Brevet FR2715019A1 — publié le 19950713

La présente invention concerne un dispositif pour former un plasma par application de micro-ondes afin de produire un faisceau d'ions. On connait déjà un dispositif pour former un plasma par application de micro-ondes qui comporte une chambre d'ionisation de forme cylindrique dans laquelle est placé un cylindre interne, appelé cylindre de Lisitano, de plus petit diamètre disposé concentriquement à la chambre d'ionisation. Ce cylindre interne comporte des fentes qui sont de préférence disposées parallèlement à ses génératrices et sont réunies entre elles pour former un méandre. Une boucle d'excitation, reliée à une source de micro-ondes, débouche dans la chambre d'ionisation à l'intérieur du cylindre interne et au voisinage de l'une des fentes. Les micro-ondes se propagent entre les fentes qui diffusent un champ électrique alternatif rayonnant à l'intérieur et à l'extérieur du cylindre interne. On produit un champ magnétique dans la chambre d'ionisation de manière à mettre le gaz à ioniser dans les conditions de résonance électronique cyclotron. Dans ce dispositif connu, un électro-aimant de grande dimension est placé à cet effet à la périphérie de la chambre d'ionisation. Un tel électro-aimant présente l'inconvénient hêtre particulièrement encombrant et coûteux à réaliser. La présente invention vise à fournir un dispositif qui ne présente notamment pas cet inconvénient. La présente invention a pour objet un dispositif pour former un plasma par application de micro-ondes, du type comportant une chambre d'ionisation cylindrique à l'intérieur de laquelle est concentriquement placé un cylindre interne muni de fentes reliées entre elles, de préférence parallèles aux génératrices du cylindre interne, et une boucle d'excitation placée à l'intérieur du cylindre interne et au voisinage de lune des fentes de ce dernier, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité d'aimants permanents disposés sur la paroi latérale du cylindre interne et dont la direction de polarisation est parallèle à l'axe de la chambre d'ionisation. Dans le dispositif selon l'invention, le champ magnétique, qui est nécessaire pour obtenir les conditions optimales de formation du plasma par résonance électronique cyclotron, est engendré par les aimants permanents qui présentent l'avantage, par rapport à un électro-aimant de l'art antérieur, d'être moins encombrants, moins coûteux, plus légers et plus faciles à mettre en place dans le dispositif. En outre, de tels aimants créent un champ magnétique homogène aussi bien à l'intérieur du cylindre interne qu'à l'extérieur de celui-ci. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, des aimants permanents sont également placés sur la paroi de la chambre d'ionisation. De tels aimants présentent une polarisation radiale, à la différence des aimants permanents disposés sur la paroi du cylindre interne qui présentent une polarisation axiale. Ce mode de réalisation assure une homogénéité optimale du champ magnétique à l'intérieur de la chambre d'ionisation. En effet, à l'intérieur du cylindre interne, la seule présence des aimants permanents à polarisation axiale placés sur le cylindre interne suffit à engendrer un champ magnétique homogène. En revanche, à l'extérieur du cylindre interne, ces aimants à polarisation axiale créent un champ magnétique dont l'homogénéité, quoique satisfaisante, peut encore être améliorée grâce à la présence des aimants à polarisation radiale disposés sur la paroi de la chambre d'ionisation. De préférence, la longueur développée des fentes réalisées dans le cylindre interne est égale à un multiple de la moitié de la longueur d'onde des micro-ondes générant le champ électrique alternatif. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure l représente schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention et, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1. Le dispositif illustré comporte une chambre d'ionisation 1, de forme cylindrique, à l'intérieur de laquelle un gaz peut être introduit par un conduit 2. Cette chambre d'ionisation 1 est fermée à lune de ses extrémités 3 et comporte à son autre extrémité 4 une ou plusieurs grilles d'extraction 5 permettant d'extraire un faisceau d'ions du plasma formé à l'intérieur de la chambre d'ionisation. Sur la figure 1, la chambre d'ionisation 1 est partiellement arrachée pour laisser voir un cylindre interne 6 de plus petit diamètre que la chambre d'ionisation 1, qui est assujetti à la paroi d'extrémité 3 et est placé concentriquement à ladite chambre d'ionisation 1. Des fentes 7 sont ménagées dans la paroi du cylindre interne 6, parallèlement à l'axe de ce dernier. Ces fentes 7 sont reliées entre elles par des portions de fentes circulaires 8 et forment un méandre sur toute la périphérie du cylindre 6. On voit sur le dessin les deux extrémités 9 et 10 de ce méandre. Conformément à l'invention, le cylindre interne 6 supporte des aimants permanents 11 à polarisation axiale qui sont ici placés sur sa paroi externe et s'étendent sur toute sa longueur. Les aimants 11 sont disposés entre les fentes 7 sur toute la périphérie du cylindre interne 6. Une boucle d'excitation 12 est placée à l'intérieur du cylindre interne 6, au voisinage de l'une des fentes 7. Dans le mode de réalisation illustré, la chambre d'ionisation 1 comporte également des aimants permanents 13 disposés à sa périphérie. Un aimant permanent 13 est placé en regard de chaque aimant permanent il du cylindre interne 6. Ainsi qu'on peut le voir sur la vue en coupe de la figure 2, les aimants 13 placés sur la chambre d'ionisation sont polarisés selon la direction radiale et leur polarisation est alternativement dirigée vers l'intérieur et vers l'extérieur de la chambre d'ionisation. Une telle disposition des aimants permanents dans la chambre d'ionisation permet d'obtenir un champ magnétique homogène dans tout le volume de cette dernière situé au droit du cylindre 6. Dans l'exemple illustré, les diamètres des cylindres 6 et 13 sont respectivement d'environ 8 cm et 20 cm. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour former un plasma par application de micro-ondes, du type comportant une chambre d'ionisation cylindrique à l'intérieur de laquelle est concentriquement placé un cylindre interne muni de fentes reliées entre elles, de préférence parallèles aux génératrices dudit cylindre interne et une boucle d'excitation placée à l'intérieur du cylindre interne et au voisinage de l'une des fentes de ce dernier, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité d'aimants permanents (11) disposés sur la paroi latérale du cylindre interne (6) et dont la direction de polarisation est parallèle à l'axe de la chambre d'ionisation (1). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les aimants permanents (11) s'étendent sur toute la longueur du cylindre interne (6) et sont disposés entre les fentes (7) de ce dernier. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que des aimants permanents t13) sont également placés sur la paroi de la chambre d'ionisation (1). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les aimants permanents (13) placés sur la paroi de la chambre d'ionisation (1) présentent une polarisation radiale. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la polarisation radiale des aimants permanents (13) placés sur la paroi de la chambre d'ionisation (1) est alternativement dirigée vers l'intérieur et vers l'extérieur de la chambre d'ionisation (1). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'un aimant permanent (13) est placé sur la chambre d'ionisation (1) en regard de chaque aimant permanent (11) du cylindre interne (6).