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DISPOSITIF D'IRRADI~TION DOU~LE FACE
D'UN PRODUIT
L'invention concerne les dispositifs qui permettent
d'irradier les deux faces d'un produit au moyen dlun
accelérateur de particules chargées.
Pour obtenir une meilleure conservation des produits
alimentaires sur une longue durée, il est connu de les
soumettre à un rayonnement ionisant. A cet effet, les
produits alimentaires sont déplacés devant une source de
rayonnement dont les particules viennent frapper lesdits
produi~s alimentaires sur un côté. Un tel traitement sur
une seule face des produits n'est ~as suffisant lorsque
les produits sont présentés sous forme de paquets plus
ou moins epais. Un traitement double face peut être
réalisé par deux passages successifs des paquets après
leur retournement. ~n tel retournement n'est pas
possible lorsque les produits sont en vrac ou sous forme
liquide; aussi~ on utilise dans ce cas deux sources de
rayonnements disposés de part et d'autre du dispositif
de défile~ent des produits de manière a irradier
simultanément les deux faces des produits.
Pour une irradiation double face, la demanderesse a
décrit dans le brevet français 2396392 un dispositif
d'irradiation biface d'une cible ayant deux faces
opposees qui comprend un accélérateur de particules
chargées, par exemple des électrons, associé à un
genérateur hyperfrequence de maniere à fournir des
impulsions haute fréquence de particules chargées. Le
faisceau de particules chargées est applique à une
chambre de balayage en forme de cornet où il est soumis
à son entrée à un champ magnétique va~iable pour obtenir
une deviation du faisceau d'un angle de part et d'autre
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de l'axe de symetrie du~cornet. Dans la partie large du
cornet est pratiquée une ouverture qui couvre, d'un côté
de l'axe de symétrie, la moitié de l'ouverture du cornet
et qui est munie de deux fenêtres transparentes au
faisceau entre lesquelles est déplacé le produit à
irradier. Au-delà de cette ouverture, le faisceau est
soumis à un champ magnétique continu qui réalise un
retournement de 180- du faisceau lorsqu'il balaye
l'autre moitié du cornet par rapport à l'ouverture. Par
cet arrangement, le faisceau irradie l'une des faces du
produit lorsqu'il balaye la partie du cornet comportant
l'ouverture et l'autre face lorsqu'il balaye l'autre
partie par suite du retournement du faisceau.
Le dispositif décrit dans le brevet précité presente les
inconvénients suivants. Il est d'un encombrement en
hauteur très important car l'accélérateur produisant les
électrons et les dispositifs de balayage et de déviation
magnétique sont superposés en hauteur.
Un deuxième inconvénient est qu'il ne permet pas un
contrôle de l'énergie du flux des électrons délivrés par
l'accélérateur et il en résulte un manque d'uniformité
du traitement ionisant.
Un troisième inconvénient est que le Plux d'électrons
frappant la face supérieure du produit a ioniser est
divergent et, de ce fait, une part importante de
l'energie disponible n'est pas utilisee.
Un quatrième inconvénient est que 1'intensité
d'ionisation de la partie du produit à proximité de
l'axe n'est pas contrôlable.
Le but de la présente invention est donc de réaliser un
dispositif d'irradiation double face d'un produit qui ne
présente pas les inconvénients précités.
L'invention se rapporte à un dispositi~ d'irradiation
double face d'un produit qui comporte un accélérateur de
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particules chargées associé à un modulateur de maniere à
émettre un faisceau de particules chargées sous forme
d'impulsions, une chambre de balayage étanche sous vide
en forme de cornet, ladite chambre présentant à
l'extrémité la plus large une ouverture occupant une
moitié du cornet et munie de deux fenêtres transparentes
au faisceau, ladite ouverture servant au passage du
produit à irradier, caractérisé en ce qu'il comprend :
- des moyens magnétiques de balayage associés à la
chambre de balayage pour dévier angulairement de part
et d'autre d'un axe le faisceau de particules pendant
la durée de l'impulsion du faisceau
- des premiers moyèns magnétiques de déviation associés
à la chambre de balayage pour transformer le balayage
angulaire divergent en un balayage parallèle, et
- des deuxiemes moyens magnétiques de déviation associes
à la chambre de balayage pour obtenir une déviation de
180 du faisceau de balayage parallèle correspondant à
la partie de la chambre de balayage ne comportant pas
l'ouverture.
L'invention sera mieux comprise ~ l'aide de la
description suivante d'un exemple particulier de
réalisation, ladite description étant faite en relation
avec les dessins joints dans lesquels :
- la figure 1 est une vue perspective cavalière du
dispositif d'irradiation double face d'un produit
selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma d'un dispositif de commande
du courant de l'aimant qui réalise le balayage du
faisceau de particules chargées,
- la figure 3 est un diagramme de courant permettant de
comprendre la maniere dont on commande le courant de
l'aimant de balayage,
- les figures 4a et 4b sont des diagrammes montrant la
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synchronisation entre les signaux de balayage et les
impulsions de particules.
En référence avec la figure 1, un dispositif
d'irradiation 10 double face d'un produit 22 selon
l'invention comprend un accélérateur de particules 11
qui fournit un faisceau de particules chargées, une
chambre de balayage 12 sous vide pour recevoir le
faisceau de particules chargées et un systeme a aimants
13 à 20 qui réalise différentes modifications angulaires
dudit faisceau de particules a l'intérieur de la chambre
de balayage 12.
L'accélérateur de particules est par exemple un
accélérateur d'électrons qui émet des impulsions d'une
durée de dix microsecondes et d'une puissance de dix Mev
par exemple.
La chambre de balayage 12 a la forme générale d'un
cornet dont la partie étroite constituant l'entrée du
faisceau est disposée à la sortie de l'accélérateur 11.
Le système à aimants comprend une lentille magnétique de
focalisation 13, du type lentille de Glazer, qui est
destinée à rendre con~ergent le faisceau d'électrons qui
est divergent a la sortie de l'accélérateur. Cette
lentille 13 est suivie d'aimants de centrage 14 qui
servent à ajuster la direction du faisceau d'électrons
sur l'entrée d'un aimant 15 matérialisée par une fente
8. Cet aimant 15 a deux fonctions, l'une de devier la
direction du faisceau pour lui donner une direction
verticale et l'autre de focaliser le faisceau
d'électrons dans le plan axial afin d'obtenir un
faisceau radialement plus étroit. En sortie de cet
aimant 15, se trouve une fente de définition d'énergie
9. Ne peuvent passer dans cette fente 9 que les
électrons dont l'énergie correspond au champ magnétique
produit par l'aimant 15. Ceci permet le contrôle de
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l'énergie des electrons délivrés.
Le faisceau d'électrons est dirigé vers un aimant de
balayage 17 par l'intermédiaire d'aimants de correction
16, ces derniers servant à ajuster de manière précise la
direction du faisceau ~ers l'entrée de l'aimant 17.
L'aimant de balayage 17 sert à dévier la direction du
faisceau d'un certain angle déterminé, par exemple 20 a
25 environ, pendant la durée de l'impulsion de dix
microsecondes. Selon le sens du balayage, le faisceau
est dirigé vers un aimant 18 ou un aimant 19 qui chacun
a pour effet de transformer le faisceau rendu divergent
par le balayage en un faisceau parallèle.
Enfin, un aimant de déviation 20 a pour effet de dévier
d'un angle de 180 le faisceau parallèle sortant de
l'aimant 18 de manière à obtenir son retournement
complet.
Les produits à irradier 22 sont déplacés à l'aide d'un
convoyeur 27 transparent au faisceau d'électrons. Ce
convoyeur est disposé entre l'aimant 20 et l'aimant 19
dans une direction perpendiculaire au plan de la figure
1. Comme le déplacement des produits est dans l'air
alors que les différents trajets du faisceau d'électrons
sont réalisés dans la chambre de balayage 12 sous vide,
cette dernière comporte une encoche 24 qui est pratiquée
entre les aimants 19 et 20 et cette encoche sert de
passage aux produits pour y être irradies. A l'endroit
de cette encoche 24, l'enceinte 23 de la chambre de
balayage 12 présente une fenêtre supérieure 25 et une
fenêtre inférieure 26, toutes deux transparentes au
faisceau d'électrons alors que le reste de la chambre de
balayage est opaque audit faisceau.
Sur la figure 1, les différents aimants 13, 14, 15, 16,
17, 18, 19 et 20 ont été représentés de manière très
schematique en ne montrant principalement que leurs
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pièces polaires opposees. On a aussi ajoute parfois les
enroulements tels que 28 sous une forme très
schématisée. Tous ces aimants, à l'exception de l'aimant
17, sont alimentés en courant continu et génèrent un
champ magnétique constant entre leurs pièces polaires
opposées; les valeurs de ces courants sont ajustées lors
des réglages de maniere a obtenir les déviations
souhaitées pour le faisceau d'électrons.
Seule la bobine 28 de l'aimant 17 est alimentée par un
courant variable au cours du temps de manière à obtenir
le balayage du faisceau d'électrons pendant la duree de
l'impulsion.
La figure 2 est un schéma de principe d'un circuit de
commande du courant dans la bobine 28. Il comprend une
source d'alimentation en courant continu 29, un
condensateur 30 de capacité C en parallèle sur la source
29, un interrupteur 31 en série avec la bobine 28
d'inductance L et de résistance R. Le commutateur 31 est
commandé par un circuit de synchronisation 32 qui
commande également un modulateur 33 de l'accélérateur 11
Le circuit comportant le condensateur 30 et la bobine 28
est un circuit résonnant tel que le courant qui y
circule est de la forme :
R
VO _ t
(t) = e 2L sinw ot
Lwo
lorsque l'interrupteur 31 est fermée, le condensateur 30
ayant été préalablement chargé a la tension VO de la
source d'alimentation 29.
Dans cette formule ~ o = et R est << 2 ~/C
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Le diagramrne de la figure 3 represente I(t); c'est une
sinusoïde dont la période a été choisie égale à
quatre-vingts microsecondes de manière à définir quatre
zones A, B, c et D sensiblement linéaires de durée dix
S microsecondes chacune, la durée de l'impulsion du
faisceau d'électrons. C'est par le choix de l'une de ces
zones A, B, C ou D que l'on dévie le faisceau
d'électrons de part et d'autre de l'axe vertical et de
la droite vers la gauche ou inversement. Plus
précisément, comme le déclenchement de la sinusoïde de
la figure 3 est détermine par la fermeture de
l'interrupteur 31, cet instant de fermeture détermine
l'instant de déclenchement ultérieur des impulsions du
faisceau de manière que lesdites impulsions colncident
avec les zones A, B, C ou D selon le type de balayage
choisi.
En outre, afin d'éviter d'avoir un faisceau sur l'axe,
les impulsions du faisceau commencent avec un certain
retard ~ apres le passage de la sinusoïde à l'amplitude
nulle ou terminent un certain temps e avant ledit
passage. Autrement dit, le champ magnétique n'~st jamais
nul en présence du faisceau d'électrons.
Les diagramn~es des figures 4a et 4b montrent le
synchronisme entre les impulsions du faisceau (figure
4b) et les zones A, B, C ou D des sinusoïdes (figure
4a).
Si l'on prend comme convention qu'un courant croissant
positif dévie le faisceau de la gauche vers la droite,
alors la partie I de la figure 4 correspond à une
déviation du faisceau de llaxe vers la droite, soit un
balayage du produit 22 par la fenêtre inferieure 26; la
partie II correspond à une déviation du faisceau de
l'axe vers la yauche, soit un balayage du produit 22 par
la fenêtre supérieure 25; la partie III correspond à une
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déviation du faisceau de la droite vers l'axe, soit un
balayage du produit 22 par la fenêtre inférieure 26;
enfin la partie IV correspond a une déviation du
faisceau de gauche vers l'axe, soit un balayage du
S produit 22 par la fenêtre supérieure 25.
Le dispositif d'irradiation qui vient d'être décrit
présente les avantages suivants.
D'abord, on obtient une irradiation des deux faces d'un
produit, ce qui permet a puissance égale d'augmenter
l'épaisseur du produit.
Ensuite, l'irradiation est effectuée par un balayage, ce
qui permet d'ioniser une surface relativement importante
du produit pendant une seule impulsion tout en utilisant
un faisceau étroit.
S'agissant d'un balayage, l'énergie du faisceau est
répart e sur une plus grande surface des fenêtres et il
en résulte un échauffement ponctuel dû aux pertes plus
faible.
Chaque face du produit est balayée successivement dans
les deux sens et il en résulte une meilleure homogénéité
de la dose reçue par le produit compte tenu de la
répartition de l'intensité du faisceau pendant la durée
de l'impulsion. Cette homogénéité de la dose reçue est
encore améliorée par la combinaison de 1'aimant de
2S déviation 15 et de la fente de définition d'énergie 9,
ce qui permet d'éliminer les électrons qui n'ont pas
l'énergie correspondant au champ magnétique de l'aimant
15.
En faisant en sorte que le faisceau soit toujours décalé
par rapport à l'axe, ceci dégage un espace au centre
sans rayonnement pour placer les guides du convoyeur 27.
En outre, ceci permet de contrôler l'intensité
d'ionisation sur le bord intérieur du produit 22.
L'invention a été décrite dans son application à
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l'irradiation d'un produit par un flux d'électrons;
cependant, elle est applicable a tout systeme
d'irradiation à partir d'une source impulsionnelle de
particules chargées, particules qui peuvent être déviées
par un champ magnétique.
On peut aussi transformer ces particules chargées en un
autre type de particules, par exemple électrons en
photons, en utilisant des cibles a proximité de chaque
fenêtre 25 et 26 qui transforment le flux d'électrons en
flux de photons par exemple.
Afin de mieux irradier les bords du produit 22, il est
possible de modifier le champ magnétique au niveau des
aimants 19 et 20 a proximité des fenetres 26 et 25 de
manière a concentrer le faisceau sur les bords du
produit.
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