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La présente invention est relative au traitement de matières par irridiation à l'aide de particules à grande énergie, pour changer les propriétés chimiques ou physiques des matières, Les matières traitées peuvent être des corps solides ou des liquides confinés, pour les besoins .u trai- tement, dans des réceptacles appropriés.
Le terme "corps" tel qu'il est utilisé dans la suite du présent mémoire,doit être considéré comme englo- bant, dans les cas appropriés,,les liquides ainsi confinés.
Les particules utilisées sont des particules chargées, de préférence des électrons, avec une énergie de l'ordre de 0,5 MeV et davantage.
Le but de l'invention est d'obtenit une meilleure répartition de l'effet de l'irradiation dans un corps traité.
Pendant le traitement, le corps peut être fixe par rapport à une source de particules ou bien il peut se déplacer, de manière continue, par rapport à la source dans une direction transversale au courant de particules émanant de la source et dirigé sur le corps. Si le corps est un li- quide animé d'un mouvement continu, il circulera dans un conduit approprié, tel qu'un canal ou tuyau.
Le faisceau de particules peut osciller de maniè- re à balayer le ,corps de manière connue, c'est-à-dire que des moyens déflecteurs magnétiques ou électrostatiques simi- laires à ceux normalement associés à un tube à rayons catho- diques peuvent agir sur le faisceau, avant qu'il atteigne le corps, pour lui conférer un mouvement oscillant par rap- port au corps, -cransversalement à ce corps et/ou le 10 nE:; de celui-ci (tout comme le faisceau électronique est animé:
d'un mouvement de balayage dans un tube à rayons cathodiques uti- lisé dans les récepteurs de télévision pour élaborer une
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Conformément à l'invention, le faisceau au une partie du faisceau est soumis à l'action d'un champ magné- tique sensiblement uniforme pendant son passage à travers le corps ou après son passage à travers celui-ci, de façon que le faisceau subisse une déflection pendant qu'il est dans le corps ou de façon qu'une partie du faisceau subisse une déflection telle qu'elle revienne dans le corps après @ avoir à travers ou le long dudit corps.
A cette fin, un champ magnétique sensiblement uniforme et constant est éta- bli transversalement à la direction générale du faisceau et son intensité est telle qu'il amène le faisceau à parcourir un trajet courbe, qui sera généralement circulaire ou en spirale.
Lorsque le corps se meut par rapport au faisceau, le champ peut être transversal à la direction de mouvement du corps ou peut avoir la même direction que celle de ce corps.
Il peut'être montré que, lorsqu'une particule chargée d'énergie E électron-volts et de moment p eVec (numériquement égal à E mesutée en êV) entre dans un champ magnétique perpendiculaire à la particule, celle-ci suit un trajet circulaire de rayon R (cm), selon la relation : p = 300 BR dans laquelle B est l'intensité du champ en oersteds.
.Ainsi, lorsqu'une particule à énergie de 3 MeV entre dans un champ uniforme d'une intensité de 1000 oersteds (sous un vide), elle acquiert une trajectoire circulaire de 10 cm de rayon. Lorsque la particule se meut dans un corps, étant donne que l'énergie et le moment de la. particule dimi- nuent, le rayon diminue et la trajectoire devient une spira- le.
Ainsi, conformément à l'invention, en soumettant
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un corps irradié à un champ magnétique d'intensité et de direction 'appropriées, le transfert maximum d'énergie du faisceau de particules au corps peut être obtenu.
Le corps peut, par exemple, être fixe par rapport à la source et le faisceau peut-être amené à osciller tant transversalement que longitudinalement, de façon que la to- talité du corps soit irradiée. En variante, le corps peut être animé d'un mouvement continu à travers un faisceau fixe ou un faisceau soumis à une oscillation transversale à la direction de mouvement du corps. Dans les deux cas, l'appli- cation à la partie du corps à soumettre à une irradiation d'un champ magnétique tel que le diamètre maximum de la trajectoire en spirale du fisceau de particules soit égal ou inférieur à l'épaisseur du corps, assure une perte mini- mum d'énergie.
Une application importante de la présente inven- tion est l'irradiation de corps, qui se déplacent de manière continue à travers un faisceau de particules et qui ont une dimension, mesurée dans la'direction d'approche des particu- les, oud'autres caractéristiques telles qu'une pénétration suffisante des particules pour provoquer le changement chi- mique ou physique désiré dans la totalité du corps ne puis- se pas être obtenue par un seul passage à travers le fais- ceau. Un exemple particulier d'un tel corps est un câble électrique, dans lequel la pénétration des particules dans tout le corps est entravée par le conducteur.
Grâce à la pré- sente invention, la nécessité de faire tourner le câble au- tour de son axe pendant qu'il passe à travers le faisceau ou la nécessité de faire passer deux fois le câble à travers le faisceau, de façon que lors des passages successifs des c8tés opposés dû câble soient choses au faisceau, est ,évi-
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tée. Conformément au procédé suivant la présente invention, un champ sensiblement uniforme transversal à la direction de mouvement du câble est appliqué à celui-ci ou est prévu du côté du câble opposé à celui où est prévue la source de par- ticules. Dans les deux cas, le champ est transversal à la direction générale de mouvement des particules.
Dans le premier cas, c'est-à-dire dans celui où le faisceau est fixe, le faisceau est dirigé et sa section est réglée de façon que la moitié seulement du faisceau tou- che le câble et la section de cette partie du faisceau est suffisante pour irradier un côté du câble. En l'absence du champ, la moitié du faisceau qui ne touche pas le câble con- tinuerait en ligne droite. Conformément à l'invention, la direction du champ est agencée de façon que la moitié du faisceau ne touchant pas le câble est déviée suivant une trajectoire seniblement semi-circulaire et est dirigée sur le côté du câble opposé à celui que touche la première moi- tié du faisceau. Ainsi, par un seul passage à travers le faisceau, les deux côtés du câble sont irradiés.
Si on sup- pose que les particules sont dirigées vers le câble à partir du dessus, on comprendra que le champ uniforme peut être pré- vu à n'importe quelle distance en dessous du câble, :.lais pour réduire la longueur de la trajectoire de la partie du faisceau qui ne touche pas la surface supérieure du câble, il est avan- tageux de faire en sorte que le câble passe à travers la li- mite du champ magnétique.
L'agenement décrit dans le paragraphe précédent est également appliqué, lorsqu'on fait osciller le faisceau transversalement à la direction du mouvement du câble, mais dans ce cas, en ce qui concerne la section du faisceau, celle ci doit être supposée être la surface totale, dans le plan du
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câble, couverte par le fai@ceu oscillant. La vitesse au mouvement transversal du faisceau sera élevée eu comparaison de la vitesse du mouvement du câble. une autre application de la présente invention pour le traitement de corps allongés de section circulaire, tels que des câbles électriques, consiste à irradier seule- ment la couche extérieure d'un corps passant à travers le faisceau. Dans ce cas, le champ est appliqué dans la direc- tion du mouvement du corps.
Le corps peut par exemple se dé- placer dans des passages ménagés dans les pièces polaires d'aimants utilisés pour engendrer le champ ou à travers des bobines, si des bobines sont utilisées. Dans ce cas, le corps est placé de façon que le faisceau soit dirigé approximative- ment tangentiellement à sa surface et de façon qu'une partie mineure seulement du faisceau (ou le faisceau oscillant) touche le corps. L'intensité du champ est telle que le fais- ceau adopté une trajectoire en spirale, qui amène graduelle- ment une partie de plus ou plus grande du faisceau à pénétrer dans le corps.
L'invention sera décrite davantage et illustrée en référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma montrant une methode de déflection du faisceau, et - la figure 2 est, après coupe partielle, une vue en élévation d'un'appareil pour traiter un câble électrique par le procédé suivant l'invention.
A la figure 1, le corps à traiter est un câble électrique comportant un .conducteur 1 et un isolant thermo- plastique 2 (tous deux représentés en coupe transverdale). Un faisceau parallèle 3 d'électrons à grande énergie sort nar la fenêtre 4 d'un accélérateur d'électrons. La largeur du
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faisceau est égale à deux fois le damètre eu. câble et la câble est déplacé dans le sens de la longueur suivra son axe et transversalement au faisceau, de façon que la moitié de gauche du faisceau touche directenenc la surface supérien- re du câble.
Du côté opposé du câble nar rapport à la source d'électrons sont disposés des poles d'aimant, qui engendrent un champ nagnétioue 5 sensiblement uniforme et constant,per- pendiculaire au faisceau et d'une intensité telle qu'en en- trant dans le champ les électrons sont dévidés de manière à adopter une trajectoire sensiblement circulaire d'un diamètre égal à celui du câble.
Ainsi, les électrons suivant un trajet A au centre du faisceau, qui passent juste à côté du câble, sont déviés selon la tra.jectoire B, tandis que les électrons se trouvant à un bord extérieur C du faisceau. sont déviés se- ion la trajectoire D, de manière à venir juste toucher le surface du câble.
-Les conditions représentées sur le schéma peuvent être considérées comme étant des conditions idéales, dans lesouelles les électrons se déplacent sur des trajectoires exactement parallèles dans toute la section du faisceau et le champ uniforme a une limite absolue dans un plan EF pa- rallèle à l'axe du 2 Sole et perpendiculaire au faisceau. Il va de soi qu'en pratique il est impossible d'obtenir ces con- ditions.
En géneral, le faisceau électronique provient d'un accélérateur et a une section transversale maximum infé- rieure à deux foisle diamètre du câble. Des lors, il est nécessaire de faire osciller (ou "balayer") le faisceau transversalement à la direction de mouvement du cf.ble, de façon qu'il couvre un'? zone d'une largeur égale à deux fois le diamètre au câble dans un plan perpendicalaire à la dirac-
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tion générale du faisceau.
En conséquence, l'angle selon le- quel les'électrons entrent dans le champ varie légèrement depuis un angle droit au centre du.faisceau jusqu'à un angles à la limite du faisceau qui dépend de l'angle de balayage (qui dépend lui-même du diamètre du câble). Il s'ensuit que la trajectoire circulaire suivie dans le champ par les élec- trons (autres que ceux se trouvant au centre du faisceau) est plus longue qu'un demi-cercle. Pour compenser cet effet,il, est nécessaire d'augmenter le rayon de déflection dans le champ, c'est-à-dire de diminuer l'intensité du champ jusqu'à une valeur inférieure à celle nécessaire pour changer la tra- jectoire des électrons en une trajectoire circulaire de rayon égal à celui du câble.
Par ailleurs, étant donné qu'il est, impossible d'engendrer un champ uniforme ayant une limite absolue, les électrons seront déviés dans une faible mesure avant d'entrer dans la partie uniforme du champ et continueront similaire- ment à être déviés après avoir quitté la partie uniforme du champ. Cet effet s'opposera dans une, certaine mesure à l'effet du à la différence entre l'angle d'entrée des électrons et un angle droit. L'effet total produit par ces deux causes peut aisément être obtenu en ajustant l'intensité du champ de l'aimant en service et en augmentant l'angle d'oscillation du faisceau dans une mesure telle que le faisceau couvre une zone ayant une dimension maximum transversale à l'axe du câble légèrement supérieure à deux fois le diamètre du câble.
Un mode préféré de traitement d'un câble muni d'un isolant thermoplastique conformément à l'invention est illus- tré à la figure 2.
A la figure 2, la source d'électrons est un accélé-
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rateur Van de Graff G, comportant un tube accélérateur vertical 7 pourvu de bobines de balayage montées dans une enceinte 8, qui émet un. faisceau d'électrons 9, de manière normale, à travers une mince fenêtre en aluminium.
Le câble électrique a traiter comprend un fil,de .pourvu d'un revêtement en polyéthylène 11 de 1,1 cm de diamètr cuivre 10 de 0,3 cm de diamètre/dans une filière d'extru- dage 12? Le câble est déplacé dans le sens de sa longueur transversalement à travers le faisceau 9 d'une manière simi- laire à celle montrée à la figure 1 pour le câble 1.
Le @énérateur a un débit de faisceau de 250 micro- amp. à 2 MeV, le faisceau ayant un diamètre d'environ 0,6 cm.
Les bobines de balayage sont ajustées de manière à faire os- ciller ce faisceau transversalement à l'axe du câble sur une distance de 3,2 en. Le câble passe au-dessus des pôles 13,14 d'un électroaimant 15, qui présentent des faces d'extrémité de 4 cm2 dt sont ajustés de manière à former un intervalle de 1 cm, le plan bisecteur de l'intervalle étant le plan bis- secteur du faisceau et le plan dans lequel le faisceau oscil- le -
L'électroaimant est de type habituel et est équipé de spires de refroidissement entre les enroulements. Il est excité par un générateur de courant continu.
L'intensité. du champ théoriquement nécessaire pour amener le faisceau électronique à prendre une trajectoire cir oculaire d'un diamètre éal à celui du câble est de l'ordre de @ 8400 oersteds. En pratique, l'intensité du champ est réglée pour compenser les effets susmentionnés.
Four donner au diélectrique en polyéthylène une dose d.' irradiation telle que son point de fusion soit sensi- blement réduit, à cause des liaisons transversales moléculai-
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res, le revêtement, du câble est extrudé à environ 85 cm par minute. Le câble traité est repris sur le tambour 16. irradiée
Lorsque la matière isolante/est sujette à oxydation, il est préférable de créer une zone d'une atmos- phère inerte autour de la partie irradiée, en dirigeant des jets d'un gaz inerte, tel que azote ou anhydride carbonique, sur le corps.