Brevet FR2201523A1 — publié le 19740426

Il est gdnéralement souhaitable, lorsqu'il s'agit d'irradier une surface par un faisceau de particules, d'utiliser un faisceau dont la direction, au point d'impact, soit normale à cette surface. Le dispositif d'irradiation, objet de l'invention, assure cet avantage à toutes surfaces à irradier dont la section droite est formée, au moins partiellement, par une courbe admettant un centre de courbure. Suivant l'invention, un dispositif d'irradiation sous incidence normale, par un faisceau de particules chargées, d'une surface engendrée par le déplacement d'un cercle ou portion de cercle, ledit dispositif comprenant une source de particules associée à des moyens tels que les trajectoires de ces particules, sensiblement contenues dans un plan P, divergent à partir d'un point Ao de ce plan, caractérisé en ce qu'il comporte un système de déviation magnétique, sgmatique, déviant le faisceau dans le plan P, de telle sorte que les trajectoires émergeant de ce système convergent toutes en un point A1, centre de courbure de la courbe intersection de ladite surface et du plan P. L'invention sera mieux comprise et d'autres caraciFistiques apparattront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels La figure 1 représente une surface courbe U irradiée de façon classique par un faisceau de balayage La figure 2 représente schématiquement un dispositif d'irradiation suivant l'invention La figure 3 montre,en perspective,une paire d'électro-aimants munis de leurs pièces polaires, conforme au dispositif représenté en figure 2 La figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un dispositif d'irradiation suivant l'invention La figure 5 montre, en coupe, la réalisation d'un dispositif d'irradiation tel que représenté schématiquement sur la figure 4, la cible ayant la forme d'un tore. La figure I représente un dispositif classique d'irradiation, permettant d'irradier, dans un plan P, au moyen d'un faisceau de particules F, une portion de surface délimitée par une courbe convexe U (un arc de cercle sur la figure 1). le faisceau F est soumis à des moyens de balayage angulaire lui permettant de venir frapper la courbe U entre les points UI et U2 correspondant aux points de tangence des trajectoires marginales T1 et T2 du faisceau F avec la courbe U. La trajectoire moyenne T0 frappe normalement la courbe U de la surface à irradier tandis que les autres trajectoires font un angle plus ou moins important, aux points d'impact, avec les normales à cette surface, ce qui a pour consdquence une irradiation nhomogène de la surface traitée. Le dispositif suivant l'invention, montré schématiquement en figure 2, ne présente pas cet inconvénient. il permet d'irradier normalement, dans un plan P, la section droite G d'une surface obtenue soit par la translation de cette section droite G perpendiculairement au plan P, soit par une rotation, l'axe de rotation étant contenu dans ce plan P, cette section droite G étant limitée au moins partiellement par une courbe K admettant un centre de courbure A1. Le dispositi9, représenté partiellement en figure 2, comporte un déviateur angulaire Do d'un type classique, permettant de dévier, de part et d'autre de sa trajectoire moyenne To, un faisceau F de particules chargées, issu dtune source non représentée sur la figure. Cette déviation a'effectue dans le plan P sensiblement autour d'un point A0 A une distance d de ce point Ao est placé un déviateur magnétique D comprenant deux électro-aimants munis chacun de deux pièces polaires planes identiques, ces pièces polaires étant symétriques deux à deux par rapport à deux plans orthogonaux dont la droite dtintersection Z1Z2 coïncide avec la trajectoire moyenne T0 du faisceau F comme le montre la figure 3. Un de ces plans de symétrie, parallèle a'plans des pièces polaires 1, 2, 3 et 4 est confondu avec le plan P dans lequel s'effectue le balayage du faisceau F.Les pièces polaires 2 et 4, respectivement symétriques des pièces polaires 1 et 3 par rapport au plan P, ne sont pas visibles sur la figure 2, mais sur la vue en perspective de la figure 3. Chacune des pièces polaires, comme le montre la figure 2, comporte une face d'entrée E et une face de sortie S, La face d'entrée E a la forme d'un arc de cercle de rayon RE = e, son centre de courbure coïncidant sensiblement avec le point Ao défini plus haut. La face de sortie S a une forme curviligne qui dépend de la nature et de la vitesse des particules et du champ ma gnétique H créé dans les pièces polaires. Cette face de sortie S est le lieu des points définis comme suit. Pour simplifier le raisonnement, on supposera que les plans des pièces polaires sont sensiblement confondus avec le plan P. En fait, elles sont disposées de part et d'autre de ce plan. si AI est le centre de courbure de la courbe K délimitant la section droite, dans le plan P (plan de la figure), de la surface à irradier, toutes les trajectoires T0, T1, T2, T3 convergeront, aprbs leur passage dans le déviateur magnétique D, au point AI Si la face de sortie S est le lieu des points s1, s2, 53 dtintersec- tion des trajectoires déviées Ti(D), T2(D), T3(D), dans ce dévia teur D, avec les cercles de diamètres respectifs C1A1, C2A1, C3A1, C1 C2, C3 étant les centres de courbure des trajectoires déviées T1(), 2(D), T3(D). Cependant, un tel dispositif ne peut qu'irradier une surface suivant un arc de cercle inférieur à 1800. Si l'on désire irradier une surface suivant un arc supérieur à 1800, dans le plan P, il convient d'utiliser un autre mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. Un tel dispositif est montré schématiquement sur la figure 4. La trajectoire moyenne To du faisceau F est diri gée suivant l'axe Z,Z2 passant par les points Ao et A1. Le dispositif d'irradiation comporte, outre les moyens de balayage du faisceau, un système de déviation magnétique, stigmatique, comprenant deux paires d' électro-aimants, la première paire formant un ddvia- teur D1 et la deuxième paire formant un déviateur D2 du système de déviation. le déviateur D1 est destiné à rendre parallèles à l'axe Z1Z2 les différentes trajectoires obtenues par le balayage angulaire du faisceau F dans le plan P, et le deuxième déviateur D2 permet de faire converger au point A1 les différentes trajectoires parallèles issues du premier déviateur D1, les rayons de courbure rl et r2 des trajectoires dans les déviateurs et et D2 dépendant de la nature et de la vitesse des particules ainsi que de la valeur des champs magnétiques Hî et H2 créés respectivement dans ces déviateurs. les deux électro-aimants du déviateur D1 sont munis chacun de deux pièces polaires identiques comprenant une face d'entrée Eî et une face de sortie S1, cette face d'entrée E1 ayntla forme d'un arc de cercle dont le centre de courbure coSncide avec le point Ao, tandis que la face de sortie Si est un arc de cercle dont le centre de courbure B est situé sur la normale à l'axe Z1Z2 au point Ao, la distance séparant le centre de courbure du point Ao étant égale au rayon r1 des trajectoires dans le déviateur D1, et le rayon de courbure R51 de cette face de sortie S1 étant lié au rayon de courbure 1 de la face d'entrée E1 et au rayon de courbure r1 des trajectoires dans le déviateur D1 par la relation Les faces d'entrée E2 et de sortie S2 des pièces polaires du deuxième déviateur D2 ont aussi la forme d'arcs de cercle dont les rayons de courbure respectifs sont désignés par RE2 et RS2. Le centre de courbure de la face de sortie S2 de chacune des pièces polaires du déviateur D2 cosncide avec le point A1 et le rayon de courbure R52 est choisi sensiblement supérieur au rayon de courbure de la section droite de la surface à irradier. Les différentes trajectoires Tj, T2, T3 décrivent dans le deuxième déviateur D2 des arcs de cercle dont le rayon de courbure, identique pour toutes les trajectoires, puisque les particules ont toutes la même vitesse, de'pend de la valeur du champ magnétique H2 créé dans le déviateur D2. Le lieu des centres de courbure de ces trajectoires est une circonférence concentrique à la face de sortie S2 du déviateur D2. La face d'entrée de ce déviateur D2 est un arc de eercle dont le centre de courbure est situd sur la perpendiculaire, en A1 à l'axe Z1z2 et à une distance du point A1 égale à r2. le rayon de courbure RE2 de cette face d'entrée E2 est lié au rayon de courbure RS2 de la face de sortie S2 et au rayon de courbure r2 des tra;iectoires dans le déviateur D2, par :: Un tel dispositif d'irradiation peut entre utilisé - pour irradier normalement une surface cylindrique pouvant se déplacer en translation suivant un axe passant par le point A1 et perpendiculaire au plan P balayé par le faisceau - pour irradier une surface torique engendrée par la rotation d'un cercle autour d'un axe contenu dans le plan P et perpendicu- laire à l'axe ZtZ2 ce cercle étant délimité par une courbe E telle que définie précédemment. Le dispositif d'irradiation suivant l'invention peut être, également, avantageusement utilisé dans un générateur de rayons X. Dans ce cas, le faisceau de particules chargées,issu d'un accélérateur, traverse le dispositif d'irradiation avant de venir frapper normalement une cible de forme semi-cylindrique, en tungstène par exemple. Le faisceau de photons émis par la cible converge alors vers le centre de courbure de celle-ci. La cible doit tbe mitée, dans le plan de balayage du faisceau, par une courbe K telle que définie précédemment. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'irradiation sous incidence normale, par un faisceau de particules chargées, d'une surface engendrée par le déplacement d'un cercle ou portion de cercle, ledit dispositif comprenant une source de particules associée à des moyens tels que les trajectoires de ces particules, sensiblement contenues dans un plan P, divergent à partir d'un point Ao de ce plan, caractérisé en ce qu'il comporte un système de déviation magnétique, stigmatique, déviant le faisceau dans le plan P, de telle sorte que les trajectoires émergeant de ce système convergent toutes en un point A1, centre de courbure de la courbe intersection de ladite surface et du plan P. 2. Dispositif d'irradiation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau est un faisceau étroit et en ce que des moyens de balayage angulaire dans le plan P sont associés à ladite source afin de permettre le déplacement angulaire de ce faisceau étroit autour du point A,. 3. Dispositif d'irradiation suivant l'une des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que ledit système de déviation magnétique comporte deux électro-aimants munis chacun de deux pièces polaires identiques entra lesquelles règne un champ magnétique H constant, ces pièces polaires comprenant chacune une face d'entrée E et une face de sortie S ; ladite face d'entrée E ayant la forme d'un arc de cercle dont le centre de courbure coïncide avec ledit point Ao et ladite face de sortie S ayant une forme curviligne qui dépend de la nature et de la vitesse des particules, dudit champ magnétique H et de la distance séparant le point de convergence A1 du point Ao. 4. Dispositif d'irradiation suivant l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que ledit système de déviation magnétique comporte une première paire d'électro-aimants destinés à rendre parallèles les différentes trajectoires obtenues par le balayage angulaire du faisceau dans le plan P et une deuxième paire d'électroaimants permettant de faire converger audit point A1 les différentes trajectoires parallèles issues de ladite première paire d'électro aimants, les rayons de courbure r1 et r2 des trajectoires dans ladite première paire et ladite deuxième paire d'électro-aimants étant déterminés par la nature et la vitesse des particules et la valeur des champs magnétiques H1 et H2 créés respectivement dans ladite première paire et ladite deuxième paire d'électroaimants. 5. Dispositif d'irradiation suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les électro-aimants de ladite première paire sont munis chacun de deux pièces polaires identiques comprenant une face d'entrée E1 et une face de sortie Sr ; en ce que les électro-aimants de ladite deuxième paire sont munis chacun de deux pièces polaircs identiques comprenant une face d'entrée E2 et une face de sortie les faces d'entrée E1 ayant la forme d'un arc dc cercle dont le centre de courbure coincide avec le point Ao, les faces de sortie S1 ayant la forme d'un arc de cercle dont le centre de courbure Bt est situé sur la normale à l'axe passant par les points Ao et A1, et élevée au point Ao ; la distance séparant le centre de courbure 31 et le point Ao étant égale au rayon r1 desdites trajectoires dans les électro-aimants de ladite première paire, et le rayon de courbure 1 de ladite face de sortie Si étant lié au rayon de courbure 1 de la face d'entrée E1 et audit rayon de courbure r. par la relation -les faces d'entrée E2 et les faces de sortie S2 ayant la forme d'arcs de cercle de rayons de courbure respectifs RE2 et RS2, le centre de courbure de ladite face de sortie S2 coincidant avec le point A1, le centre de courbure de ladite face d'entrée E2 étant situé sur la normale à ltaxe Z1 Z2 au point A1 et à une distance dudit point A1 égale au rayon de courbure r2 desdites trajectoires dans les électro-aimants de ladite deuxième paire, le rayon de courbure h 2 de la face d'entrée E2 étant lié au rayon de courbure RS2 de la face de sortie S3 S2 et au rayon de courbure r2 par la relation 6. Générateur de rayons X comprenant un dispositif d'irradiation suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce qu'il est muni d'une cible correspondant à ladite surface à irradier, cette cible ayant la forme d'une portion de manchon cylindrique d'axe perpendiculaire audit plan P et passant par le point A1.