Brevet FR2840837A1 — publié le 20031219

DISPOSITIF DE NETTOYAGE D'UNE SURFACE D'UNE PIECE DESCRIPTION Le sujet de cette invention est un dispositif de nettoyage d'une surface d'une piece notamment optique ou electronique pour y 8ter certaines particules cites contaminantes qui la rendrait inapte au service pour loquel elle est prevue. Ces particules peuvent etre de nature minerale ou organique. Un moyen connu pour nettoyer divers objets est le faisceau d'un laser. Cette technique a ete proposee pour nettoyer des facades de monuments, des composants micro-electroniques comme des circuits integres des disques optiques, ou des pieces destinees a des usages optiques. L'energie du faisceau detache les particules de la surface. On s'est aussi preoccupe de retirer les particules detachees de la surface de la piece pour eviter qu'elles ne retombent en-quite. Un gaz de balayage est frequemment employe. Un autre procede utilise la vaporisation d'un liquide prealablement depose sur la surface a decontaminer par le laser lui meme: la vapeur souleve les particules. Une illustration de ces techniques est constituee par le brevet US 5 024 968 A. On observe toutefois certaines insuffisances des procedes deja proposes, certaines au moins des particules detachees retombant sur la surface nettoyee, non loin de l'endroit diou elles proviennent. Un moyen d'elimination perfectionne de ces particules est done souhaite: c'est le sujet de cette invention. Dans le brevet anterieur mentionne plus haut, on s'efforce de retirer les particules soulevees par un balayage accompli par un courant de gaz rasant la surface. Un tel balayage est insuffisant puisque les particules detachees vent transportees en survolant la piece a peu de distance, ce qui explique qu'elles puissent facilement retomber. Le moyen d' elimination propose avec ['invention est un moyen de capture ou de destruction des particules pouvant prendre diverges formes, mais qui est dispose devant la surface (et done proche d'elle) pour produire soit une attraction sur les particules si le moyen est un moyen de capture, soit une elimination immediate des particules si le moyen est un moyen de destruction. Les moyens de capture par attraction ont pour caracteristique que leur action sur les particules ne se relache pas jusquta la capture contrairement a ['action des moyens de balayage. Certains de ces moyens consistent en des moyens d' aspiration ou des structures polarisees par rapport a la piece pour produire la force d' attraction sur les particules detachees. Des moyens de destructions peuvent comprendre le faisceau d'un deuxieme laser different du precedent. La proximite du moyen de capture ou de destruction de la surface a nettoyer garantit un bon resultat du procede. Les divers aspects de l' invention seront a present decrits au moyen des figures 1 a 7, qui representent toutes un mode particulier de sa realisation, sans que d'autres soient exclus. On se reporte a present aux figures. A la figure 1, une piece a decontaminer porte la reference 1, et elle est posee sur une table 2 mobile dans un plan X-Y pour deplacer la piece 1, et plus precisement sa face 3 superieure a decontaminer, devant un appareillage qui comprend un laser 4 emettant un faisceau 5 dirige vers la face 3, et un dispositif d' aspiration 6 comprenant une pompe 7 et un conduit 8 dirige vers la face 3 et plus precisement vers le point d'arrivee du faisceau 5; un filtre 9 peut etre ajoute dans le conduit 8 ou en aval de la pompe 7. Le faisceau 5 detache les particules contaminantes de la face 3, et le courant d' aspiration les attire vers le conduit 8 et les fait passer par le filtre 9 ou elles vent definitivement retenues. Le procede de decontamination complet consiste a deplacer la table 2 et la piece 1 de conserve jusqu'a ce que toute la zone a nettoyer de la face 3 ait ete balayee par le faisceau 5. A la figure 2, le dispositif d' aspiration est remplace par une pointe 10 en matiere conductrice et done apte a etre polarisee par un generateur de tension 11 par rapport a la piece 1. La direction de polari sat ion est choi s ie de facon que les part icules detachees et ionisees par l'energie du laser 4 soient attirees par la pointe 10 et se deposent sur elle. La distance entre la pointe 10 et la face 3 est de quelques centaines de micrometres, pour une difference de potentiel de quelques dizaines de volts a quelques kilovolts. On notera que ce mode de realisation est particulierement avantageux pour des pieces en relief, et notamment a cavite, puisque le moyen d' attraction peut etre faconne de facon a rester tres proche du faisceau du laser 5 et a le suivre meme dans des cavites etroites. Tout ce qui precede vaut pour la realisation de la figure 3, ou la pointe 10 electrostatique de la realisation precedente est remplacee par une autre pointe 12 chauffee, par exemple par une resistance electrique 13 qu'elle contient et qui est parcourue d'un courant alternatif issu d'une source 14. C'est ici le phenomene de thermophorese qu'on exploite pour faire attirer les particules detachees par la pointe 12. L'effet peut etre avantageusement renforce en refroidissant la piece 1, par exemple par effet Peltier ou par un courant de gaz liquifie qui peut couler dans un conduit 23 creuse dans la table 2. Les moyens d'attraction decrits jusquta present ne stexcluent pas, et ceux a decrire non plus. I1 est ainsi possible de combiner l' attraction par aspiration a l' attraction par polarisation electrique ou thermique, comme le montre la figure 4. On retrouve une pompe 7 et un conduit 8, mais l'extremite du conduit 8 comporte des plaquettes polarisees 15 (qui peuvent former le conduit ou lui etre simplement adjointes) dont la position et le role vent analogues a ceux de la pointe 10. Les particules detachees vent aspirees dans le conduit 8 a la fois par la forte daspiration et par la force electrostatique, et elles peuvent se deposer sur les plaquettes 15 quand cette force-ci est suffisante. On retrouve ici aussi un generateur de tension 11 pour polariser les plaquettes par rapport a la piece 1. Un autre moyen utilise pour empecher la contamination comprend un deuxieme laser, fournissant une energie differente du premier et concu pour detruire les particules detachees. Alors que le premier laser 4 peut fournir un faisceau 5 par impulsions de 0,1 nanoseconde a 100 nanosecondes a une cadence superieure a quelques hertz et une longueur d'onde dans l' ultra-violet, le second laser sera par exemple a fonctionnement continu a plusieurs centaines de watts ou quelques kilowatts. La longueur d'onde sera choisie pour etre au mieux absorbee par le corps constituent les particules. La figure 5 represente un tel agencement, ou a cote du premier laser 4, on rencontre un deuxieme laser 16 qui emet un faisceau 17 en incidence rasante au-dessus de la face superieure 3 de maniere a toucher les particules detachees qui s'envolent a cette hauteur. Avantageusement, le faisceau 17 est focalise dans une ou deux directions et comporte un foyer 18 la ou il coupe le faisceau 5 du premier laser 4, afin que l'energie soit le plus concentree a l'endroit ou les particules se detachent et ou leur destruction est done la plus indiquee. Certaines variantes de l' invention doivent encore etre mentionnees. I1 n'est ainsi pas necessaire que le laser 4 detachant les particules soit dirige vers la face 3 contaminee: la figure 6 montre qutil peut tres bien 8tre dirige vers le c8te oppose de cette face, a condition que la piece 1 soit transparente au faisceau 5. Le laser 4 est alors separe du moyen de capture ou de destruct ion des part icules ( qui peut 8tre le m8me que precedemment, par exemple un second laser 16) par la piece 1. Enfin, la figure 7 montre qu'au dispositif precedent peut 8tre adjoins un dispositif d' observation du phenomene pouvant consister en un laser supplementaire 18 emettant un faisceau 19 d'eclairage qui est diffuse vers un dispositif optique pouvant comprendre un miroir 20 de renvoi et une lentille 21 qui focalise ce faisceau vers une camera 22. Ce di spos it i f permet en part icul ier de vi sual i ser les particules puis de les detruire en suivant, a l' image, le resultat du nettoyage. Ainsi il n'est pas touj ours necessaire de balayer toute la surface mais de diriger le faisceau uniquement sur les particules quand celles ci vent rarest Un moyen de capture ou d'elimination des particules semblable aux precedentes est ajoute au dispositif, mais n'a pas ete represente ici pour des raisons de clarte. I1 est a remarquer que les faisceaux laser ne vent pas necessairement perpendiculaires aux surfaces a nettoyer ou a observer. Les realisations precedentes pourraient etre modifiees dans le detail, et d'autres seraient possibles: c'est ainsi qu'on pourrait combiner des moyens de capture et de destruction, pour par exemple attirer les particules par un moyen d'aspiration vers leur lieu de destruction, par le laser a forte energie ou autrement. REVEND I CAT IONS 1) Dispositif de nettoyage de surface (3) d'une piece, notamment optique ou electronique, par un laser dirige vers ladite surface, caracterise en ce qu'il comprend, dispose devant la surface, un moyen de capture de particules detachees de la surface. 2) Dispositif de nettoyage de surface (3) dinne piece notamment optique ou electronique, par un laser dirige vers ladite surface, caracterise en ce qutil comprend, dispose devant la surface, un moyen de destruction de particules detachees de la surface. 3) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon la revendication 1, caracterise en ce que le moyen de capture est un moyen d'aspiration (6) comprenant un conduit (8) oriente vers la surface (3). 4) Dispositif de nettoyage de surface diune piece selon la revendication 1, caracterise en ce que le moyen de capture comprend une structure polarisee thermiquement (10) par rapport a la piece (1). ) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon la revendication 1, caracterise en ce que le moyen de capture comprend une structure polarisee electriquement par rapport a la piece. 6) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caracterise en ce que la structure est une pointe dirigee vers la surface. 7) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 et la revendication 3, caracterise en ce que la structure (1S) forme le conduit (8) ou est adjacente au conduit. 8) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon la revendication 2, caracterise en ce que le moyen de destruction est un faisceau (17) dinn deuxieme laser (16). 9) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon la revendication 8, caracterise en ce que le deuxieme laser est dispose en incidence rasante devant la surface. ) Dispositif de nettoyage de surface dinne piece selon la revendication 8 ou 9, caracterise en ce que le deuxieme laser est focalise a un endroit ou il coupe le faisceau (5) du laser (4) dirige vers la surface (3). 11) Dispositif de nettoyage de surface d'une piece selon la revendication 2, caracterise en ce qu'au moyen de destruction est combine un moyen de capture des particules detachees de la surface.