Brevet FR2982413A1 — publié le 20130510

DISPOSITIF BLINDE DE MICROSCOPE ELECTRONIQUE A BALAYAGE DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est un dispositif de microscope électronique à balayage, blindé puisque conçu spécialement pour des produits dangereux, en particulier irradiants, qui ne permettent pas l'introduction directe des échantillons dans le microscope. Il faut procéder à travers une enceinte de protection qui constitue le blindage. Les échantillons y sont généralement introduits en étant enfermés dans des récipients de protection étanches. Les récipients sont ouverts après avoir été introduits dans l'enceinte, et les échantillons peuvent alors être introduits dans la chambre d'examen du microscope. Les microscopes sont en général entièrement plongés dans l'enceinte, et les observations se font par l'intermédiaire de dispositifs périphériques permettant la commande et l'observation. Cette conception est peu commode en l'absence d'accès direct à la plupart des éléments du microscope, et on observe une dégradation rapide de certains des éléments qui sont plongés dans l'enceinte, notamment les composants électroniques à cause de l'atmosphère particulière dans laquelle ils baignent en général. Un inconvénient encore plus important est la diminution des performances du microscope même quand il est en bon état : les enceintes de protection doivent être maintenues en dépression pour interdire des disséminations accidentelles de matières dangereuses vers l'extérieur ; l'entretien de cette dépression produit des vibrations qui sont communiquées au microscope en rendant ses images floues. Un meilleur dispositif de microscope électronique à balayage blindé a donc été recherché. L'idée à la base de l'invention est de placer la plupart du microscope électronique hors de l'enceinte de protection, qui devient un simple lieu de transfert entre l'extérieur et la chambre d'examen. Cette dernière est reliée à l'enceinte par une jonction souple, et qui filtre donc la plus grande partie des vibrations dont l'enceinte est le siège. Le microscope étant plongé dans l'atmosphère normale, les vibrations ne lui sont plus communiquées par ses surfaces extérieures. Une porte est disposée à la jonction entre l'enceinte et la chambre d'examen, afin d'isoler celle-ci ou au contraire de permettre les transferts d'échantillons. La portion souple de la jonction est avantageusement à soufflet. Il est encore avantageux que la chambre d'examen puisse être détachée de l'enceinte, par exemple pour permettre de l'entretien ou des réparations. On peut alors envisager favorablement que la portion souple de la jonction soit jointe à une interface côté compartiment, qui est assemblée de façon séparable à une interface côté enceinte ; ces interfaces peuvent être des plaques accolées recevant la porte quand elle opère la fermeture. Cette construction peut être perfectionnée si la porte est alors composée de deux portions superposées pouvant être assemblées l'une à l'autre ou séparées au choix, lesdites portions de porte étant aptes à clore respectivement les interfaces : elles restent en général assemblées entre elles, sauf pendant les séparations de l'enceinte et de la chambre d'examen, où elles demeurent alors respectivement sur les interfaces et sont détachées l'une de l'autre, ce qui permet de maintenir la fermeture de la chambre d'examen et de l'enceinte. La porte peut être entièrement amovible de l'ouverture à la jonction entre l'enceinte et la chambre d'examen, et y être retenue par un joint périphérique logé dans cette jonction en saillant dans l'ouverture, ce joint pouvant être gonflable. Un autre joint, situé à la périphérie des portions de porte, peut être prévu ; il est comprimé entre les portions de porte quand elles sont assemblées l'une à l'autre, ce qui évite toute entrée de matière polluante entre elles. Selon une autre caractéristique possible et favorable de l'invention, le microscope et l'enceinte sont montés sur des supports séparés et l'enceinte est montée sur son support par des blocs amortissants : le découplage mécanique et l'absorption des vibrations avant qu'elles n'atteignent le microscope est alors meilleur. Il est encore avantageux que l'enceinte forme un coude enveloppant partiellement la chambre d'examen et comprenne une portion latérale par une face antérieure de laquelle les échantillons sont introduits et retirés depuis et vers un environnement extérieur, et une portion postérieure comprenant la jonction à la chambre d'examen, l'enceinte comprenant encore des moyens de manipulation de l'échantillon par un opérateur présent devant la face antérieure : l'opérateur bénéficie d'un accès facile au dispositif, tout en pouvant placer l'échantillon dangereux à distance avant qu'il ne soit sorti de son récipient et transféré dans la chambre d'examen à l'aide d'un télémanipulateur. Le dispositif peut alors être complété par une enveloppe extérieure de protection aux radiations Ces aspects de l'invention ainsi que d'autres seront maintenant décrites en détail au moyen des figures suivantes, qui en illustrent une réalisation non exclusive : -la Figure 1 illustre un microscope électronique à balayage, -la Figure 2 représente l'enceinte de protection, -la Figure 3 représente le dispositif globalement, -la Figure 4 représente l'arrière du dispositif et surtout la jonction entre les microscopes et l'enceinte, -la Figure 5 représente la porte de séparation, -la Figure 6 représente les détails de la jonction, -et les Figures 7 et 8 représentent les modes de fermeture de l'enceinte et du microscope quand ils sont réparés. Un microscope à balayage comprend, comme on le représente à la Figure 1 : une chambre d'examen (1) dans laquelle les échantillons à étudier sont placés, et qui comprend une couverture (2) de laquelle un tiroir (3), dans lequel les échantillons sont posés, peut être sorti, le tiroir (3) closant l'ouverture (2) quand il est refermé en saillant seulement légèrement d'elle ; une colonne (4) surplombant la chambre d'examen (1), dans laquelle le faisceau électronique est formé, accéléré et dirigé vers l'échantillon ; et des satellites analytiques (5) en nombre variable et surplombant également la chambre d'examen (1) ; ils sont responsables des mesures et analyses et dépendent donc des expériences effectuées. L'invention implique l'emploi d'une enceinte (6) particulière utilisée conjointement au microscope et dont la description générale sera donnée à propos de la Figure (2). Elle est de forme coudée et composée d'une aile latérale (7) et d'une aile postérieure (8). L'aile latérale (7) comprend des ouvertures (9) à une face antérieure (10), qui sont affectées à l'introduction et l'enlèvement des échantillons ainsi qu'à leur manipulation dans l'enceinte (6) ; elles sont pourvues de gants souples de manipulation, d'un système de préhension et de manchons souples pour acceillir un conteneur de type produit par la société La Calhène permettant l'introduction ou le retrait d'échantillons. L'aile postérieure (8) comprend une ouverture de grande taille (11) à sa face antérieure (12), qui est destinée à être abouchée à l'ouverture (2) de la chambre d'examen (1) du microscope. L'enceinte (6) correspond à une boîte à gant close en service et dans laquelle une dépression est alors instaurée par des conduits d'aspiration extérieurs (13). Des blocs amortissants (14) permettent de la poser sur un support (15) également coudé. L'ensemble du dispositif est représenté à la Figure 3 dans la position normale, le microscope (16) étant placé dans le creux de l'enceinte (6), à la même hauteur et adjacent à elle, mais sans autre liaison que celle qu'on va bientôt décrire ; en particulier, il est monté sur son support (17) qui roule sur des rails (18) lesquels permettent d'avancer le microscope (16) pour modifier par exemple l'agencement des satellites (5) ou le réparer. Une enveloppe de protection biologique (19), utile pour protéger d'échantillons irradiants, entoure l'enceinte (6) et le microscope (16), mais sa face antérieure est ouvrante et comprend deux battants (40 et 41) permettant de dégager le microscope (16) et la table (17), ou la face antérieure (10) de l'aile latérale (7) de l'enceinte (6). La Figure 4 illustre que les faces latérales de l'enveloppe de protection biologique (19) et de l'aile latérale (7) de l'enceinte (6) peuvent être traversées par un télémanipulateur (20) d'un genre connu qui s'enfonce dans l'aile postérieure (8) de l'enceinte (6). Il est affecté aux manipulations des échantillons radioactifs. Les échantillons peuvent être sortis de leurs récipients de protection, déplacés, et posés sur le tiroir (2), auparavant sorti de la chambre d'examen (1) et pénétrant dans l'aile postérieure (8). L'ouverture (2) est délimitée par une interface (21) en forme de plaque, et l'ouverture (11) 5 par une autre interface (22) également en forme de plaque, les interfaces (21 et 22) étant boulonnées entre elles mais pouvant être démontées l'une de l'autre et séparées quand le microscope (16) doit être déplacé. Une porte (23), représentée isolément à la 10 Figure 5, complète le dispositif. Elle peut être placée de manière à clore l'ouverture (2 et 11) composite formés par les interfaces (21 et 22) ou être dégagée d'elle et placée de côté dans l'aile postérieure (8). Elle comprend deux portions (24 et 25) respectivement 15 associées aux interfaces (21 et 22), superposées, un joint périphérique (26) étant comprimé entre elles de manière à isoler le volume intermédiaire des pollutions ; les portions (24 et 25) sont unies entre elles par des broches (27) de mise en correspondance 20 solidaires de la portion (25) et qui pénètrent dans des perçages de la portion (24), et par des verrous (28) dont les pênes (29), solidaires de la portion (24), peuvent être placés dans des logements de la portion (25) ; cette dernière comprend des boutons (30) 25 engrenant avec les pênes (29) pour les déplacer, ainsi que des poignées de manipulation (31) et des butées latérales (32) servant au guidage de la porte dans l'ouverture composite (2 et 11) et dont certaines comprennent un rebord courbé (32) limitant 30 l'enfoncement. La Figure 6 illustre le dispositif quand la porte (23) est placée sur l'ouverture composite (2 et 11) : les rebords courbés (32) touchent l'interface (22) côté enceinte (6), la portion (25) est disposée dans cette interface (22) et l'autre portion (24) est enfoncée dans l'interface (21) côté microscope, de manière à les obturer. La porte (23) est maintenue en place par le gonflage d'un joint périphérique (33) qui est logé dans une rainure circulaire de l'interface (22) associée à l'enceinte (6), et qui est apte à saillir fortement vers l'extérieur quand il est gonflé, de manière à enserrer la portion (25). Un détail important de l'invention est que l'interface (21) est jointe à l'enveloppe (34) de la chambre d'examen (1) par un soufflet (35) souple, dans lequel la partie externe du tiroir (3) est contenue. L'effet fondamental du soufflet (35) est de produire un découplage entre l'enceinte (6) et la chambre d'examen (1) (ou le microscope (16) en général) en ce qui concerne les vibrations, sans compromettre l'étanchéité de la jonction. Quand la porte (23) est placée, le joint (33) contribue à séparer complètement les volumes de la chambre d'examen (1) et de l'enceinte (6). Un joint supplémentaire, non représenté, peut être prévu entre la portion (24) et l'interface (21) du côté de la chambre d'examen (1). Les interfaces (21 et 22) sont unies par des vis (36). L'enceinte (6) et le microscope (16) peuvent être séparés quand les vis (36) sont démontées, et l'interface prend l'aspect donné par les Figures 7 et 8 si la porte est installée (ce qui est normal alors) et que les portions (24 et 25) sont elles aussi séparées. La Figure 7 montre les perçages (37) de réception des broches (27). Une rotation des boutons (30) a dégagé les pênes (29) des logements (39) situés sous la portion (25), de manière à pénétrer dans d'autres logements (38) établis dans l'interface (21), et y maintenir solidement la portion (24) ; la portion (25) reste retenue dans l'interface (22) du côté de l'enceinte (6) par le gonflage du joint périphérique (33). On exposera brièvement les opérations accomplies sur ce dispositif. Quand un échantillon doit être placé dans le microscope (16), le battant (41) de la protection biologique (19) est ouvert, et l'échantillon est introduit dans l'enceinte (6). Le tiroir (2) est tiré vers l'arrière. Le manipulateur (20) sort l'échantillon de son récipient, le place sur le tiroir (2), repousse le tiroir (2) dans la chambre d'examen (1). La porte (23) précédemment rangée dans l'aile postérieure (8) peut être replacée dans l'ouverture composite (2 et 11) en cas de fortes perturbations dues à des vibrations. Le joint périphérique (33) est gonflé. L'opérateur peut refermer le battant (21), et les mesures commencent. L'échantillon est sorti du dispositif par des opérations inverses. Pour des opérations de maintenance, au cas où le microscope (16) doit être sorti du dispositif, la porte est mise en place, le joint périphérique est gonflé et les portions séparées. Ainsi les vis (36) sont démontées et les boutons (30) tournés de manière à séparer les portions de porte (24 et 25). Le microscope (16) est alors complètement détaché de l'enceinte (6) et peut être tiré hors de l'enceinte de protection biologique (19). L'intervalle entre les portions de 5 porte (24 et 25), n'étant pas exposé à l'atmosphère polluée de l'enceinte (6), n'est pas pollué lui-même. L'étanchéité et le confinement restent assurés par le joint périphérique (33). Le remontage s'effectue par des opérations inverses. 10 Il a été confirmé que l'invention offrait des vues presque aussi nettes qu'en l'absence de l'enceinte (6), ce qui montre que les vibrations originaires de celle-ci sont bien filtrées par la jonction au soufflet (35). Une bonne protection des 15 opérateurs et des observateurs est maintenue. 20 REVENDICATIONS1) Dispositif de microscope à balayage électronique, comprenant une enceinte (6) d'introduction d'échantillons dans une chambre (1) du 5 microscope, l'enceinte étant soumise à une dépression, caractérisé en ce que le microscope (16) s'étend hors de l'enceinte et l'enceinte est abouchée à la chambre par une jonction comprenant une porte (23) de séparation entre la chambre et l'enceinte, la porte 10 pouvant être ouverte, et une portion souple et étanche (35) sépare la chambre de l'enceinte. 2) Dispositif de microscope suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la portion souple de la jonction est un soufflet. 15 3) Dispositif de microscope suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la portion souple de la jonction est unie à une interface (21) côté chambre (22), qui est assemblée de façon séparable à une interface côté enceinte. 20 4) Dispositif de microscope suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la porte (23) est composée de deux portions (24, 25) superposées pouvant être assemblées l'une à l'autre ou séparées, lesdites portions de porte (21, 22) étant aptes à clore 25 respectivement les interfaces. 5) Dispositif de microscope suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la porte est amovible et retenue par un joint périphérique (33) logé dans la jonction et saillant 30 dans une ouverture de la jonction. 6) Dispositif de microscope suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le joint périphérique est gonflable. 7) Dispositif de microscope suivant la 5 revendication 4, caractérisé en ce qu'un second joint périphérique (26) est comprimé entre les portions de porte quand elles sont assemblées l'une à l'autre. 8) Dispositif de microscope suivant la revendication 4 ou 7, caractérisé en ce que les 10 portions de porte sont assemblées par des broches (27) de mise en correspondance et des verrous (28). 9) Dispositif de microscope suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les verrous sont à double effet et retiennent aussi une des portions de 15 porte (24) dans l'interface (21) côté chambre. 10) Dispositif de microscope suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le microscope (16) et l'enceinte (6) sont montés sur des supports séparés (15, 17), et l'enceinte 20 (6) est montée sur son support par des blocs amortissants (14). 11) Dispositif de microscope suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (6) forme un coude enveloppant 25 partiellement le compartiment du microscope, et comprend une aile latérale (7) par une face antérieure de laquelle les échantillons sont introduits et retirés depuis et vers un environnement extérieur et une aile postérieure (8) comprenant la jonction à la chambre. 30 12) Dispositif de microscope suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend uneenveloppe extérieure de protection (19 ; 40, 41), s'ouvrant à volonté devant la face antérieure de l'enceinte et devant le microscope (16).5