillons placés dans une enceinte sous vide. Elle trouve une application particulière, bien que non exhaustive, pour le test de matériaux destinés aux missions spatiales, et plus particulièrement encore aux missions spatiales à l'intérieur du système solaire ou similaires. Les matériaux sont alors soumis à des températures beaucoup plus élevées que lors des missions spatiales en orbite terrestre. On peut citer à titre d'exemples non limitatifs les missions "BepiColombo" et "Venus Express".The invention relates to a non-contact temperature measurement apparatus for samples placed in a vacuum chamber. It finds a particular application, although not exhaustive, for the test of materials intended for the space missions, and more particularly for the space missions inside the solar system or similar. The materials are then subjected to much higher temperatures than during space missions in Earth orbit. As non-limiting examples, we can cite the "BepiColombo" and "Venus Express" missions.
Pour fixer les idées, on se placera dans ce qui suit dans ce cadre d'application préférée de l'invention, sans que sa portée en soit limitée de quelque manière que ce soit.To fix the ideas, we will place in the following in this framework of preferred application of the invention, without its scope is limited in any way whatsoever.
Dans ce cadre d'application, il est bien connu que la température est un facteur important de dégradation des matériaux.In this application framework, it is well known that temperature is an important factor of material degradation.
Pour prévoir le comportement des matériaux utilisés, notamment leur stabilité dans le temps lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées, il est d'usage d'effectuer des tests préalables en laboratoire consistant à les soumettre à un cycle thermique, selon des profils prédéfinis de variations de température, dans un environnement pré-établi simulant au mieux les conditions environnementales agressives rencontrées lors des missions spatiales précitées : exposition aux rayonnements UV, VUV, EUV, aux rayons X ou encore à des particules élémentaires : électrons ou protons, et cela sous vide poussé. Pour ce faire, des échantillons de matériaux sont généralement disposés sur des supports, par exemple des plaques dans une enceinte où règne un vide poussé et sont soumis à des cycles programmés de mise en température.In order to predict the behavior of the materials used, in particular their stability over time when they are subjected to high temperatures, it is customary to carry out preliminary laboratory tests consisting of subjecting them to a thermal cycle according to predefined profiles. of temperature variations, in a pre-established environment that best simulates the aggressive environmental conditions encountered during the aforementioned space missions: exposure to UV, VUV, EUV, X-ray radiation or even elementary particles: electrons or protons, and this under high vacuum. To do this, material samples are generally placed on supports, for example plates in a chamber where a high vacuum prevails and are subjected to programmed heating cycles.
Lors des tests réalisés sur des matériaux échantillons, la mesure précise de leurs températures, éventuellement en différents points de leur surface, est donc d'une importance primordiale.During tests carried out on sample materials, the precise measurement of their temperatures, possibly at different points on their surface, is therefore of paramount importance.
Or ces températures dépendent de nombreux facteurs et paramètres, tels que les contacts thermiques avec leurs supports, la source de chaleur utilisée, l'absorption de particules énergétiques, etc. En outre, les mesures peuvent être faussées par l'environnement ou présenter des artefacts de diverses natures.These temperatures depend on many factors and parameters, such as the thermal contacts with their supports, the heat source used, the absorption of energy particles, etc. In addition, the measures can be distorted by the environment or present artifacts of various kinds.
Ces paramètres sont particulièrement critiques lorsque les tests sont réalisés sur des échantillons de matériaux de faible épaisseur, tels que des films. Or les tests réalisés sur de tels échantillons sont très intéressants, car représentatifs de situations réelles courantes : dépôts de surface, peintures, textures, etc. L'épaisseur de ces films est typiquement comprise dans la gamme 7 à 50 μm. Dans ce dernier cas, il est clair que la qualité du contact thermique entre le film de matériau échantillon et son support constitue une inconnue majeure lors du processus de test, d'autant plus que ce contact thermique varie fortement d'un échantillon à l'autre.These parameters are particularly critical when tests are performed on samples of thin materials, such as films. But the tests carried out on such samples are very interesting, because representative of real current situations: surface deposits, paints, textures, etc. The thickness of these films is typically in the range 7 to 50 μm. In the latter case, it is clear that the quality of the thermal contact between the sample material film and its support is a major unknown during the test process, especially since this thermal contact varies greatly from sample to sample. other.
L'exactitude des mesures acquises dépend également du type de l'appareil de mesure utilisé et de sa précision.The accuracy of measurements acquired also depends on the type of meter used and its accuracy.
Il s'ensuit que la température atteinte par les échantillons de matériaux ne pouvait jusqu'à présent être mesurée qu'avec une précision relative, incompatible avec les nécessités inhérentes aux applications visées par l'invention.It follows that the temperature reached by the material samples could heretofore only be measured with relative precision, incompatible with the requirements inherent to the applications to which the invention relates.
Pour résoudre les problèmes de précision de mesure de température atteinte par les échantillons de matériaux on a proposé d'utiliser des thermistances de faibles dimensions. Ces thermistances étaient mises en contact avec l'échantillon de matériau, soit indirectement par l'intermédiaire du support de l'échantillon de matériau, soit directement à l'aide d'une bride, ou encore par l'intermédiaire d'un écran approprié.To solve the problems of accuracy of measurement of temperature reached by the samples of materials it has been proposed to use thermistors of small dimensions. These thermistors were brought into contact with the sample of material, either indirectly via the support of the sample of material, or directly by means of a flange, or through an appropriate screen. .
L'expérience a démontré que ces procédés de mesure ne donnaient pas de résultats satisfaisants.Experience has shown that these measurement methods do not give satisfactory results.
On a également proposé d'utiliser une caméra sensible au rayonnement infrarouge, ce qui permettait une mesure sans contact au travers d'une fenêtre en matériau transparent pour ces longueurs d'onde. La fenêtre était disposée sur une paroi de l'enceinte sous vide de l'appareillage de test. Une source de rayonnement ultraviolet (UV) était utilisée pour irradier et échauffer les échantillons de matériaux. Cette source était disposée à l'extérieur de l'enceinte sous vide et illuminait les échantillons de matériaux au travers d'une fenêtre en matériau transparent aux UV.It has also been proposed to use a camera sensitive to infrared radiation, which allows non-contact measurement through a window of transparent material for these wavelengths. The window was placed on a wall of the vacuum chamber of the test apparatus. An ultraviolet (UV) light source was used to irradiate and heat the material samples. This source was willing to outside the vacuum chamber and illuminated the material samples through a window made of UV-transparent material.
Un avantage supplémentaire est que ce procédé permet d'obtenir une image en deux dimensions de l'échantillon de matériau soumis au test. Cependant, là encore les résultats obtenus ne se sont pas révélés entièrement satisfaisants pour les raisons suivantes :An additional advantage is that this method makes it possible to obtain a two-dimensional image of the sample of material subjected to the test. However, again the results obtained have not proved entirely satisfactory for the following reasons:
- il n'est pas possible de cartographier les surfaces d'échantillons de matériaux à coefficients émissifs thermiques distincts lors d'un seul balayage de la caméra ; - il n'est pas possible d'obtenir une focalisation individuelle sur des échantillons de matériaux distincts ; etit is not possible to map the surfaces of samples of materials with distinct thermal emissive coefficients during a single scan of the camera; - it is not possible to obtain individual focus on samples of different materials; and
- une rétro-réflexion importante du rayonnement produit par la source UV et sa fenêtre de transmission a été constatée, ce qui fausse la mesure.a significant retro-reflection of the radiation produced by the UV source and its transmission window has been observed, which distorts the measurement.
On a également proposé dans l'art connu des procédés et dispositifs de mesure de température sans contact de matériaux mettant en œuvre des pyromètres extérieurs à l'enceinte de test. La mesure s'effectue, comme dans le cas d'une caméra infrarouge, au travers d'une fenêtre en matériau transparent pour les longueurs d'onde infrarouges, le chemin optique du rayonnement étant éventuellement dévié par un miroir avant d'atteindre le pyromètre.It has also been proposed in the prior art methods and devices for measuring the temperature without contact of materials using pyrometers outside the test chamber. The measurement is carried out, as in the case of an infrared camera, through a window of transparent material for the infrared wavelengths, the optical path of the radiation possibly being deflected by a mirror before reaching the pyrometer .
Ces procédés ont été développés essentiellement pour résoudre des phénomènes de pollution produits par les matériaux sous test lors de la mesure de leur température.These processes have been developed essentially to solve pollution phenomena produced by the materials under test during the measurement of their temperature.
En particulier, lorsque l'on dépose de fines couches de matériaux en fusion sous vide, il est nécessaire d'éviter le dépôt de vapeurs de matériau sur Ia fenêtre de mesure.In particular, when thin layers of melt materials are deposited under vacuum, it is necessary to avoid the deposition of material vapors on the measuring window.
A titre d'exemple, les brevets US 5 076 707 (DeutscheFor example, patents US 5,076,707 (Deutsche
Forschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt e.V.), US 5 106 201 (DeutscheForschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt e.V.), US 5,106,201 (Deutsche
Forschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt e.V.) et US 5 209 570 (Deutsche Forschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt e.V.), enseignent tous trois des dispositions diverses permettant d'éviter ou de limiter fortement la contamination de la fenêtre de mesure par des molécules du matériau déposé sous vide.Forschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt eV) and US 5 209 570 (Deutsche Forschungsanstalt fur Luft und Raumfahrt eV), all teach various provisions to avoid or severely limit contamination of the measurement window by molecules of the vacuum deposited material.
La demande de brevet français FR 2 716 533 (YVON et al.) enseigne une installation de mesure mettant également en œuvre un pyromètre pour la mesure de la température atteinte par plusieurs parties d'une coulée de verre fondu, notamment avant (amont) et après (aval) coupure à l'aide de ciseaux. Les articles de verres coupés, appelés "gobs" ou paraisons, tombent à grande vitesse. Il est nécessaire, notamment, d'effectuer très rapidement des mesures répétitives et séquentielles sur les deux parties, amont et aval, pour comparer leurs températures respectives, tout en évitant des salissures sur l'objectif du pyromètre. Pour ce faire, un miroir mobile, mu par un moteur, est placé sur le chemin optique du rayonnement infrarouge et permet une visée alternative des parties aval et amont de la coulée.French patent application FR 2,716,533 (YVON et al.) Teaches a measuring installation also implementing a pyrometer for measuring the temperature reached by several parts of a cast of molten glass, in particular before (upstream) and after (downstream) cut with scissors. Items of cut glasses, called "gobs" or parisons, fall at high speed. It is necessary, in particular, to perform very quickly repetitive and sequential measurements on both sides, upstream and downstream, to compare their respective temperatures, while avoiding contamination on the objective of the pyrometer. To do this, a movable mirror, moved by a motor, is placed on the optical path of the infrared radiation and allows an alternative aim of the downstream and upstream parts of the casting.
Les dispositifs rappelés ci-dessus, développés pour répondre à des besoins spécifiques, ne sont cependant pas transposables tels quels dans le domaine d'application de l'invention. En particulier, ils ne permettent pas de résoudre tous les besoins qui se font sentir, notamment celui de la mesure avec une grande précision de la température atteinte par une pluralité d'échantillons de matériaux distincts, en particulier constitués de films de très faibles épaisseurs, placés dans une enceinte sous vide, et sur chacun de ces échantillons de matériaux, ni de réaliser la cartographie de températures de leur surface.The devices recalled above, developed to meet specific needs, are however not transposable as such in the field of application of the invention. In particular, they do not make it possible to solve all the needs that are felt, in particular that of the measurement with a high accuracy of the temperature reached by a plurality of samples of distinct materials, in particular made of films of very small thickness, placed in a vacuum chamber, and on each of these samples of materials, nor to map the temperature of their surface.
Pour résoudre ce problème spécifique, on a tenté d'associer au pyromètre de mesure un émetteur laser qui génère un faisceau de pilotage, faisceau permettant d'aligner l'axe de visée du pyromètre sur un l'échantillon de matériau particulier. Cependant, il a été constaté que cette disposition conduit à une procédure nécessitant un nombre important d'opérations manuelles qui, de plus, sont longues et compliquées.To solve this specific problem, it has been attempted to associate with the measurement pyrometer a laser emitter which generates a driving beam, a beam for aligning the axis of view of the pyrometer with a particular sample of material. However, it has been found that this provision leads to a procedure requiring a large number of manual operations which, moreover, are long and complicated.
Les procédés de l'art connu ne permettent pas non plus d'éliminer, ou pour le moins de réduire très significativement, l'influence indésirable de l'environnement. L'invention vise donc à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés et à remplir les besoins qui se font sentir dans le domaine des tests thermiques de matériaux destinés aux missions spatiales. L'invention se fixe pour but un appareillage de mesure de température sans contact d'une pluralité d'échantillons de matériaux placés dans une enceinte où règne un vide élevé et exposés à une source d'énergie qui en élève la température, lesdits matériaux pouvant exhiber des propriétés thermooptiques, notamment des coefficients d'émissivité thermiques, distincts. Pour ce faire, selon une première caractéristique, le système de mesure de température comprend un pyromètre associé à un dispositif de balayage en deux dimensions.The methods of the known art also do not make it possible to eliminate, or at least reduce very significantly, the undesirable influence of the environment. The invention therefore aims to overcome the disadvantages of the known art devices, some of which have just been recalled and to meet the needs that are felt in the field of thermal tests of materials for space missions. The object of the invention is to provide an apparatus for non-contact temperature measurement of a plurality of samples of materials placed in an enclosure with a high vacuum and exposed to a source of energy which raises the temperature, said materials being able to exhibit thermo-optical properties, in particular thermal emissivity coefficients, which are distinct. To do this, according to a first feature, the temperature measurement system comprises a pyrometer associated with a two-dimensional scanning device.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de balayage comprend un miroir, à haut pouvoir de réflexion des longueurs d'ondes de l'infrarouge, et un organe de mise en rotation du miroir suivant deux axes orthogonaux. Le miroir est placé sur le chemin optique allant du pyromètre aux échantillons, idéalement de telle sorte que le point focal du pyromètre soit sur la surface des échantillons. Cette disposition permet une focalisation sur la surface d'un échantillon de matériau déterminé, sur une zone de faible surface. Cette disposition permet également le balayage séquentiel, non seulement d'une pluralité d'échantillons de matériaux, avantageusement de matériaux exhibant des coefficients émissifs distincts. Elle permet aussi de réaliser une cartographie détaillée et précise de la surface entière de chacun des échantillons de matériaux à tester. Enfin, il doit être noté qu'une cartographie de surface de température en deux dimensions est non seulement possible pour la surface des échantillons, mais aussi pour les surfaces d'un vaisseau spatial ou de composants, par exemple, lors d'un essai d'équilibre thermique.In a preferred embodiment of the invention, the scanning device comprises a mirror with a high power of reflection of the wavelengths of the infrared, and a mirror rotation member along two orthogonal axes. The mirror is placed on the optical path from the pyrometer to the samples, ideally so that the focal point of the pyrometer is on the surface of the samples. This arrangement makes it possible to focus on the surface of a sample of determined material over a zone of small surface area. This arrangement also allows the sequential scanning not only of a plurality of material samples, advantageously of materials exhibiting distinct emissive coefficients. It also allows a detailed and accurate mapping of the entire surface of each of the samples of test materials. Finally, it should be noted that two-dimensional surface temperature mapping is not only possible for the surface of the samples, but also for the surfaces of a spacecraft or components, for example, during a test of thermal equilibrium.
Dans un mode de réalisation préféré encore, le dispositif de balayage comprend en outre un organe permettant un mouvement de translation suivant les trois axes d'un trièdre orthonormé, l'un compris dans un plan arbitrairement dénommé horizontal, l'autre dans un plan vertical, ce qui augmente son degré de liberté.In a still preferred embodiment, the scanning device further comprises a member allowing a translational movement along the three axes of an orthonormal trihedron, the one included in a plane arbitrarily called horizontal, the other in a vertical plane, which increases its degree of freedom.
Dans un mode de réalisation préféré encore, lorsque les échantillons de matériaux à tester sont constitués par des film de faibles épaisseurs, la face des supports en contact avec ces échantillons présente une surface courbe convexe, de sorte que les films peuvent être plaqués fermement contre le support. Il s'ensuit que l'on peut obtenir un contact thermique de très bonne qualité. Par cette disposition avantageuse, Ie risque de détachement des échantillons que l'on constate sur des supports plans est ainsi évité. L'appareillage de mesure conforme à l'invention présente de nombreux avantages et parmi lesquels, les suivants : il permet la mesure sans contact d'échantillons de matériaux à deux dimensions ; il permet la mesure d'une zone de très grande dimension à l'intérieur de l'enceinte sous vide ;In a still preferred embodiment, when the samples of test materials are low film thicknesses, the face of the media in contact with these samples has a convex curved surface, so that the films can be pressed firmly against the film. support. It follows that one can obtain a thermal contact of very good quality. By this advantageous arrangement, the risk of detachment of samples that can be seen on flat supports is thus avoided. The measuring apparatus according to the invention has many advantages and among which, the following: it allows non-contact measurement of samples of two-dimensional materials; it allows the measurement of a very large area inside the vacuum chamber;
- il permet la mesure en élévation d'échantillons épais ou d'un vaisseau spatial et de composants configurés en trois dimensions ; il permet des mesures sans manipulation de la source d'irradiation, par exemple à UV, ce qui autorise des mesures dans un état d'équilibre complet ; il permet des mesures multiples sur chaque échantillon de la température d'échantillons, or des mesures multiples sur les échantillons déterminent l'homogénéité de la température de surface d'échantillon ; il permet des mesures fréquentes, or des mesures fréquentes sur chaque échantillon déterminent et assurent une stabilité de température en fonction du temps ; il permet des mesures sur des matériaux distincts présentant des coefficients d'émissivité thermique différents ; il autorise l'exposition des échantillons à une température constante pendant le processus permettant, par exemple, de compenser des dégradations du fonctionnement de la source d'irradiation (fluctuations énergétiques), ce grâce à une boucle de rétroaction agissant sur cette source ; et grâce aux petites dimensions permises pour le dispositif de balayage, la source d'irradiation peut être disposée très près des échantillons de matériaux et de ce fait une accélération du processus d'échauffement peut être obtenu.it allows the measurement in elevation of thick samples or of a spacecraft and components configured in three dimensions; it allows measurements without manipulation of the irradiation source, for example with UV, which allows measurements in a state of complete equilibrium; it allows multiple measurements on each sample of the sample temperature, but multiple measurements on the samples determine the homogeneity of the sample surface temperature; it allows frequent measurements, but frequent measurements on each sample determine and ensure a temperature stability as a function of time; it allows measurements on different materials having different thermal emissivity coefficients; it allows the samples to be exposed to a constant temperature during the process, allowing, for example, to compensate for impairments in the operation of the irradiation source (fluctuations energy), thanks to a feedback loop acting on this source; and due to the small dimensions permitted for the scanning device, the irradiation source can be arranged very close to the material samples and thereby an acceleration of the heating process can be achieved.
L'invention a donc pour objet principal un appareillage de mesure sans contact de la température d'au moins un échantillon de matériau placé dans une enceinte sous vide, caractérisé en ce que chaque échantillon de matériau est disposé sur un support disposé à l'intérieur de ladite enceinte et en contact thermique avec ce support, en ce qu'il comprend une source d'énergie rayonnante extérieure à ladite enceinte illuminant chaque échantillon, au travers d'une fenêtre, disposée sur une paroi de la dite enceinte, en matériau transparent au dit rayonnement, de manière à soumettre chaque échantillon à un cycle thermique prédéterminé, en ce qu'il comprend au moins un organe de mesure de température thermo-optique par l'intermédiaire d'un rayonnement infrarouge émis par chaque échantillon et traversant une paroi de ladite enceinte par une fenêtre en matériau transparent au rayonnement infrarouge, en ce que chaque organe de mesure de température est associé à un module de balayage de faisceau comprenant un miroir mobile disposé sur le chemin optique dudit rayonnement infrarouge et deux organes motorisés imprimant au dit miroir mobile des mouvements de rotation suivant deux axes orthogonaux, de manière à dévier ledit rayonnement infrarouge et obtenir un balayage en deux dimensions de chaque échantillon à l'aide d'une tache de mesure focalisée sur sa surface.The main object of the invention is therefore a non-contact measuring device for measuring the temperature of at least one sample of material placed in a vacuum chamber, characterized in that each sample of material is placed on a support arranged inside. of said enclosure and in thermal contact with this support, in that it comprises a source of radiating energy outside said enclosure illuminating each sample, through a window, disposed on a wall of said enclosure, made of transparent material said radiation, so as to subject each sample to a predetermined thermal cycle, in that it comprises at least one thermo-optical temperature measuring member via infrared radiation emitted by each sample and passing through a wall of said enclosure by a window made of material transparent to infrared radiation, in that each temperature measuring member is associated with a beam scanning module comprising a movable mirror disposed on the optical path of said infrared radiation and two motorized members imparting to said moving mirror rotational movements along two orthogonal axes, so as to deflect said infrared radiation and obtain a two-dimensional scan of each sample using a measuring spot focused on its surface.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 illustre schématiquement un exemple de configuration d'un appareillage de mesure sans contact selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un organe support d'échantillons de matériaux, intégré dans l'appareillage de mesure de la figure 1 et plus particulièrement destiné à des échantillons de matériaux se présentant sous la forme de films de faible épaisseur ; la figure 3 illustre très schématiquement une cartographie thermique en fausses couleurs de la surface des échantillons de matériaux disposés sur l'organe support de la figure 2 ; la figure 4 illustre schématiquement la configuration d'un dispositif de balayage selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; les figures 5 et 6 sont des exemples de courbes illustrant des étapes préliminaires de calibrage de l'appareillage de mesure à la pression ambiante ; et les figures 7 et 8 sont des exemples de courbes illustrant des étapes préliminaires de validation des mesures en conditions environnementales de test Dans ce qui suit, sans en limiter en quoi que ce soit la portée, on se placera ci-après dans le cadre de l'application préférée de l'invention, sauf mention contraire, c'est-à-dire dans le cas d'un appareillage de mesure de température d'échantillons de matériaux, placés dans une enceinte où règne un vide élevé et soumis à des tests environnementaux simulant une mission spatiale pendant laquelle ces échantillons de matériaux sont soumis à des températures élevées. On considérera plus particulièrement le cas d'échantillons de matériaux constitués de films de très faibles épaisseurs, clinquant ou similaires.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, of which: Figure 1 schematically illustrates an exemplary configuration of a non-contact measurement apparatus according to a preferred embodiment of the invention; FIG. 2 schematically illustrates an exemplary embodiment of a support member for samples of materials, integrated into the measuring apparatus of Figure 1 and more particularly for samples of materials in the form of thin films; FIG. 3 very schematically illustrates a thermal map in false colors of the surface of the samples of materials arranged on the support member of FIG. 2; FIG. 4 schematically illustrates the configuration of a scanning device according to a preferred embodiment of the invention; Figures 5 and 6 are examples of curves illustrating preliminary steps of calibration of the measuring apparatus at ambient pressure; and FIGS. 7 and 8 are examples of curves illustrating preliminary steps of validation of the measurements under environmental test conditions. In what follows, without limiting in any way the scope, we will set out below in the context of the preferred application of the invention, unless otherwise stated, that is to say in the case of an apparatus for measuring the temperature of samples of materials, placed in a chamber where a high vacuum prevails and subjected to environmental tests simulating a space mission during which these samples of materials are subjected to high temperatures. More particularly, the case of samples of materials consisting of films of very low thickness, foil or the like will be considered.
On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un appareillage de mesure sans contact selon un mode de réalisation préféré de l'invention par référence aux figures 1 à 4. Dans ces figures, les éléments communs portent les mêmes références et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin.An embodiment of a non-contact measurement apparatus according to a preferred embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 1 to 4. In these figures, the common elements bear the same references and will not be referenced. described only as needed.
La figure 1 illustre schématiquement, dans sa globalité, un exemple de configuration d'un appareillage de mesure sans contact. Sous la référence générale 1 , on a représenté l'appareillage de mesure proprement dit. Le corps principal de l'appareillage de mesure 1 comprend essentiellement une enceinte 12 dans laquelle règne un vide poussé. Les organes permettant d'obtenir cet état sont bien connus de l'homme de métier et il n'est pas nécessaire de les décrire plus avant. Les échantillons de matériaux soumis à un test d'environnement, notamment à une élévation de température, sont représentés sous la référence générale 2 et sont disposés à l'intérieur de l'enceinte 12, sur un support 11 , dont un exemple sera détaillé ci-après par référence à la figure 2.Figure 1 schematically illustrates, in its entirety, an example configuration of a measurement apparatus without contact. Under the general reference 1, there is shown the measurement apparatus itself. The main body of the measuring apparatus 1 essentially comprises an enclosure 12 in which there is a high vacuum. The organs making it possible to obtain this state are well known to those skilled in the art and it is not necessary to describe them further. The samples of materials subjected to an environmental test, in particular to a rise in temperature, are represented under the general reference 2 and are placed inside the enclosure 12, on a support 11, an example of which will be detailed here. after reference to FIG.
Dans l'exemple décrit sur la figure 1 , la source d'irradiation 6 est constituée par une lampe émettant un rayonnement ultraviolet Rw (ci-après dénommé UV pour simplifier la description). Cependant d'autres sources d'énergie pourraient être utilisées, étant entendu que les matériaux, dans un environnement spatial réel peuvent être exposés, comme il a été indiqué, à divers rayonnements énergétiques : UV, VUV, EUV, rayons X, particules, etc. Le faisceau UV émis par la lampe UV 6 traverse une fenêtre 4 en matériau transparent pour ces longueurs d'onde. La lampe UV 6 est disposée dans un boîtier approprié 7.In the example described in FIG. 1, the irradiation source 6 is constituted by a lamp emitting ultraviolet radiation R w (hereinafter referred to as UV to simplify the description). However other sources of energy could be used, it being understood that the materials, in a real spatial environment can be exposed, as it has been indicated, to various energetic radiations: UV, VUV, EUV, X-rays, particles, etc. . The UV beam emitted by the UV lamp 6 passes through a window 4 of transparent material for these wavelengths. The UV lamp 6 is disposed in a suitable housing 7.
Selon une première caractéristique importante de l'invention, l'instrument de mesure sans contact de la température proprement dit comprend deux éléments principaux : un pyromètre 8 et un module de balayage à deux dimensions 9. Le module de balayage 9 comporte deux étages motorisé permettant entraînant en rotation un miroir 90 (voir figure 4), enduit d'or, suivant deux axes orthogonaux X et Z : rotations dans le plan X, Y (appelé arbitrairement plan de rotation horizontal) et dans le plan V, Z (plan de rotation vertical). Le miroir 90 réfléchit (typiquement à 99%) le rayonnement infrarouge Rir (ci-après dénommé IR pour simplifier la description). Le miroir 90 est placé sur le chemin optique allant du pyromètre 8 aux échantillons 2, idéalement de telle sorte que le point focal du pyromètre 8 soit sur la surface des échantillons 2. Le faisceau Rir traverse la paroi de l'enceinte 12 par une fenêtre 5 en matériau transparent au rayonnement IR. De façon plus générale, la fenêtre 5 est au moins transparente dans le domaine des longueurs pour lesquelles le détecteur du pyromètre 9 est sensible.According to a first important characteristic of the invention, the non-contact measuring instrument of the actual temperature comprises two main elements: a pyrometer 8 and a two-dimensional scanning module 9. The scanning module 9 comprises two motorized stages allowing rotating a mirror 90 (see FIG. 4), coated with gold, along two orthogonal axes X and Z: rotations in the X, Y plane (called arbitrarily horizontal plane of rotation) and in the plane V, Z (plane of vertical rotation). The mirror 90 reflects (typically 99%) infrared radiation R ir (hereinafter referred to as IR to simplify the description). The mirror 90 is placed on the optical path going from the pyrometer 8 to the samples 2, ideally so that the focal point of the pyrometer 8 is on the surface of the samples 2. The beam R ir passes through the wall of the enclosure 12 by a window 5 made of material transparent to IR radiation. More generally, window 5 is at least transparent in the range of lengths for which the pyrometer detector 9 is sensitive.
Le rayonnement IR est dévié en fonction de l'inclinaison du miroir autour des axes précités X et Z. De cette façon, on obtient une focalisation sur des zones de petites dimensions des échantillons de matériaux 2, ce qui permet de balayer à volonté le secteur entier de ces échantillons à l'intérieur de l'enceinte 12. La résolution spatiale est définie par la tache de mesure du pyromètre 8 sur la surface des échantillons de matériaux 2 et l'incrément angulaire des étages de mise en rotation du dispositif de balayage 9. L'aire couverte par le rayonnement Ruv de la source UV 6 et le balayage de mesure du pyromètre 8 est référencé 3 sur la figure 1.The IR radiation is deflected as a function of the inclination of the mirror around the aforementioned axes X and Z. In this way, a focus on small areas of the material samples 2 is obtained, which allows the sector to be scanned at will. The spatial resolution is defined by the measurement spot of the pyrometer 8 on the surface of the material samples 2 and the angular increment of the stages of rotation of the scanning device. 9. The area covered by the R uv radiation of the UV source 6 and the measurement sweep of the pyrometer 8 is referenced 3 in FIG.
Un autre sous-ensemble important de l'appareillage de mesure 1 est constitué avantageusement par un système de traitement automatique de données à programme enregistré 10 (ci-après dénommé unité centrale ou UC pour simplifier la description). Cette UC comprend diverses interfaces électriques et informatiques qui pilotent, de manière connue en soi, les différents composants de l'appareillage de mesure 1 , en particulier l'énergie délivrée par la lampe UV 6 et les mouvements imprimés au miroir 90 par le module de balayage 9. Il reçoit également des signaux de mesure en provenance du pyromètre et d'organes auxiliaires de mesure de température, telle une ou plusieurs thermistances 13, dont la fonction sera précisée ci-après. Les signaux de commande et/ou de mesure transite par des liaisons appropriées, sous les références générales 100 à 102.Another important subset of the measuring apparatus 1 is advantageously constituted by a registered program automatic data processing system 10 (hereinafter referred to as CPU or CPU to simplify the description). This CPU comprises various electrical and computer interfaces which control, in a manner known per se, the various components of the measuring equipment 1, in particular the energy delivered by the UV lamp 6 and the movements printed with the mirror 90 by the module 9. It also receives measurement signals from the pyrometer and auxiliary temperature measuring members, such as one or more thermistors 13, the function of which will be specified hereinafter. The control and / or measurement signals pass through appropriate links, under the general references 100 to 102.
De nouveau, et en soi, ces dispositions sont bien connues de l'homme de métier et il n'est pas nécessaire de les décrire plus avant. L1UC 10 peut d'ailleurs être constitué à base d'un micro-ordinateur du commerce, seul le programme de pilotage des composants de l'appareillage de mesure 1 devant, a priori, être spécifique, mais sa conception, également à la portée de l'Homme de Métier, n'entre pas directement dans le cadre de la présente invention. La tache de mesure est définie par le chemin optique caractéristique du pyromètre 8 et par la distance entre la surface mesurée (surface des échantillons 2) et le pyromètre 8. -Dans un mode de réalisation expérimental, plusieurs types de pyromètre ont été testés. Pour fixer les idées, les caractéristiques principales de deux d'entre eux sont récapitulées dans le TABLEAU I placé en fin de la présente description. Le pyromètre "Type I" est un modèle "IN5 plus, optique 300" et le modèle "Type II" un modèle "IPE 140, optique 3PE", tous deux vendus par la Société IMPAC.Again, and in itself, these arrangements are well known to those skilled in the art and need not be further described. L 1 UC 10 may also be constituted based on a commercial microcomputer, only the control program of the components of the measuring apparatus 1 before, a priori, be specific, but its design, also at the range of the skilled person, does not fall directly within the scope of the present invention. The measurement spot is defined by the optical path characteristic of the pyrometer 8 and by the distance between the measured surface (surface of the samples 2) and the pyrometer 8. In an experimental embodiment, several types of pyrometer have been tested. To fix ideas, the main features of two of them are summarized in TABLE I placed at the end of this description. The "Type I" pyrometer is a model "IN5 plus, optical 300" and the model "Type II" a model "IPE 140, optical 3PE", both sold by the company IMPAC.
Le diamètre de tache 0 dépend de l'éloignement Δx de l'objet mesuré, en l'occurrence la surface des échantillons 2. Pour fixer les idées, des longueurs minimale et maximale du chemin optique à l'intérieur de l'enceinte 12 sont égales, typiquement, à 440 et 590 millimètres respectivement.The spot diameter θ depends on the distance Δx from the measured object, in this case the surface of the samples 2. To fix the ideas, the minimum and maximum lengths of the optical path inside the enclosure 12 are equal, typically, to 440 and 590 millimeters respectively.
On peut constater à l'examen du TABLEAU I que les dimensions de mesure de tache dépendent du pyromètre utilisé et éventuellement du système optique. Le choix du pyromètre définit la température la plus basse mesurable. Aussi de grands échantillons (de quelques cm2) ont été mesurés de façon appropriée à des températures d'échantillon plus basses avec le pyromètre "Type I". Des balayages à haute résolution sur des petits secteurs d'échantillonnage (quelques mm2) ont été enregistrés pour des échantillons à température élevée avec le deuxième pyromètre.It can be seen from TABLE I that the spot measurement dimensions depend on the pyrometer used and possibly the optical system. The choice of the pyrometer defines the lowest measurable temperature. Also large samples (of a few cm 2 ) were measured appropriately at lower sample temperatures with the "Type I" pyrometer. High resolution scans on small sample areas (a few mm 2 ) were recorded for high temperature samples with the second pyrometer.
La figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation de support 11 selon un mode de réalisation préféré de ce support, plus particulièrement destiné à des échantillons de matériaux (référence générale 2) de faible épaisseur, films, clinquants ou similaires.FIG. 2 diagrammatically illustrates an exemplary embodiment of support 11 according to a preferred embodiment of this support, more particularly intended for samples of materials (general reference 2) of small thickness, films, foils or the like.
Selon ce mode de réalisation, un cadre support unique 2 présente une face externe 200 incurvée, de forme convexe. Les échantillons de matériaux sont constitués de films de faibles épaisseurs, 20 à 25 respectivement, et sont plaqués contre cette face convexe 200.According to this embodiment, a single support frame 2 has a curved outer surface 200 of convex shape. The material samples consist of films of small thickness, 20 to 25 respectively, and are pressed against this convex face 200.
L'appareillage 2 peut comporter plusieurs cadres supports superposés (seul le support 2 est visible sur la figure 2).The apparatus 2 may comprise several superposed support frames (only the support 2 is visible in FIG. 2).
Les échantillons, 20 à 25, sont maintenus en partie supérieure par des plaques étroites, 26 à 31 , elles-mêmes maintenues assujetties au support 2 par des paires de vis ou organes similaires, 260 à 310, respectivement. En partie basse, les échantillons, 20 à 25, sont glissés entre la surface 200 du support 2 et un profilé horizontal 32. Les parties inférieures de ces échantillons, 20 à 25, en dessous du profilé 32, sont coincées entre des paires de barres étroites formant poids, 33 à 38, respectivement, par exemple à l'aide de paires de vis ou organes similaires, 330 à 380. Ces poids, 33 à 38, ne sont pas mécaniquement liés au support 2.The samples, 20 to 25, are held in the upper part by narrow plates, 26 to 31, themselves held to the support 2 by pairs of screws or the like, 260 to 310, respectively. In the lower part, the samples, 20 to 25, are slid between the surface 200 of the support 2 and a horizontal profile 32. The lower parts of these samples, 20 to 25, below the profile 32, are wedged between pairs of bars narrow weights, 33 to 38, respectively, for example using pairs of screws or the like, 330 to 380. These weights, 33 to 38, are not mechanically related to the support 2.
Cette disposition permet plaquer fermement les films, 20 à 25, sur la face externe 200 du support 2. En effet, les poids, 33 à 38 exercent des forces sur les films (par gravité), f0 à f5, les entraînant vers le bas et les obligeant à épouser strictement la forme convexe de la surface 200 du support 2.This arrangement makes it possible to firmly press the films 20 to 25 on the external face 200 of the support 2. In effect, the weights 33 to 38 exert forces on the films (by gravity) f 0 to f 5 , dragging them towards the the bottom and forcing them to strictly follow the convex shape of the surface 200 of the support 2.
Le profilé 32 n'étant pas lié aux échantillons, 20 à 25, permet un mouvement de translation libre de leurs extrémités et des poids, 33 à 38. De cette façon, les dilatations ou les constrictions (fonctions des différents coefficients thermiques) des échantillons, 20 à 25, dus aux élévations de température, sont compensés. Il s'ensuit, qu'en dépit des variations corrélatives de dimensions des échantillons, 20 à25, ceux-ci restent strictement maintenus contre la paroi 200 du support 2, et conservent la forme convexe de ce support 2.The section 32 not being related to the samples, 20 to 25, allows a free translational movement of their ends and weights, 33 to 38. In this way, the expansions or the constrictions (functions of the different thermal coefficients) of the samples , 20 to 25, due to temperature rises, are compensated. It follows that, despite the correlative variations in the dimensions of the samples, 20 to 25, these remain strictly held against the wall 200 of the support 2, and retain the convex shape of this support 2.
Les échantillons peuvent être en matériaux distincts, présentant des propriétés thermo-optiques également distinctes les unes des autre, notamment en ce qui concerne le coefficient d'émissivité thermique.The samples may be of different materials, having thermo-optical properties also distinct from each other, particularly with regard to the thermal emissivity coefficient.
On doit également bien comprendre que l'appareillage de mesure reste compatible avec la mesure de température d'échantillons de matériaux épais.It should also be understood that the measurement equipment remains compatible with the temperature measurement of thick material samples.
Comme il a été précédemment indiqué, le cadre 11 peut comprendre plusieurs supports. De façon avantageuse, et à titre d'exemple non exhaustif, le cadre 11 pourrait comprendre trois supports : un support supérieur 2 tel qu'illustré par al figure 2 et deux autres (non représentés) : un support inférieur du mΛme type que le support supérieur (c'est-à-dire à surface incurvée) et un support intermédiaire à surface plane, plus particulièrement destiné à accueillir les échantillons épais précités, étant entendu que pour ce type d'échantillons, un bon contact thermique peut être obtenu de façon plus aisé du fait de leur plus grande rigidité.As previously indicated, the frame 11 may comprise several supports. Advantageously, and by way of non exhaustive example, the frame 11 could include three supports: an upper support 2 as shown by al in Figure 2 and two others (not shown): a lower support of the type as Λ m the upper support (that is to say with curved surface) and an intermediate support with flat surface, more particularly intended to accommodate the aforementioned thick samples, it being understood that for this type of samples, a good thermal contact can be obtained more easily because of their greater rigidity.
Une image 2' en fausses couleurs de la cartographie thermique des échantillons 20 à 25 de la figure 2, obtenue par un balayage de toute leur surface, est illustrée très schématiquement par la figure 3. Les images thermiques correspondantes des échantillons individuels, 20 à 25, sont référencées 20' à 25', respectivement. Cette cartographie générée par I1UC 10 et transmis à un périphérique (non représenté) : imprimante ou écran de visualisation. Pour fixer les idées, on a représenté, sur la figure 3, trois gammes de températures croissantes, référencées 7"i (de l'ordre de 200 0C) à T3 (de l'ordre de 290 0C, dans l'exemple décrit). Toujours pour fixer les idées, la largeur des échantillons rectangulaires, 20 à 25, est typiquement L = 20 mm (voir figure 2).A false color image 2 'of the thermal mapping of the samples 20 to 25 of FIG. 2, obtained by a scanning of their entire surface, is illustrated very schematically in FIG. 3. The corresponding thermal images of the individual samples, 20 to 25 are referenced 20 'to 25', respectively. This map generated by I 1 CPU 10 and transmitted to a device (not shown): printer or display screen. To fix the ideas, FIG. 3 shows three increasing temperature ranges, referenced 7 " i (of the order of 200 ° C.) to T 3 (of the order of 290 ° C., in the example described.) Still to fix the ideas, the width of the rectangular samples, 20 to 25, is typically L = 20 mm (see Figure 2).
On a réalisé deux trous de perforation (non représentés) sur l'un des échantillons, de diamètres 1 ,5 mm. L'expérience montre qu'ils peuvent être mis en évidence sur l'image thermique 2' lorsqu'on balaie cet échantillon particulier. En outre, les vis de maintien supérieur, 201 à 251 (figure 2) ont, dans l'exemple décrit, une largeur de 2 mm. L'expérience montre qu'elles sont clairement discernables sur l'image 2'. Par conséquent, on peut conclure qu'avec le pyromètre particulier utilisé pour l'expérience une résolution spatiale de quelques mm2 est réalisable. Cependant, la résolution spatiale pour des mesures correctes de la température est en réalité limitée à la taille de tache de mesure. Celle-ci, avec les hypothèses retenues a un diamètre approximatif de 4 millimètres pour le pyromètre précité. La figure 4 illustre de façon très schématique la configuration du module de balayage 9, dans un mode de réalisation préféré.Two perforation holes (not shown) were made on one of the samples, diameters 1.5 mm. Experience shows that they can be highlighted on the thermal image 2 'when sweeping this particular sample. In addition, the upper holding screws 201 to 251 (Figure 2) have, in the example described, a width of 2 mm. Experience shows that they are clearly discernable on the 2 'image. Therefore, it can be concluded that with the particular pyrometer used for the experiment a spatial resolution of a few mm 2 is achievable. However, the spatial resolution for correct temperature measurements is actually limited to the measurement spot size. This one, with the assumptions retained, has an approximate diameter of 4 millimeters for the aforementioned pyrometer. FIG. 4 very schematically illustrates the configuration of the scanning module 9, in a preferred embodiment.
Le module de balayage 9 comprend deux étages de rotation, 92 et 93, imprimant au miroir 90 les deux mouvements de rotations précédemment décrits, autour des axes orthogonaux X et 2 (rotations dans le plan vertical Z,Y et le plan horizontal X,Y). Le miroir est disposé sur un support 91 entraîné par l'étage de rotation 92 (rotation Z, Y). Selon une caractéristique avantageuse de ce mode de réalisation préféré, le module de balayage 9 est muni de trois étages supplémentaires, 94, 95 et 96, respectivement. Ces trois étages impriment au miroir 90 des mouvements de translation suivant les axes respectifs, X, Y et Z, d'un trièdre orthonormé XYZ. Cette disposition permet d'augmenter le degré de liberté du module de balayage 9.The scanning module 9 comprises two rotation stages, 92 and 93, printing to the mirror 90 the two rotational movements previously described, around the orthogonal axes X and 2 (rotations in the vertical plane Z, Y and the horizontal plane X, Y ). The mirror is disposed on a support 91 driven by the rotation stage 92 (rotation Z, Y). According to an advantageous characteristic of this preferred embodiment, the scanning module 9 is provided with three additional stages, 94, 95 and 96, respectively. These three stages impart to the mirror 90 translation movements along the respective axes, X, Y and Z, of an orthonormal trihedron XYZ. This arrangement makes it possible to increase the degree of freedom of the scanning module 9.
Les deux étages de rotation, 92 et 93, sont à commande automatisée, par l'intermédiaire de l'unité centrale 10 (figurel ), et permettent un mouvement de balayage en deux dimensions. A priori, les trois étages de translation, 94 à 96, sont à commande manuelle, mais rien n'interdit d'avoir recours à une commande automatisée.The two rotation stages, 92 and 93, are automatically controlled, via the central unit 10 (figurel), and allow two-dimensional scanning movement. A priori, the three translation stages, 94 to 96, are manually controlled, but nothing prohibits the use of an automated command.
La fonction de ces derniers étages est d'aligner le miroir 90 par référence au pyromètre 8 et la fenêtre de vue 5 (figure 1 ). A priori, il s'agit d'une procédure d'alignement unique qui n'est pas réitérée lors du mouvement de balayage.The function of these last stages is to align the mirror 90 with reference to the pyrometer 8 and the view window 5 (FIG. 1). A priori, it is a unique alignment procedure that is not repeated during the scanning movement.
Les différents étages sont reliés mécaniquement entre eux par des plaques ou des équerres de liaison, non expressément référencées. Les différents composants du module 9 sont rendus solidaires d'un support 97, lui- même assujetti à l'enceinte 12 (figure 1 ). Les différents étages de rotation et de translation, 94 à 96, peuvent être réalisés à base de moteurs classiques, par exemple des moteurs pas à pas (non représentés). Ces moteurs sont commandés, via la liaison 101 (figure l ) par I1UC 10, en boucle ouverte ou fermée, c'est-à-dire avec rétroaction par comparaison à des signaux de consigne. Ces différents aspects sont bien connus de l'Homme de Métier et il n'est pas nécessaire de les décrire plus avant.The different stages are mechanically interconnected by plates or connecting brackets, not specifically referenced. The various components of the module 9 are made integral with a support 97, itself subject to the enclosure 12 (Figure 1). The different stages of rotation and translation, 94 to 96, can be made based on conventional motors, for example stepper motors (not shown). These motors are controlled, via link 101 (FIG. 1) by I 1 CPU 10, in an open or closed loop, that is to say with feedback by comparison with setpoint signals. These different aspects are well known to those skilled in the art and it is not necessary to describe them further.
Pour fixer les idées, dans l'exemple décrit, l'incrément de mouvement minimal des deux étages de rotation, 92 et 93, est typiquement de 50 μrad (soit approximativement 0,003°). Pour une longueur de chemin optique maximale à l'intérieur de l'enceinte 12 de 590 mm, cet incrément angulaire correspond à une résolution spatiale de 0,03 millimètre. Toujours dans les hypothèses précédemment retenues, si l'incrément angulaire est comparé à la tache de mesure du pyromètre 8, on peut conclure que celui-ci (the spot size) constitue le facteur principal de limitation de la résolution spatiale.To fix the ideas, in the example described, the minimum increment of movement of the two stages of rotation, 92 and 93, is typically 50 μrad (approximately 0.003 °). For a maximum optical path length inside the chamber 12 of 590 mm, this angular increment corresponds to a spatial resolution of 0.03 millimeters. Still in the hypotheses previously retained, if the angular increment is compared with the measurement spot of the pyrometer 8, it can be concluded that the spot size is the main limiting factor of the spatial resolution.
Le temps de balayage augmente quadratiquement avec une résolution plus fine. Des balayages typiques ont été exécutés avec un incrément angulaire de 0,2° et ont nécessité approximativement 2 heures (sur une surface témoin de 25x20 centimètres). Un balayage à plus haute résolution a été enregistré en deux jours avec un incrément de 0,05°. Lorsque le balayage complet du secteur d'échantillonnage est réalisé, différents secteurs individuels d'échantillonnage peuvent être choisis pour des balayages complémentaires. Cette caractéristique avantageuse de l'invention permet de tenir compte des coefficients d'émissivité de différents échantillons et réduit considérablement l'intervalle de balayage.The scan time increases quadratically with a finer resolution. Typical scans were performed at an angle increment of 0.2 ° and required approximately 2 hours (on a 25x20 centimeter control surface). A higher resolution scan was recorded in two days with an increment of 0.05 °. When the full scan of the sampling sector is performed, different individual sampling sectors can be selected for complementary scans. This advantageous characteristic of the invention makes it possible to take into account the emissivity coefficients of different samples and considerably reduces the scanning interval.
Un autre avantage important inhérent à l'utilisation du module de balayage 9 est sa taille. En raison des faibles dimensions de ce module de balayage 9 comparées à celles des pyromètres utilisés 8, les sources de rayonnement 6 peuvent être placées plus près de l'installation de test et par là le processus de mesure peut être sensiblement accéléré..Another important advantage inherent in the use of the scanner 9 is its size. Due to the small dimensions of this scanner 9 compared to those of the pyrometers 8 used, the radiation sources 6 can be placed closer to the test facility and thereby the measurement process can be substantially accelerated.
Avant utilisation effective, on doit procéder à des étapes préliminaires de calibrage de l'appareillage de mesure 1 conforme à l'invention sous un environnement ambiant. On va maintenant décrire ces étapes par référence aux graphiques des figures 5 et 6.Before actual use, it is necessary to proceed to preliminary steps of calibration of the measuring apparatus 1 according to the invention under an ambient environment. These steps will now be described with reference to the graphs of FIGS. 5 and 6.
La température d'un échantillon particulier, par exemple 20 (figure 2), a été mesurée à l'aide d'un pyromètre 8 (figure 1 ) du "type I" précité. Les mesures de températures ont été comparées avec celles délivrées par une thermistance 13 (figure 1) du type S651PD de la société MINCO (Marque déposée). La thermistance 13 a été collée sur le dos de l'échantillon 20 avec une couche mince d'adhésif conducteur de type RTVS692 mis sur le marché par la Société Wacker, ainsi qu'une bande d'aluminium assujettie au dos avec un adhésif de type Y966, mis sur le marché par 3M Company. L'échantillon 20 était un film de Kapton HN (marque déposée de DuPont) d'épaisseur 25 μm recouvert d'une couche déposée sous vide d'aluminium sur sa face arrière. Le coefficient d'émissivité thermique de cet échantillon était de 0,64. Ce coefficient a été mesuré à l'aide d'un réflectomètre infrarouge Gier-Dunkle (marque déposée), modèle DB100, selon la norme ECSS-Q70-09. Ce coefficient d'émissivité thermique doit être corrigé avec le coefficient de transmission thermique en infrarouge de la fenêtre d'observation 5 (figure 1), dans l'exemple décrit réalisée en séléniure de zinc. Ce facteur de correction est 0,71. Le coefficient d'émissivité thermique corrigé utilisé est dans ce cas donné par la formule : 0,64 x 0,71 = 0,45. L'échantillon 20 a été fixé sur une plaque support chaude, comme dans l'installation décrite sur la figure 2. Le point de réglage de la plaque chaude a été modifié avec des incréments de 25 0C (figure 5 : courbe Ci) et les signaux de mesure de température (courbe C3) délivrés par la thermistance 13 ont été comparés aux signaux de mesure (courbe C2) délivrés par le pyromètre 8. Le calibrage a été effectué avec une purge continue de gaz d'azote sec. Le système d'acquisition a été vérifié avec un calibreur de processus multifonctionnel Fluke (marque déposée), de type 725. On a pu mettre en évidence un décalage mesuré de +0,3 0C, décalage constant sur la gamme de 0 à 300 0C. La thermistance 13, pour sa part, à été calibré, de façon classique, en mesurant la température de la glace fondante et de l'eau bouillante. Ces mesures n'ont montré aucun décalage comparé à un thermomètre de mercure. Le graphique de la figure 5 illustre donc le profil des variations de température pendant le processus de calibrage (abscisse graduée en minutes et ordonnée en 0C). Ce graphique montre l'augmentation dans le temps, par paliers, des points de réglage de la température de la plaque chaude (courbe C1). À mesure que la température de la plaque chaude augmente, les températures de l'échantillon de Kapton mesurées par la thermistance 13 (courbe C3) et le de pyromètre 8 (courbe C2) suivent cet échauffement.The temperature of a particular sample, for example 20 (FIG. 2), was measured using a pyrometer 8 (FIG. 1) of the aforementioned "type I". The temperature measurements were compared with those delivered by a thermistor 13 (FIG. 1) of the S651PD type from MINCO (registered trademark). The thermistor 13 was glued to the back of the sample 20 with a thin layer of RTVS692 conductive adhesive put on the market by the Wacker Company, as well as an aluminum strip attached to the back with a type adhesive. Y966, marketed by 3M Company. Sample 20 was a 25 μm thick Kapton HN (trademark of DuPont) coated with an aluminum vacuum deposited layer on its backside. The thermal emissivity coefficient of this sample was 0.64. This coefficient was measured using a Gier-Dunkle (registered trade mark) infrared reflectometer, model DB100, according to ECSS-Q70-09. This coefficient of thermal emissivity must be corrected with the infrared heat transfer coefficient of the observation window 5 (FIG. 1), in the example described made in zinc selenide. This correction factor is 0.71. The corrected thermal emissivity coefficient used is in this case given by the formula: 0.64 x 0.71 = 0.45. The sample 20 was fixed on a hot support plate, as in the installation described in FIG. 2. The set point of the hot plate was modified in increments of 25 ° C. (FIG. 5: curve Ci) and the temperature measurement signals (curve C 3 ) delivered by the thermistor 13 were compared with the measurement signals (curve C 2 ) delivered by the pyrometer 8. The calibration was carried out with a continuous purge of dry nitrogen gas. The acquisition system was verified with a multifunctional process calibrator Fluke (registered trademark), type 725. It was possible to highlight a measured offset of +0.3 0 C, constant shift over the range of 0 to 300 0 C. the thermistor 13, for its part, has been calibrated in a conventional manner by measuring the temperature of melting ice and boiling water. These measurements showed no lag compared to a mercury thermometer. The graph of FIG. 5 thus illustrates the profile of the temperature variations during the calibration process (abscissa graduated in minutes and ordinate in 0 C). This graph shows the incremental increase over time in the set points of the temperature of the hot plate (curve C 1 ). As the temperature of the hot plate increases, the temperatures of the Kapton sample measured by thermistor 13 (curve C 3 ) and pyrometer 8 (curve C 2 ) follow this heating.
Sur le graphique de la figure 6, la température équilibrée de l'échantillon de Kapton mesuré par le pyromètre 8 (ordonnée graduée en 0C) est comparée à la température mesurée par le thermistance (abscisse graduée en 0C). Le décalage de 0,3 °C qui a été mesuré avec le calibreur de Fluke a été pris en considération pour les mesures fournies par la thermistance 13. La courbe C6 est une courbe idéale représentée par la fonction y = x, avec y et x les variables d'ordonnée et d'abscisse, respectivement. La courbe C5 est la courbe réelle des points de mesure du pyromètre 8, représentée (dans l'exemple décrit) par la fonction y = 1 ,1x -8,2. A partir de la formule qui représente l'ajustement de courbe, on peut dériver la formule suivante de calibrage :In the graph of FIG. 6, the balanced temperature of the Kapton sample measured by the pyrometer 8 (ordinate graduated in 0 C) is compared with the temperature measured by the thermistor (abscissa graduated in 0 C). The 0.3 ° C offset that was measured with the Fluke calibrator was taken into account for the measurements provided by the thermistor 13. The curve C 6 is an ideal curve represented by the function y = x, with y and x the variables of ordinate and abscissa, respectively. Curve C 5 is the actual curve of the measurement points of the pyrometer 8, shown (in the example described) by the function y = 1, 1x -8.2. From the formula that represents the curve fit, the following calibration formula can be derived:
Tcorrigee = 0,9 * Tpyro + 7,5 (1)Tcorrigee = 0.9 * T pyro + 7.5 (1)
Tcomgée étant la température corrigée et Tpyro la valeur mesurée par le pyromètre 8. On va maintenant détailler la validation de l'appareillage de mesure de température conforme à l'invention en conditions environnementales de test réel, pour le moins simulant au mieux un environnement spatial rencontré lors des missions spatiales par références aux graphiques des figures 7 et 8.T c omgée being the corrected temperature and T pyro the value measured by the pyrometer 8. We will now detail the validation of the temperature measuring apparatus according to the invention in environmental conditions of real test, at least simulating at best a space environment encountered during space missions by reference to the graphs of Figures 7 and 8.
Le graphique de la figure 7 illustre la validation de température mesurée dans les conditions environnementales précitées. La courbe C7 est la courbe de température mesurée par le pyromètre 8, la courbe C8 la courbe de calibrage et la courbe C9 une courbe théorique représentant la fonction linéaire y = x comme précédemment (avec y et x variables d'ordonnée et abscisse respectivement). La courbe do du graphique de la figure 8 illustre la différence des mesures en température du pyromètre 8 par rapport aux données de calibration.The graph of FIG. 7 illustrates the temperature validation measured under the aforementioned environmental conditions. The curve C 7 is the temperature curve measured by the pyrometer 8, the curve C 8 the calibration curve and the curve C 9 a theoretical curve representing the linear function y = x as previously (with y and x variables of ordinate and abscissa respectively). The curve C in the graph of FIG. 8 illustrates the difference in temperature measurements of the pyrometer 8 with respect to the calibration data.
Comme il a été indiqué, l'appareillage de mesure sans contact de température 1 conforme à l'invention est destiné à être mis en œuvre pour des tests environnementaux. Ces tests visent à étudier les effets de dégradation du rayonnement électromagnétique (UV, VUV, EUV, etc.) et/ou des particules (e, p+) sur des matériaux lors des missions spatiales, à température élevée. L'exemple de réalisation décrite concerne plus particulièrement des tests sous rayonnement UV1 mais on doit bien comprendre que les tests ne sont pas limités à cette seule partie de rayonnement spatial. D'autres sources d'énergie peuvent être mises en œuvre. À cette fin des échantillons de divers matériaux (figure 2 : 20 à 25) sont placés sur le support de l'appareillage de test (figure 2 : 2) et irradiés avec une lampe UV de forte intensité. Cet essai est réalisé dans des conditions sous vide élevé à l'intérieur de l'enceinte 12 (figure 1). Cette dernière est entourée d'une monture froide (non représentée) qui est purgée avec de l'azote liquide. On s'attend à ce que le rayonnement thermique des organes environnants (chauds) influence les mesures effectuées par le pyromètre 8 en raison de la réflexion infrarouge des échantillons dans la gamme spectrale du pyromètre. Cette influence est étudiée lors d'étapes préliminaires de validations comme précisé ci-après.As has been indicated, the non-contact temperature measurement apparatus 1 according to the invention is intended to be used for environmental tests. These tests aim to study the effects of degradation of electromagnetic radiation (UV, VUV, EUV, etc.) and / or particles (e, p +) on materials during space missions, at high temperature. The exemplary embodiment described relates more particularly to tests under UV radiation 1, but it should be understood that the tests are not limited to this single part of spatial radiation. Other sources of energy can be implemented. For this purpose samples of various materials (Figure 2: 20 to 25) are placed on the test apparatus support (Figure 2: 2) and irradiated with a high intensity UV lamp. This test is carried out under high vacuum conditions inside the chamber 12 (FIG. 1). The latter is surrounded by a cold mount (not shown) which is purged with liquid nitrogen. The thermal radiation of the surrounding (hot) organs is expected to influence the measurements made by the pyrometer 8 due to the infrared reflection of the samples in the spectral range of the pyrometer. This influence is studied during preliminary stages of validation as specified below.
Pour ces étapes de validation de mesure, on utilise l'appareillage mesure de température 1 qui a été utilisé pour les étapes précédentes de calibrage, mais dans des conditions de test environnemental réelles. Ces conditions comprennent un vide élevé (pression < 10'6 mbar, soit <10"6 hPa). La température de l'ensemble monture froide est fixée à -170 0C et la lampe UV 6 de forte intensité alimentée par une tension de défaut de 220 V. Dans ces conditions l'évolution de la température de l'échantillon de Kapton sur la plaque support chaude a été mesurée avec la thermistance 13 et avec le pyromètre 8 à quatre points de réglage différents. Ces mesures sont portées sur le graphique de la figure 7. Un ajustement de courbe de ces mesures, courbe interpolée linéaire C7, est comparé à la courbe d'étalonnage du graphique de la figure 6 : courbe C5 (courbe référencée C8 sur la figure 7). Les températures mesurées par le pyromètre 8 devraient être corrigées en tenant compte de la relation (1 ). La soustraction des températures mesurées par la thermistance 13 est effectuée dans le décalage de température ("offset") comme indiqué sur le graphique Ci0 de la figure 8. Ce graphique met en évidence la contribution du rayonnement de l'environnement réfléchi par l'échantillon testé sur la mesure de la température effectuée par le pyromètre 8. On peut constater que ce décalage est de +30 0C approximativement pour une température ambiante d'échantillon et diminue avec l'augmentation de la température de l'échantillon. À températures élevées d'échantillon un rayonnement IR suffisant est émis par l'échantillon, de sorte que Ia réflexion relative de l'environnement devient négligeable.For these measurement validation steps, the temperature measurement apparatus 1 which has been used for the previous calibration steps, but under actual environmental test conditions, is used. These conditions comprise a high vacuum (pressure <10 6 mbar, ie <10 6 hPa) .The temperature of the cold mount assembly is set at -170 ° C. and the high intensity UV lamp 6 is supplied with a voltage of In these conditions the evolution of the temperature of the Kapton sample on the hot support plate was measured with the thermistor 13 and with the pyrometer 8 at four different adjustment points. Figure 7. A curve fit of these measurements, linear interpolated curve C 7 , is compared with the calibration curve of the graph of Figure 6: curve C 5 (curve referenced C 8 in Figure 7). The temperatures measured by the pyrometer 8 should be corrected taking into account the relationship (1) The subtraction of the temperatures measured by the thermistor 13 is carried out in the offset ("offset") as shown in the graph Ci 0 of FIG. 8. This graph shows the contribution of the radiation of the environment reflected by the sample tested on the measurement of the temperature carried out by the pyrometer 8. It can be seen that this offset is +30 0 C approximately for a temperature ambient sample and decreases with increasing sample temperature. At high sample temperatures sufficient IR radiation is emitted by the sample, so that the relative reflection of the environment becomes negligible.
Les courbes qui viennent d'être détaillées ne s'appliquent naturellement qu'à l'appareillage de mesure de température précisément décrit et en tenant compte des paramètres et valeurs numériques pris pour exemple. Dans conditions de test différentes, II y aura lieu naturellement de calibrer et valider les mesures en tenant compte d'autres conditions d'environnement, d'échantillons de matériaux de caractéristiques thermo-optiques différentes, etc. Ces paramètres n'ont été précisés que pour mieux illustrer les caractéristiques importantes de l'invention. De façon plus générale, les courbes de calibrage dépendent de la réflexion en rayonnement infrarouge IR de l'échantillon sous test, qui dépend elle-même du matériel, de sa localisation sur le support et des conditions thermiques des paramètres environnants. La source principale de rayonnement IR environnant est la chaleur produite par la lampe UV dans l'exemple décrit.The curves which have just been detailed naturally only apply to the temperature measuring apparatus precisely described and taking into account the parameters and numerical values taken for example. In different test conditions, it will naturally be necessary to calibrate and validate the measurements taking into account other environmental conditions, samples of materials of different thermo-optical characteristics, etc. These parameters have been specified only to better illustrate the important features of the invention. More generally, the calibration curves depend on the infrared radiation reflection IR of the sample under test, which itself depends on the material, its location on the support and the thermal conditions of the surrounding parameters. The main source of surrounding IR radiation is the heat produced by the UV lamp in the example described.
Il doit être clair également que l'utilisation de pyromètres d'un autre type, de caractéristiques plus performantes (entre autres en ce qui concerne la taille de la tache et la réponse spectrale), peut permettre un calibrage plus précis. Enfin, on peut également considérer un appareillage muni de deux pyromètres de balayage au lieu d'un seul, comme il a été supposé dans les exemples de réalisation explicitement décrits, pyromètres permettant des mesures sous des angles différents. Un tel appareillage permet de compenser des réflexions infrarouges provenant de la surface à mesurer. Avec de telles dispositions, on peut s'attendre à ce que la précision de la mesure soit largement améliorée.It should also be clear that the use of other types of pyrometers, more efficient characteristics (eg with regard to spot size and spectral response), may allow more accurate calibration. Finally, it is also possible to consider an apparatus equipped with two scanning pyrometers instead of a single one, as it has been assumed in the examples of embodiment explicitly described, pyrometers allowing measurements from different angles. Such equipment compensates for infrared reflections from the surface to be measured. With such provisions, it can be expected that the accuracy of the measurement will be greatly improved.
A la lecture qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixée.In the preceding reading, it is easy to see that the invention achieves the goals it has set for itself.
L'appareillage de mesure sans contact conforme à l'invention présente de nombreux avantages qui ont été rappelés dans le préambule de la présente description. Sans les répéter entièrement, il permet notamment des mesures en deux dimensions sur l'ensemble des échantillons de l'enceinte de test, de façon répétée si nécessaire. Il permet d'établir une cartographie thermique de la surface de ces échantillon, avec une grande résolution et une grande précision. Cette caractéristique avantageuse permet également d'éviter l'apparition de radiations thermique parasites puisque la tache de focalisation du pyromètre, lors du balayage de la surface des échantillons, peut être de très faible dimension.The non-contact measurement apparatus according to the invention has many advantages which have been recalled in the preamble of the present description. Without repeating them completely, it allows in particular two-dimensional measurements on all the samples of the test chamber, repeated if necessary. It provides a thermal mapping of the surface of these samples, with high resolution and accuracy. This advantageous characteristic also makes it possible to avoid the appearance of parasitic thermal radiation since the focusing spot of the pyrometer, when sweeping the surface of the samples, can be of very small size.
Lorsque les échantillons de matériaux sont de faible ou très faible épaisseur (films ou similaires), dans une variante préférée, le support de ces échantillons est bombé, ce qui permet un contacts thermique de très bonne qualité et évite tout risque de décollement.When the samples of materials are of low or very low thickness (films or the like), in a preferred variant, the support of these samples is convex, which allows thermal contacts of very good quality and avoids any risk of delamination.
Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 8.It must be clear, however, that the invention is not limited to the only examples of embodiments explicitly described, particularly in relation to FIGS. 1 to 8.
Notamment, comme il a été indiqué, le type de source d'énergie rayonnante (lampe UV dans l'exemple décrit) peut être remplacée par un autre type pour effectuer des tests dans une autre partie du spectre.In particular, as has been indicated, the type of radiant energy source (UV lamp in the example described) can be replaced by another type to perform tests in another part of the spectrum.
Les valeurs numériques et les exemples de matériaux n'ont été donnés que pour mieux illustrer les caractéristiques principales de l'invention et ne procède que d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier. L'invention n'est pas limitée non plus aux seules applications explicitement décrites, à savoir le test de matériaux destinés aux missions spatiales. Elle peut être mise en œuvre toutes les fois que l'on doit réaliser des mesures de température d'échantillons avec une grande précision. Numerical values and examples of materials have been given only to better illustrate the main features of the invention and proceeds from a technological choice within the scope of the skilled person. The invention is not limited either only to the applications explicitly described, namely the test of materials intended for space missions. It can be implemented whenever sample temperature measurements need to be performed with great precision.
TABLEAU ITABLE I

Claims

REVENDICATIONS
1. Appareillage de mesure sans contact de la température d'au moins un échantillon de matériau placé dans une enceinte sous vide, caractérisé en ce que, chaque échantillon de matériau (2) étant disposé sur un support (11) disposé à l'intérieur de ladite enceinte (12) et en contact thermique avec ce support, il comprend :Non-contact measuring apparatus for measuring the temperature of at least one sample of material placed in a vacuum chamber, characterized in that each sample of material (2) is arranged on a support (11) disposed therein of said enclosure (12) and in thermal contact with this support, it comprises:
- une source d'énergie rayonnante (6) extérieure à ladite enceinte (12) illuminant chaque échantillon (2), au travers d'une fenêtre (4), disposée sur une paroi de la dite enceinte (12), en matériau transparent au dit rayonnement (Ruv), de manière à soumettre chaque échantillon (2) à un cycle thermique prédéterminé, eta radiating energy source (6) external to said enclosure (12) illuminating each sample (2), through a window (4), disposed on a wall of said enclosure (12), made of a material transparent to said radiation (R uv ), so as to subject each sample (2) to a predetermined thermal cycle, and
- au moins un organe de mesure de température thermo-optique (8) par l'intermédiaire d'un rayonnement infrarouge (Rir) émis par chaque échantillon (2) et traversant une paroi de ladite enceinte (12) par une fenêtre (5) en matériau transparent au rayonnement infrarouge (f?,r), et en ce que chaque organe de mesure de température (8) est associé à un module de balayage de faisceau (9) comprenant un miroir mobile (90) disposé sur le chemin optique dudit rayonnement infrarouge (Rir) et deux organes motorisés (92, 93) imprimant au dit miroir mobile (90) des mouvements de rotation suivant deux axes orthogonaux (X, Z), de manière à dévier ledit rayonnement infrarouge (Rir) et obtenir un balayage en deux dimensions de chaque échantillon (2) à l'aide d'une tache de mesure focalisée sur sa surface.at least one thermo-optical temperature measuring member (8) via infrared radiation (R ir ) emitted by each sample (2) and passing through a wall of said enclosure (12) through a window (5); ) in infrared radiation-transparent material (f ?, r ), and in that each temperature measuring member (8) is associated with a beam scanning module (9) comprising a movable mirror (90) disposed on the path optical said infrared radiation (R ir ) and two motorized organs (92, 93) printing said moving mirror (90) rotational movements along two orthogonal axes (X, Z), so as to deflect said infrared radiation (R ir ) and obtaining a two-dimensional scan of each sample (2) with a measuring spot focused on its surface.
2. Appareillage de mesure selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite source d'énergie rayonnante est une lampe (6) émettant un rayonnement dans la gamme des ultraviolets (UV).2. Measuring apparatus according to claim 1, characterized in that said source of radiant energy is a lamp (6) emitting radiation in the ultraviolet (UV) range.
3. Appareillage de mesure selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque organe de mesure thermo-optique est un pyromètre (8). 3. Measuring apparatus according to claim 1, characterized in that each thermo-optical measuring member is a pyrometer (8).
4. Appareillage de mesure selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit module de balayage comprend en outre trois organes motorisés (94, 95, 96) reliés mécaniquement aux deux organes motorisés de rotation (92, 93) et imprimant au dit miroir mobile (90) des mouvements de translation suivant trois axes d'un trièdre orthonormé (X Y, Z).4. Measuring apparatus according to claim 1, characterized in that said scanning module further comprises three motorized members (94, 95, 96) mechanically connected to the two motorized rotating members (92, 93) and printing said mobile mirror (90) translation movements along three axes of an orthonormal trihedron (XY, Z).
5. Appareillage de mesure selon l'une quelconque revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque échantillon de matériau (2) étant constitué d'un film de faible épaisseur (20 - 25), celui-ci est disposé sur un support (2) dont la surface (200) en contact thermique avec l'échantillon est incurvée convexe, et en ce qu'il est prévu des moyens de fixations dans une zone supérieure (26-260 à 31-310) et inférieure (32, 33-330 à 38-380) de cet échantillon (20 -25), de manière à le plaquer contre ladite surface convexe (200).5. Measuring apparatus according to any preceding claim, characterized in that each sample material (2) consisting of a thin film (20 - 25), it is arranged on a support (2) whose surface (200) in thermal contact with the sample is curved convex, and in that there are provided fastening means in an upper (26-260 to 31-310) and lower (32, 33-330) area. 38-380) of this sample (20 -25), so as to press against said convex surface (200).
6. Appareillage de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de fixation supérieure comprennent des barres de maintien (26 -Measuring apparatus according to claim 5, characterized in that the upper fastening means comprise holding bars (26).
31 ) et des vis (201 - 251 ) assujettis au dit support (2), et en ce que les moyens de fixation inférieure comprennent un profilé horizontal (32) permettant l'insertion de l'extrémité inférieur d'un échantillon (20 - 25) entre ce profilé (32) et la surface (200) dudit support (2) et un mouvement de translation libre de ladite extrémité d'échantillon (20 -25), et des poids disposés sous ledit profilé (32) et assujettis aux dits échantillons (20 - 25), pour exercer, par gravité, des forces (f0 - f5) tirant ledit échantillon (20 - 25) vers le bas, le plaquant contre ladite surface convexe (200), de manière à compenser des variations de longueurs dues à des dilatations ou des constrictions occasionnées par des variations de température.31) and screws (201 - 251) secured to said support (2), and in that the lower fastening means comprises a horizontal profile (32) for insertion of the lower end of a sample (20). 25) between this profile (32) and the surface (200) of said support (2) and a free translation movement of said sample end (20 -25), and weights arranged under said profile (32) and subject to said samples (20 - 25), for exerting, by gravity, forces (f 0 - f 5 ) pulling said sample (20 - 25) downwards, the plating against said convex surface (200), so as to compensate for variations in length due to expansions or constrictions caused by temperature variations.
7. Appareillage de mesure selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre :Measuring apparatus according to claim 6, characterized in that it further comprises:
- au moins une thermistance (13) placée à l'intérieur de ladite enceinte (12) et en contact thermique avec un desdits échantillons (20 - 25) et/ou son support (2 - 25), et - des moyens (10) permettant de calibrer chaque pyromètre (8) par comparaison de signaux de mesure délivrés par ladite thermistance (13) et ceux délivrés par chaque pyromètre (8), lorsque ledit échantillon (20 - 25) est soumis à un cycle thermique prédéterminé.at least one thermistor placed inside said enclosure and in thermal contact with one of said samples and its support (2-25), means (10) for calibrating each pyrometer (8) by comparison of measurement signals delivered by said thermistor (13) and those delivered by each pyrometer (8), when said sample (20 - 25) is subjected to a cycle predetermined thermal.
8. Appareillage de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un système de traitement automatique de données à programme enregistré (10) recevant des signaux de mesure (102, 101 ) générés par chaque pyromètre (8) et ladite thermistance (13) et générant des signaux de commande (101 , 100) transmis au dit module de balayage (9) et à la source d'énergie (6).Measuring apparatus according to claim 7, characterized in that it comprises a registered program data processing system (10) receiving measurement signals (102, 101) generated by each pyrometer (8) and said thermistor (13) and generating control signals (101, 100) transmitted to said scanning module (9) and the power source (6).
9. Appareillage de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit système de traitement automatique de données à programme enregistré (10) est associé à une boucle de rétroaction permettant de générer des signaux de commande (100) agissant sur la source d'énergie (6), de manière à exposer chaque échantillon (20 - 25) à une température constante en compensant des fluctuations énergétiques de cette source (6).Measuring apparatus according to claim 8, characterized in that said automatic recorded program data processing system (10) is associated with a feedback loop for generating control signals (100) acting on the source of energy (6), so as to expose each sample (20 - 25) at a constant temperature by offsetting energy fluctuations of that source (6).
10. Appareillage de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une pluralité d'échantillons de matériaux (20 - 25) est disposée sur des supports (2) à l'intérieur de ladite enceinte (12) et en ce que chaque échantillon (20 - 25) présente un coefficient d'émissivité thermique spécifique.Measuring apparatus according to claim 9, characterized in that a plurality of material samples (20 - 25) is arranged on supports (2) inside said enclosure (12) and in that each sample (20 - 25) has a specific thermal emissivity coefficient.
11. Appareillage de mesure selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit système de traitement automatique de données à programme enregistré (10) transmet des signaux de commande (100) à la source d'énergie (6) pour soumettre ladite pluralité d'échantillons de matériaux (20 - 25) à un cycle thermique prédéterminé, en ce qu'il transmet des signaux de commande (101 ) au dit module de balayage (9) pour effectuer un balayage prédéterminé de la surface de ladite pluralité d'échantillons de matériaux (20 - 25) et en ce qu'il reçoit des signaux de mesure (101 ) délivrés par chaque pyromètre (8) de manière à construire une cartographie thermique en deux dimensions de ladite surface et à la convertir en image thermique en fausses couleurs (21) pour impression ou affichage sur un dispositif périphérique dudit système de traitement automatique de données à programme enregistré (10).Measuring apparatus according to claim 10, characterized in that said automatic recorded program data processing system (10) transmits control signals (100) to the power source (6) for subjecting said plurality of material samples (20 - 25) at a predetermined thermal cycle, in that it transmits control signals (101) to said scanner (9) to perform a predetermined scan of the surface of said plurality of sample samples; materials (20-25) and receiving measurement signals (101) from each pyrometer (8) so as to construct a two-dimensional thermal mapping of said surface and convert it into a thermal image into false colors (2 1 ) for printing or displaying on a peripheral device of said registered program automatic data processing system (10).
12. Application d'un appareillage de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation d'une cartographie en deux dimensions de la température de surface de structures en trois dimensions.12. Application of a measuring apparatus according to any one of the preceding claims to the realization of a two-dimensional cartography of the surface temperature of structures in three dimensions.
13. Application selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite structure est un échantillon de matériau épais.13. Application according to claim 12, characterized in that said structure is a sample of thick material.
14. Application selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite structure est un vaisseau spatial. 14. Application according to claim 12, characterized in that said structure is a spacecraft.
EP06764757A 2005-06-09 2006-06-07 Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum Withdrawn EP1889041A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0551563A FR2887029B1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 APPARATUS FOR NON-CONTACT TEMPERATURE MEASUREMENT OF SAMPLES OF VACUUM MATERIALS
PCT/FR2006/001305 WO2006131656A2 (en) 2005-06-09 2006-06-07 Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1889041A2 true EP1889041A2 (en) 2008-02-20

Family

ID=35588006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06764757A Withdrawn EP1889041A2 (en) 2005-06-09 2006-06-07 Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7980758B2 (en)
EP (1) EP1889041A2 (en)
FR (1) FR2887029B1 (en)
WO (1) WO2006131656A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903287A (en) * 2012-10-12 2013-01-30 四川大学 Temperature measuring device of light-induced temperature increment

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466363C2 (en) * 2011-01-13 2012-11-10 Юрий Александрович Чивель Apparatus for measuring surface temperature in region exposed to laser radiation
WO2015099132A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 株式会社ニコン Temperature measurement method for ultraviolet transmittance member, temperature measurement device for ultraviolet transmittance member, and light source device
SG10201500118XA (en) * 2014-01-16 2015-08-28 Agency Science Tech & Res System and method for detecting a defective sample
GB201414666D0 (en) * 2014-08-19 2014-10-01 Colormatrix Holdings Inc Polymeric materials
US9939396B2 (en) * 2015-01-30 2018-04-10 Netzsch-Gerätebau GmbH 3D diffusivity
US10139283B2 (en) * 2015-11-30 2018-11-27 Kla-Tencor Corporation Non-contact thermal measurements of VUV optics
FR3085296B1 (en) * 2018-08-28 2020-07-31 Sidel Participations METHOD OF INDIVIDUAL MEASUREMENT OF THE TEMPERATURE OF A PREFORM
CN112284543B (en) * 2020-09-17 2022-03-04 北京卫星制造厂有限公司 Temperature field measurement system under thermal vacuum test environment
CN113865512A (en) * 2021-12-02 2021-12-31 北京中天星控科技开发有限公司 Contour scanning and measuring device and method
CN115561554B (en) * 2022-10-17 2023-07-14 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 Device and method for testing electric performance of heat wave-transparent material based on spotlight heating
CN116973382A (en) * 2023-07-26 2023-10-31 中国科学院上海光学精密机械研究所 Space energy particle and on-orbit service state performance test device and method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219226A (en) * 1991-10-25 1993-06-15 Quadtek, Inc. Imaging and temperature monitoring system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2939890C3 (en) * 1979-10-02 1982-02-25 Schubert & Salzer Maschinenfabrik Ag, 8070 Ingolstadt Method and device for opening and mixing fiber bales
US4455741A (en) 1982-02-11 1984-06-26 At&T Bell Laboratories Fabrication of solid state electronic devices using fluorescent imaging of surface temperature profiles
JPH0766910B2 (en) 1984-07-26 1995-07-19 新技術事業団 Semiconductor single crystal growth equipment
DE3914709C1 (en) * 1989-05-04 1990-10-25 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De
GB2232244B (en) * 1989-05-30 1992-11-18 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt A device for measuring the temperature of a body in a vacuum
US5483068A (en) * 1994-01-07 1996-01-09 Moulton; Russell D. Use of IR (thermal) imaging for determining cell diagnostics
FR2716533B1 (en) * 1994-02-22 1996-05-31 Christophe Robert Yvon Scanning temperature measurement device.
US6098929A (en) * 1998-01-28 2000-08-08 Falbel; Gerald Three axis attitude readout system for geosynchronous spacecraft
US7126131B2 (en) * 2003-01-16 2006-10-24 Metrosol, Inc. Broad band referencing reflectometer
US7264220B2 (en) * 2004-10-01 2007-09-04 Flir Systems, Inc. Gimbal system
US7518728B2 (en) * 2005-09-30 2009-04-14 Intel Corporation Method and instrument for collecting fourier transform (FT) Raman spectra for imaging applications
US7277819B2 (en) * 2005-10-31 2007-10-02 Eastman Kodak Company Measuring layer thickness or composition changes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219226A (en) * 1991-10-25 1993-06-15 Quadtek, Inc. Imaging and temperature monitoring system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2006131656A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903287A (en) * 2012-10-12 2013-01-30 四川大学 Temperature measuring device of light-induced temperature increment

Also Published As

Publication number Publication date
FR2887029B1 (en) 2007-08-03
FR2887029A1 (en) 2006-12-15
US7980758B2 (en) 2011-07-19
WO2006131656A2 (en) 2006-12-14
US20080224044A1 (en) 2008-09-18
WO2006131656A3 (en) 2007-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006131656A2 (en) Equipment for non-contact temperature measurement of samples of materials arranged under vacuum
Müller et al. Novel detectors for traceable THz power measurements
FR2477706A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING THE SURFACE TEMPERATURE AND THE EMISSIVE POWER OF A HEATED MATERIAL
FR2760833A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE THICKNESS OF A THIN LAYER BY X-RAY FLUORESCENCE
FR2809491A1 (en) ELLIPSOMETRIC METROLOGY METHOD AND APPARATUS FOR SAMPLE CONTAINED IN A CHAMBER OR THE LIKE
Zibordi et al. Protocols for satellite ocean color data validation: In situ optical radiometry
EP3870955B1 (en) Optical device for measuring the optical properties of materials
EP3017274B1 (en) Method for measuring the thickness of a layer of material, galvanizing method and related measuring device
FR2937732A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR SPECTROSCOPIC POLARIMETRIC MEASUREMENTS IN THE VISIBLE AND NEAR INFRARED DOMAIN
EP0350123B1 (en) Appliance for characterising semiconductor samples by high-resolution electroluminescence at a low temperature
FR2739692A1 (en) APPARATUS FOR MEASURING PARTICLE FALLS ON A SURFACE, USING A INDICATOR PLATE
EP2957857A2 (en) Device for measuring a set of spatial data of thickness d(x, y) of a thin layer and measuring method using said device
Ohlídal et al. Precise measurement of thickness distribution of nonuniform thin films by imaging spectroscopic reflectometry
FR2731862A1 (en) Infrared thermal imaging device for optical instrument
FR2593284A1 (en) Radiometric calibration method for optoelectronic sensors
Tyson et al. Angle-Resolved Spectrophotometry for the Optical Characterization of Material Surfaces
Mühlig Absorption and fluorescence measurements in optical coatings
Gillham A method for measuring the spectral reflectivity of a thermopile
FR2515823A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OPTICALLY CONTROLLING SURFACE CONDITIONS OF METALLURGICAL PRODUCTS
Gilli et al. Optical arrangement and proof of concept prototype for mid infrared variable angle spectroscopic ellipsometry
CA2234515C (en) Apparatus for measuring particle fallout on a surface using a telltale plate
FR2993972A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING A SPATIAL DATA SET OF THICKNESS OF A THIN LAYER ON THE SURFACE OF A SUBSTRATE BY MEASURING INFRA RED EMISSION
Cheon et al. Development of calibration-free imaging ellipsometry using dual-rotation of polarizer and analyzer
EP4348225A1 (en) Large spot size spectrometer
FR3104718A1 (en) Device and method for detecting particles and method of manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20071204

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SEMPRIMOSCHNIG, CHRISTOPH

Inventor name: VAN EESBEEK, MARC, R., J.

Inventor name: HELTZEL, STAN

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20100806

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150106