Brevet FR2702327A1 — publié le 19940909

DISPOSITIF DE RECUPERATION D'UNE MATIèRE, NOTAMMENT D'UN MET#AL, DANS UNE SOURCE DE PLASMA FORME A PARTIR DE CETTE MATIèRE, ET PROCEDES DE RECUPERATION DU METAL DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif de récupération d'une matière, notamment d'un métal, dans une source de plasma formé à partir de cette matière, ainsi que des procédés de récupération du métal. Elle trouve des applications dans divers domaines comme les dépôts par plasma, l'industrie des semiconducteurs, la séparation des isotopes stables par résonance cyclotronique ionique. Dans tous ces domaines, il est nécessaire d'utiliser une source de plasma qui est formé à partir d'un élément métallique, ce dernier étant d'abord vaporisé puis ionisé par résonance cyclotronique ionique par exemple. Cependant, étant donné que le rendement d'ionisation n'est pas égal à un, des atomes métalliques non ionisés se déposent sur la paroi interne de la source de plasma qui, de ce fait, doit être nettoyée périodiquement. En effet, le collage du métal non ionisé sur la paroi interne de la source n'est pas parfait en raison des cycles thermiques subis par la source. Il en résulte notamment des écailles et des pelures de métal et, par conséquent, des effets de pointe, tout ceci nuisant au bon fonctionnement de la source de plasma. En outre, lorsque le prix du métal utilisé est élevé, se pose, d'un point de vue économique, le problème de la récupération de ce métal. Il est connu de nettoyer, par dissolution acide, les parties métalliques ou en céramique de la source de plasma qui sont recouvertes d'un dépôt de métal sur leur face interne. Mais cette méthode présente de nombreux inconvénients : en particulier, il est nécessaire de rincer et d'étuver ultérieurement ces parties métalliques ou en céramique, et le métal se trouve à l'état dissous, sous forme de sels. En vue d'améliorer cette méthode, il est connu de réaliser des traitements de surface mais ceci est généralement insuffisant. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a tout d'abord pour objet un dispositif de récupération d'une matière, notamment d'un métal, dans une source de plasma formé à partir de cette matière, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un tissu auquel est capable d'adhérer la matière et qui est fixé à la paroi interne de la source. Selon un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, le tissu est en oxyde réfractaire. Dans ce cas, on utilise de préférence un tissu en zircone parce que cet oxyde est particulièrement réfractaire (température de fusion 2715 C ), particulièrement stable chimiquement et aisé à fabriquer et à mettre en forme. En outre, sa faible conductivité thermique permet d'accroître la température et ainsi le collage des ions métalliques. Selon un deuxième mode de réalisation particulier, le tissu est métallique. La présente invention a également pour objet un procédé de récupération d'un métal dans une source de plasma formé à partir de ce métal, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fixe à la paroi interne de la source un tissu en oxyde réfractaire dont la température de fusion est supérieure à celle du métal, - après fonctionnement de la source, on chauffe le tissu auquel adhère le métal, dans une atmosphère d'un gaz chimiquement inerte vis-à-vis de ce métal, de manière à faire fondre le métal, et - on récupère le métal ainsi rendu liquide. La présente invention a aussi pour objet un procédé de récupération d'un métal dans une source de plasma formé à partir de ce métal, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fixe à la paroi interne de la source un tissu métallique, et - après fonctionnement de la source, on récupère le tissu auquel adhère le métal en vue de former une cible constituée du métal et permettant la formation d'un plasma lors d'une utilisation ultérieure de la source. La présente invention constitue une solution commode et économique pour récupérer la matière, notamment un métal, tout en protégeant les pièces constitutives de la source vis-à-vis de cette matière (qui ne se dépose plus sur la paroi interne de ces pièces). En effet ces pièces servent alors seulement au fonctionnement de la source, la récupération et le nettoyage de la matière étant faites sur le tissu et non plus sur ces pièces. L'invention permet aussi, dans le cas d'une source à plasma formé à partir d'un métal, de garder le métal non ionisé sous forme massive (il n'y a plus à le dissoudre) et de faciliter son recyclage ultérieur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence à la figure unique annexée qui est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de 1' invention. On voit sur cette figure une partie d'une source 2 de plasma formé à partir d'un métal. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'une source utilisant la résonance cyclotronique ionique. La partie de la source que l'on voit sur la figure 1 comprend, afin de faciliter le démontage, deux demi-coquilles 4 et 6 cylindriques qui sont fixées l'une à l'autre par leurs bords respectifs. La paroi interne 8 de la source 2 est tapissée d'un tissu 10 en oxyde réfractaire (de préférence en zircone) ou en métal , qui est tendu et fixé mécaniquement par points à la paroi interne 8. Les atomes métalliques, qui ne participent pas à la formation du plasma, adhèrent au tissu. Il se forme ainsi un dépôt métallique 12 sur ce tissu 10 lors du fonctionnement de la source et ce dépôt rigidifie le tissu. Ce tissu, qui est fixé de manière amovible à la paroi interne 8 de la source 2, permet le nettoyage de celle-ci (par simple enlèvement du tissu). Dans certains cas, le tissu est réutilisable comme on le verra par la suite. De plus, ce tissu simplifie les opérations de récupération du métal en vue d'une réutilisation de celui-ci. Il permet également de garder propre la structure permanente de la source. On utilise par exemple le tissu en zircone qui est commercialisé sous le non ZIRCAR et qui était jusqu'à présent utilisé dans un tout autre domaine, à savoir l'isolation thermique (des fours en particulier), et également dans des milieux hostiles (milieux très chauds et/ou corrosifs). Il est à noter que le tissu commercialisé sous le nom ZIRCAR a une température maximale d'utilisation qui vaut environ 18000C. On décrit ci-après des procédés de récupération du métal qui sont plus particulièrement utilisables dans le domaine de la séparation isotopique dans une source à plasma utilisant la résonance cyclotronique ionique. On considère d'abord le cas d'un tissu en oxyde réfractaire. Une première possibilité, valable quelle que soit la température de fusion du métal, consiste à séparer mécaniquement, par arrachage ou usinage, le tissu de la paroi à laquelle il est fixé. Une deuxième possibilité, valable dans le cas où la température de fusion du métal à récupérer est nettement inférieure (de 10% ou plus par exemple) à la température de fusion de l'oxyde réfractaire (1800 C environ pour le ZIRCAR) est indiquée ci-après. On chauffe le dépôt 12 formé, par l'intérieur de l'assemblage des demi-coquilles 4 et 6 et par induction sous argon (pour éviter l'oxydation du métal), de manière à faire fondre le métal, et on récupère le métal ainsi fondu, qui coule et à partir duquel on peut former un lingot qu'il est possible de recycler. Dans ce cas, le tissu est réutilisable lors d'un fonctionnement ultérieur de la source. On considère maintenant le cas d'un tissu métallique. Dans ce cas, en vue de la récupération du métal, on peut utiliser un tissu fait du même matériau métallique que celui dont sont faites les parties de la source contre lesquelles on veut fixer le tissu. On soude alors par points le tissu contre la paroi interne de ces parties. Après fonctionnement de la source, on sépare le tissu de ces parties, on fend en deux le tissu auquel adhère le métal et on aplanit chaque morceau ainsi obtenu en vue de l'utiliser en tant que cible au cours d'une utilisation ultérieure de la source. La principale application de la présente invention est la séparation des isotopes du gadolinium par résonance cyclotronique ionique, la récupération du gadolinium étant essentielle pour la rentabilité de ce procédé de séparation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération d'une matière, notamment d'un métal, dans une source (2) de plasma formé à partir de cette matière, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un tissu (10) auquel est capable d'adhérer la matière et qui est fixé à la paroi interne (8) de la source. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tissu (10) est en oxyde réfractaire. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tissu (10) est en zircone. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tissu (10) est métallique. 5. Procédé de récupération d'un métal dans une source (2) de plasma formé à partir de ce métal, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fixe à la paroi interne (8) de la source un tissu en oxyde réfractaire (10) dont la température de fusion est supérieure à celle du métal, - après fonctionnement de la source, on chauffe le tissu auquel adhère le métal (12), dans une atmosphère d'un gaz chimiquement inerte vis-à-vis de ce métal, de manière à faire fondre le métal, et - on récupère le métal ainsi rendu liquide. 6. Procédé de récupération d'un métal dans une source (2) de plasma formé à partir de ce métal, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on fixe à la paroi interne (8) de la source un tissu métallique, et - après fonctionnement de la source, on récupère le tissu auquel adhère le métal en vue de former une cible constituée du métal et permettant la formation d'un plasma lors d'une utilisation ultérieure de la source.