Brevet FR2488729A1 — publié le 19820219

La présente invention concerne les techniques d'accélération de particules et a notamment pour objet une chambre à vide pour accélérateur de particules chargées. La chambre à vide est un élément constitutif des. accélérateurs industriels de particules chargées, utilisés par exemple pour le traitement chimique de matériaux par irradiation, et sert à émettre vers l'atmosphère le faisceau de particules chargées formé par l'accélérateur. L'extraction du faisceau s'effectue à travers une fenêtre de sortie, constituée d'une feuille métallique mince fermant la chambre à vide et séparant de la pression atmosphérique l'espace vidé de 1'accélateur. On connaît une chambre à vide (voir, par exemple, le brevet USA No 3778655 publié en 1973) dans laquelle une feuille métallique est fixée, par des vis disposées suivant la périphérie de la feuille, entre la bride de la chambre à vide et une bride de serrage. Le remplacement de la feuille dans une telle chambre à vide au cours de son exploitation est une opération complexe entraînant une grande perte de temps, du fait que la mise en place de la feuille.s'effectue en même temps que la fixation de la bride de serrage, et de plus, que le montage de l'ensemble-se fait dans un espace restreint, limité par les conduites du a système de refroidissement de la chambre par eau, ainsi que par le transporteur véhiculant les objets à irradier. En outre, du fait des conditions incommodes dans lesquelles s'effectue le remplacement de la feuille, le joint entre cette dernière et la chambre à vide peut s'avérer insuffisamment étanche au vidé. On a retenu comme prototype de la présente invention la chambre à vide pour accélérateur de particules chargées décrite dans la thèse de G.S. Krainov "Accélérateur d'électrons pour applications pratiques N1 (Construction et calcul)", Novosibirsk, 1975. Cette chambre à vide comporte une fenêtre de sortie, à travers laquelle les particules chargées passent de ladite chambre à l'atmosphère et qui se présente sous forme d'un cadre entourant une feuille, et une bride à laquelle on fixe ledit cadre. Le cadre est composé de deux brides assemblées par vis, entre lesquelles ladite feuille est disposée d'une manière étanche au vide. Le cadre est assemblé à la bride de la chambre à vide par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, à l'aide de vis disposées suivant la périphérie de la fenêtre de sortie, de la même manière que dans la chambre à vide décrite précédemment. Dans cette chambre à vide, le remplacement de la feuille de-la fenêtre de sortie s'effectue par remplacement du cadre; le montage et le contrôle de l'étanchéité du joint entre la feuille et le cadre s'effectuent préalablement, à un poste de travail spécial et non au voisinage immédiat de l'accélérateur, -ce qui représente évidemment une opération bien plus aisée que l'opération de fixation de la feuille dans la chambre à vide selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3778655, et assure une meilleure étanchéité au vide de l'assemblage de la feuille à la chambre à vide. Cependant, le remplacement du cadre de la chambre à vide choisie en tant que prototype de la présente invention reste une opération exigeant beaucoup de travail, du fait qu'il faut dévisser complètement toutes les vis fixant le cadre à la bride et ensuite les visser à nouveau. Or le nombre de ces vis, pour une longueur de la fenêtre de sortie de 1 mètre, est de 30 à 50. De plus, pour assurer un joint étanche au vide entre la feuille et la chambre à vide, il faut que le cadre soit assez massif, ce qui, comme précédemment, rend difficile son montage sur la chambre à vide dans un espace limité. En outre, la construction d'une telle chambre à vide est assez compliquée, du fait de l'introduction d'un deuxième joint d'étanchéité et d'un deuxième groupe de vis. L'invention a donc pour but de réaliser une chambre à vide pour accélérateur de particules chargées, dans laquelle la fenêtre de sortie serait montée sur la bride de façon à diminuer le temps nécessaire au remplacement de la feuille. Ce problème est résolu du fait que la chambre à -vide pour accélérateur de particules chargées, du type comportant une fenêtre de sortie des particules chargées à l'atmosphère, constituées d'au moins une feuille fixée dans un cadre, ainsi qu'une bride sur laquelle est montée ladite fenêtre de sortie, est caractérisée, selon l'invention, en ce qu'elle est pourvue de rainures de guidage disposées le long du grand côté de ladite fenêtre de sortie, ledit cadre étant introduit dans ces rainures. Le remplacement de la feuille dans la chambre à vide construite conformément à l'invention est une opération exigeant moins de travail que dans le cas de la chambre à vide choisie comme prototype de l'invention, du fait que le cadre pourvu de la feuille est disposé dans lesdites rainures de guidage et que son enlèvement s'effectue en la retirant simplement desdites rainures. C'est pourquoi le cadre peut être réalisé sans orifices affectant sa rigidité pour le passage des vis servant à la serrer contre la bride, et peut par conséquent être moins massif. De plus, pour retirer le cadre-des brides, on n'a pas besoin de dévisser complètement les vis le serrant contre la bride, il suffit de les relâcher jusqu'à ce que le cadre puisse se déplacer librement dans les. rainures de guidage, ce qui réduit le temps nécessaire au remplacement du cadres Selon une variante de réalisation de l'invention, les rainures de guidage sont usinées sur la partie intérieure de la bride, cette dernière ayant des fentes débouchantes le long du petit côté de la fenêtre de sortie pour faire entrer le cadre dans les rainures de guidage et pour le retirer desdites rainures. Si la fenêtre de sortie de la chambre à vide comporte deux feuilles entre lesquelles est formé un canal de refroidissement par gaz, ladite chambre à vide peut comprendre en outre deux barres disposées suivant les grands côtés de la fenêtre de sortie et adjacentes à la bride, les rainures de guidage étant ménagées dans ces barres et le cadre étant muni de saillies s'engageant dans ces rainures de guidage, ainsi qu'une bride de pression assemblée à la bride mentionnée en premier à l'aide de-vis de serrage passant à travers des orifices réalisés dans les barres et munie de butées sollicitées par des ressorts, prenant appui sur les barres et assurant, quand les vis de serrage sont relâchées, la présence d'un jeu entre la bride de pression et la feuille la plus proche de celle-ci pour l'introduction du cadre dans les rainures de guidage et pour son extraction de celles-ci. Une telle construction exclut tout endommagement de la feuille inférieure, c'est-à-dire la feuille qui fait face à l'objet à irradier, pendant la mise en place du cadre dans la chambre à vide. Il est raisonnable que la chambre à vide comprenne en outre au moins une plaque mobile montée sur des goujons de guidage fixés à l'un des petits côtés latéraux du cadre avec possibilité de déplacement par rapport audit cadre, l'une des extrémités de la feuille étant fixée à l'autre petit côté latéral du cadre et l'extrémité opposée de la feuille étant fixée à ladite plaque mobile, ainsi que des vis de tension vissées dans la plaque mobile et appuyant par leur bouts contre le cadre pour déplacer ladite plaque par rapport au cadre afin de régler la tension de la feuille sur le cadre. Le réglage de la tension de la feuille sur le cadre permet d'éviter l'apparition de rides sur la feuille lors du vidage de la chambre à vide et, donc, de diminuer la concentration des contraintes mécaniques sur la feuille et sa surchauffe locale. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel: - la figure 1 représente un mode de réalisation de la chambre à vide pour accélérateur de particules chargées, selon l'invention (en coupe longitudinale suivant le petit côté de la fenêtre de sortie); - la figure 2 est une vue, à échelle réduite, de la figure 1 suivant la flèche A; - la figure 3 représente un autre mode de réalisation de la chambre à vide pour accélérateur de particules chargées, selon l'invention (en coupe londitudinale suivant le petit côté de la fenêtre de sortie); - la figure 4 représente l'ensemble cadre-feuille pour la chambre à vide représentée sur la figure 1. La chambre à vide pour accélérateur de particules chargées est un tube métallique évasé, allant en s'élargissant au fur et à mesure qu'on s'éloigne du tube accélérateur (non représenté), et comprend une fenêtre de sortie des particules chargées à l'atmosphère, fenêtre composée d'une feuille 1 (figure 1), d'un cadre 2 sur lequel est tendue et fixée ladite feuille 1, et une bride 3 disposée à celle des extrémités de la chambre à vide qui est la plus éloignée du tube accélérateur, et destinée au montage de la fenêtre de sortie sur la chambre à vide. Selon l'invention, le cadre 2 est introduit dans les rainures de guidage 4 usinées suivant les grands côtés de la fenêtre de sortie, par exemple sur la surface intérieure de la bride, la partie droite de la figure 1 étant dessinée sans cadre 2 ni feuille 1. L'assemblage étanche au vide de la feuille 1 à la chambre est obtenue grâce à une garniture d'étanchéité logée dans une gorge ménagée dans la bride 3 suivant le périmètre de la feuille 1. L'ensemble cadre 2-feuille 1 est pressé contre la bride 3 à l'aide de vis de butée 6 disposées dans la partie inférieure de la bride 3 autour de la feuille 1. Pour introduire le cadre 2 dans les rainures de guidage 4 et le retirer de celles-ci, par exemple pour remplacer la feuille 1, la bride 3 présente des fentes débouchantes 7 (figure 2) sur ses petits côtés, c'est- à-dire le long du petit côté de la fenêtre de sortie. La figure 3 représente un autre mode de réalisation de la chambre à vide proposée, dans laquelle la fenêtre -de sortie comporte, outre la feuille supérieure 1 fixée sur celle des surfaces du cadre 2 qui est orientée vers l'enceinte sous vide de l'accélérateur, encore une feuille (inférieure) 8 fixée sur la surface du cadre 2 orientée vers l'objet à irradier (non représenté). La feuille inférieure 8 est assemblée hermétiquement au cadre 2 à l'aide d'une garniture d'étanchéité 9 logée dans une gorge ménagée suivant le périmètre du cadre 2. L'espace entre les feuilles 1 et 8 est utilisé pour faire passer de l'air ou un autre gaz de refroidissement desdites feuilles. Pour ne pas compliquer le dessin, les entrées du système de refroidissement par gaz ne sont pas représentées sur la figure 3. Les chambres à vide comportant une fenêtre de sortie à double feuille sont utilisées, par exemple, dans le cas o le refroidissement de la feuille par gaz - du côté de l'objet à irradier serait inadmissible en raison de la destruction qui s'ensuivrait, par le jet de gaz, de la surface à traiter de l'objet, ainsi que lorsque l'irradiation de l'objet doit s'effectuer dans un milieu gazeux ayant une composition chimique déterminée. Selon la variante de réalisation de la chambre à vide représentée sur la figure 3, les rainures de guidage 4 destinées à recevoir le cadre 2 sont ménagées dans les barres 10 appliquées sur la bride 3 et disposées suivant les deux grands côtés de la fenêtre de sortie. Le cadre 2 possède des saillies 11 s'engageant dans les rainures de guidage 4. Outre les éléments cités ci-dessus, la chambre à vide comporte une bride de pression 12 installée sous les barres 10 et reliée à la bride 3 à l'aide de vis de serrage 13 passant par des orifices ménagés dans les barres 10. Dans la bride de pression 12, entre les vis desserrage 13, sont disposées des butées 14 soumises à l'action de ressorts et prenant appui contre les barres 10. A la place des ressorts 15 on peut utiliser des garnitures en matière élastique, en caoutchouc par exemple. Grâce aux butées 14, le cadre 2 ne descend pas jusqu'à la bride de pression 12 lorsque les vis de serrage 13 sont relâchées (sur le dessin, l'ensemble est représenté justement dans cette position), de sorte qu'il existe = entre la feuille 8 et la bride de pression 12 un jeu 16 protégeant la feuille 8 contre tout endommagement dû à son contact avec la bride de pression 12 lors de l'enlèvement ou de la mise en place du cadre 2 dans la chambre à vide. Il est évident qu'en présence- de deux feuilles dans la fenêtre de sortie, l'emploi des barres 10 n'est pas obligatoire. En particulier, on peut utiliser la variante représentée sur les figures 1 et 2, mais avec les saillies 11 (figure 3) sur le cadre 2 et avec la bride de pression 12 (sans butées 14), et sans vis de butée 6 (figure 1). Dans ce cas, la bride de pression 12 descend lorsque les vis de serrage 13 (figure 3) sont desserrées et le cadre 2 reste suspendu dans les rainures de guidage 4 sans que la feuille inférieure 8 touche la surface de la bride de pression 12, si bien qu'on peut facilement faire entrer et retirer le cadre 2, sans crainte de détérioration des feuilles 1 et 8 par suite de leur frottement contre les brides 3 et 12. Cependant, la construction représentée sur la-figure 3 a l'avantage qu'elle peut être réalisée à base des chambres à vide utilisées à l'heure actuelle dans l'industrie et comportant une bride pleine sans rainures, et ce, sans changer-la configuration de cette bride, mais en utilisant simplement, dans une telle chambre, des barres 10 et une bride de pression 12. La figure 4 représente la fixation de la feuille 1 sur le cadre 2 conformément à l'invention. Dans celle des surfaces latérales du cadre 2 qui correspond au petit côté de la fenêtre de sortie, sont vissés (ou fixés -par tout autre moyen) des goujons de guidage 17 disposés parallèlement au plan du cadre 2. Une plaque mobile 18 est librement montée sur ces goujons de guidage. Une extrémité de la feuille 1 est fixée à l'autre surface latérale du cadre 2 à l'aide d'une plaque de pression 19 et de vis 20. L'autre extrémité de la feuille 1 est fixée à la surface latérale de la plaque mobile 18 à l'aide d'une plaque de pression 19 analogue et de vis analogues, non représentées dans la partie droite de la figure 4. Des-vis de tension 21 vissées dans la plaque mobile 18 prennent appui par leurs bouts contre la face latérale du cadre 2. En vissant et en dévissant les vis de tension 21, on assure le déplacement de la plaque mobile 18 par rapport au cadre 2, grâce à quoi on peut effectuer le réglage de la tension de la feuille 1 sur le cadre 2. Bien que le cadre 2 représenté sur la figure 4 ne comporte qu'une feuille 1, il est évident que cette construction peut être également utilisée avec deux feuilles disposées selon la figure 3. Dans ce cas, deux plaques mobiles 18 seront assemblées au cadre 2, en étant disposées suivant les deux petits côtés du cadre 2, une feuille étant fixée à l'une des plaques mobile 18, et l'autre feuille, à la deuxième plaque. Le remplacement de la feuille dans la chambre à vide représentée sur la figure 1 consiste à desserrer les vis de butée 6, à retirer le cadre 2 à travers la fente 7 (figure 2) et à monter à sa place un nouveau cadre avec une feuille. Ensuite on serre les vis de butée 6 jusqu'à ce que le cadre 2 soit étroitement pressé contre la partie supérieure de la bride 3, en formant ainsi avec la chambre, à l'aide de la garniture , un assemblage étanche au vide. Pour remplacer le cadre 2 dans la construction de la chambre à vide représentée sur la figure 3, il faut desserrer les vis de serrage 13, de façon que les barres 10 descendant avec le cadre 2 viennent en appui sur les butées 14, et qu'il se forme des jeux 16 entre les feuilles 1, 8 et les brides 3, 12. Après la déconnexion des raccords (non représentés) du système de refroidissement par gaz, on retire le cadre 2 des barres 10 et on le remplace par un autre. Les jeux 16 permettent de supprimer le contact mécanique entre les feuilles 1,8 et les brides 3, 12, aussi bien pendant l'enlèvement du vieux cadre avec la feuille que lors de la mise en place d'un nouveau cadre. En serrant les vis de serrage 13, le nouveau cadre 2 se trouve isolé d'une manière étanche au vide par rapport à la chambre grâce à la garniture 5, et étanche au gaz par rapport au système de refroidissement, grâce à la garniture 9. On n'a pas nécessairement besoin de disposer une garniture sous la feuille supérieure 1 dans le cadre 2, du fait que l'étanchéité à cet endroit est , assurée par la feuille 1 elle-même, par suite de la concentration de la pression de la garniture 5 sur la feuille 1. Ainsi, le remplacement de la feuille dans les deux constructions considérées de la chambre à vide proposée s'effectue assez simplement, du fait que,pour enlever le cadre 2, on n'a pas besoin de dévisser à fond les vis 6 (figure 1) ou les vis 13 (figure 2), il suffit seulement de les desserrer jusqu'à ce que le cadre 2 coulisse librement dans les rainures de guidage 4. La fixation de la feuille 1 (figure 4) sur le cadre 2 s'effectue de la façon suivante. On installe une plaque mobile 18 sur les goujons de guidage 17 vissés dans le cadre 2. Sur la surface du cadre 2 est disposée la feuille 1 dans laquelle sont préalablement ménagés des orifices pour le passage des vis 20, 21 et aes goujons de guidage 17. On plie à angle droit les bords de la feuille 1 sur le cadre 2 et la plaque mobile 18 et on les serre au moyen des plaques 19 et des vis -20. Ensuite on visse les vis de tension 21 dans la plaque mobile 18 et on règle la tension nécessaire de la feuille 1 en déplaçant la plaque 18 par rapport au cadre 2. Du fait que le montage de la feuille 1 sur le cadre 2 n'est pas effectué quand il devient nécessaire de remplacer la feuille dans la chambre, mais à l'avance, les opérations indiquées ci-dessus n'augmentent pas la durée du remplacement de la feuille dans la chambre et, par conséquent, ne prolongent pas le temps mort de l'installation dans lequel est utilisé l'accélérateur. L'invention peut être largement applique à des accélérateurs de types très variés, aussi bien industriels, utilisés par exemple dans des installations de traitement chimique de substances par irradiation, que ceux employés en laboratoire, destinés aux travaux de recherche dans le domaine de la technologie chimique-radiative, Les 2488729. chambres à vide de construction proposée sont plus faciles à entretenir et, en outre, la diminution du temps nécessaire au remplacement de la feuille augmente le rendement de l'installation chimique à radiation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux mode de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS S 1. Chambre à vide pour accélérateur de particules chargées, comportant une fenêtre de sortie des particules chargées à l'atmosphère, composée d'au moins une feuille fixée dans un cadre, ainsi qu'une bride sur laquelle est montée ladite fenêtre de sortie, caractérisée en ce qu'elle possède des rainures de guidage réalisées le long du grand côté de la fenêtre de sortie, ledit cadre étant introduit dans lesdites rainures. 2. Chambre à vide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les rainures de guidage sont usinées sur la partie intérieure de la bride, cette dernière étant pourvue, le long du petit côté de la fenêtre de sortie, de fentes débouchantes pour engager le cadre dans les rainures de guidage ou pour l'en retirer. 3. Chambre à vide selon la revendication 1, du type dont la fenêtre comporte deux feuilles, entre lesquelles est formé un canal de refroidissement par gaz, caractérisée en ce quLIle comprend en outre deux barres disposées suivant les grands côtés de la fenêtre de sortie et appliquées sur la bride, lesdites rainures de guidage étant usinées dans ces barres et le cadre étant muni de saillies s'engageant dans ces rainures de guidage, ainsi qu'une bride de pression reliée à la bride citée en premier par des vis de serrage passant à travers des orifices ménagés dans les barres, et munies de butées sollicitées par des ressorts, lesdites butées prenant appui contre les barres et assurant, lorsque les vis de serrage sont relâchées, un jeu entre la bride de pression et la feuille voisine la plus proche de celle-ci pour faire entrer le cadre dans les rainures de guidage ou pour l'en retirer. 4. Chambre à vide selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins -2488729 une plaque montée sur des goujons de guidage fixés à l'un des petits côtés latéraux du cadre, et mobile par rapport audit cadre, l'une des extrémités de ladite feuille étant fixée à l'autre petit côté latéral du cadre, et son extrémité opposée, à la plaque mobile, ainsi que des vis de tension vissées dans la plaque mobile et prenant appui par leur bout contre le cadre pour déplacer ladite plaque mobile par rapport audit cadre afin de régler la tension de la feuille sur le cadre.