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Appareil d'essai par irradiation.
La présente invention concerne un appareil d'essai par irradiation.
Il arrive fréquemment qu'il soit souhaitable d'exposer une matière particulaire à un faisceau de rayonnement d'essai, par exemple un rayonnement électromagnétique ou un rayonnement de faisceau de particules, afin de mesurer une caractéristique spécifique des particules de la matière. Par exemple, un appareil diffractométrique à laser peut être utilisé pour vérifier la granulométrie d'une matière pulvérulente.
L'invention vise à procurer un appareil d'essai par irradiation qui soit utile dans de telles applications.
Suivant l'invention, il est prévu un appareil d'essai par irradiation comprenant une cellule d'essai qui peut être chargée intérieurement d'un échantillon d'une matière particulaire à éprouver et qui comprend une zone d'essai interne à travers laquelle un faisceau de rayonnement d'essai peut être passé, et des moyens pour faire passer le même échantillon de manière répétée à travers la zone d'essai en vue d'une irradiation répétée des particules de l'échantillon par le faisceau d'essai.
La cellule d'essai peut comprendre des organes internes pour élever l'échantillon de manière répétée et ensuite le laisser retomber à travers la zone d'essai, l'appareil comprenant des moyens pour amener les organes à se déplacer successivement à travers l'échantillon. Dans un cas, les organes sont fixés à la cellule et la cellule est mue en rotation. Dans d'autres cas, la cellule peut être fixée et des moyens sont prévus pour faire tourner les organes par rapport à la cellule.
Dans la forme de réalisation préférée, la cellule a la forme d'un cylindre rond, est traversée de part en part par un passage axial laissant passer le faisceau d'essai et porte des organes d'écopage internes pour élever, puis
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laisser retomber l'échantillon à travers le faisceau d'essai lorsque la cellule est entraînée en rotation autour de son axe. L'appareil de cette forme de réalisation comprend des moyens d'entraînement externes pour faire tourner la cellule autour de son axe.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel : la Fig. 1 est une vue schématique, en partie en coupe, d'un appareil conforme à l'invention, vu dans le sens axial de la cellule d'essai, et la Fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
La Fig. 1 illustre un appareil d'essai 10 conforme à l'invention. L'appareil 10 comprend une cellule d'essai 12 qui comporte une paroi extérieure cylindrique ronde 14 et des parois d'about 16 percées d'ouvertures centrales. Les ouvertures 18 dans les parois d'about 16 délimitent un passage par lequel un faisceau de rayonnement d'essai 20 peut passer depuis un générateur de rayonnement 22 vers un détecteur 24 installé à l'extérieur de la cellule d'essai 12. Le faisceau d'essai 20 traverse axialement une zone d'essai centrale 26 dans la cellule d'essai 12.
Les surfaces internes 28 des parois d'about 16 de la cellule d'essai 12 sont inclinées, comme le montre la Fig. 2. Sur la surface interne de la paroi cylindrique 14 de la cellule d'essai sont montés de nombreux organes d'écopage profilés en U 30 qui sont orientés radialement vers l'intérieur.
La paroi cylindrique 14 de la cellule d'essai repose sur deux rouleaux 32. Une courroie sans fin 34 passe autour des rouleaux 32 et autour de l'arbre 35 d'un moteur 36 monté sur une plaque d'assise 38. Les rouleaux 32 sont montés à rotation sur des structures de support (non représentées) qui sont également montées sur la plaque d'assise 38. On comprendra que, lorsque le moteur 36 est en
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fonctionnement, la cellule 12 est mue en rotation autour de son axe à une vitesse dépendant de la vitesse du moteur. Le moteur est de préférence un moteur à vitesse variable ou est pourvu d'une boîte d'engrenages à vitesse variable pour faire varier la vitesse de rotation finale de la cellule 12.
Au cours de l'utilisation de l'appareil décrit plus haut, la cellule 12 est chargée d'un échantillon de matière particulaire par une ouverture 18. Le moteur est ensuite mis en route, avec pour résultat que les organes d'écopage 30 passent à travers les particules et les entraînent vers le haut à partir d'un point inférieur dans la cellule. A mesure que la cellule continue à tourner, les organes d'écopage élèvent les particules vers un niveau plus élevé. A un niveau élevé, les particules retombent par gravité à partir des organes d'écopage.
La vitesse de rotation de la cellule est choisie telle que les particules tombent à travers la zone d'essai centrale 26 vers le point le plus bas de la cellule où elles sont à nouveau reprises par un organe d'écopage. Les particules sont donc prises et lâchées de manière répétée à travers la zone d'essai par les organes d'écopage lorsque la cellule tourne.
En même temps, le faisceau de rayonnement 20 est dirigé à partir du générateur de rayonnement 22 vers le détecteur 24 à travers la zone d'essai. Les particules sont donc exposées de manière répétée au rayonnement, chaque fois qu'elles tombent à travers la zone d'essai.
Dans une application particulière, l'appareil décrit plus haut peut être utilisé dans un diffractomètre laser pour la mesure de la granulométrie et de la répartition granulométrique dans un échantillon de matière pulvérulente, par exemple une poudre de diamant ou un abrasif. Dans ce cas, le générateur de rayonnement 22 est un tube laser et le détecteur 24 est un photodétecteur adéquat.
Dans d'autres exemples de l'invention, l'une ou
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les deux parois d'about 16 peuvent être transparentes à l'égard du rayonnement particulier au lieu de présenter une ouverture centrale pour le passage de ce rayonnement. Par exemple, dans un cas où le rayonnement est de la lumière, la ou les parois d'about peuvent être faites d'une matière transparente, comme du verre. Dans le cas où une seule paroi d'about est transparente, la surface interne de la paroi d'about opposée peut porter le détecteur, par exemple un ensemble de capteurs photosensibles, dans le cas d'une irradiation lumineuse. Si les deux parois d'about sont transparentes à l'égard du rayonnement, le détecteur peut être monté à l'extérieur.
Au lieu d'utiliser une paroi entièrement transparente, on peut simplement y incorporer une fenêtre transparente située sur l'axe de rotation.
Les particules peuvent être exposées à n'importe quelle forme appropriée de rayonnement électromagnétique ou de faisceau de particules, par exemple un rayonnement X, un rayonnement gamma, un rayonnement de micro-ondes ou d'ondes radio, pour éprouver des propriétés chimiques ou autres. En tout cas, le générateur de rayonnement et le détecteur peuvent être connectés à un microprocesseur ou à un autre module de commande propre à surveiller l'effet des particules sur le rayonnement ou du rayonnement sur les particules.
Un avantage majeur de l'appareil décrit plus haut est qu'il fournit un moyen simple et fiable pour assurer que des particules subissant des essais puissent être passées à plusieurs reprises à travers une zone d'essai, éliminant ainsi les imprécisions pouvant résulter d'un seul passage.
Un autre avantage est qu'il n'est pas difficile de récupérer les particules de la cellule au terme de l'essai. A cet effet, il suffit d'incliner la cellule latéralement pour décharger les particules par une ouverture 18. On comprendra que les formes internes des parois d'about 16 contribuent à assurer un vidage rapide et complet de la cellule. En outre, les surfaces inclinées des parois d'about
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assurent que la matière présente au fond de la cellule soit convenablement positionnée pour que les organes d'écopage puissent s'en emparer pendant la rotation de la cellule.
On estime que la facilité avec laquelle le chargement et le déchargement de la cellule ont lieu rendra l'appareil adéquat pour l'essai par irradiation de matières dangereuses et radioactives et pour l'analyse de produits pharmaceutiques ou d'autres produits particulaires de valeur, comme les diamants pour lesquels une récupération complète est essentielle.
Un autre avantage de la forme de réalisation illustrée est le fait qu'un essai adéquat peut être effectué sur de très petits échantillons, les passages répétitifs à travers la zone d'essai assurant l'obtention d'un résultat précis.
Dans une variante, non représentée, de la forme de réalisation illustrée, la surface externe 14 de la cellule peut présenter des méplats usinés pour produire un mouvement vibratoire ou à secousses de la cellule lorsqu'elle tourne.
Une vibration de la cellule réalisée de cette façon améliorera l'écoulement de la matière particulaire dans la cellule.
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Irradiation test apparatus.
The present invention relates to an irradiation test apparatus.
Frequently it is desirable to expose a particulate material to a beam of test radiation, for example electromagnetic radiation or particle beam radiation, in order to measure a specific characteristic of the particles of the material. For example, a laser diffractometric device can be used to check the particle size of a powdery material.
The invention aims to provide an irradiation test apparatus which is useful in such applications.
According to the invention, there is provided an irradiation test apparatus comprising a test cell which can be internally charged with a sample of a particulate material to be tested and which comprises an internal test zone through which a test beam can be passed, and means for passing the same sample repeatedly through the test area for repeated irradiation of the particles of the sample by the test beam.
The test cell may include internal organs for repeatedly raising the sample and then letting it fall through the test area, the apparatus comprising means for causing the organs to move successively through the sample . In one case, the organs are fixed to the cell and the cell is rotated. In other cases, the cell can be fixed and means are provided for rotating the organs relative to the cell.
In the preferred embodiment, the cell has the shape of a round cylinder, is traversed right through by an axial passage allowing the test beam to pass and carries internal scooping members for raising, then
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allow the sample to fall back through the test beam when the cell is rotated about its axis. The apparatus of this embodiment includes external drive means for rotating the cell about its axis.
The invention will be described below in more detail, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a schematic view, partly in section, of an apparatus according to the invention, seen in the axial direction of the test cell, and FIG. 2 is a cross-sectional view along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 1 illustrates a test apparatus 10 in accordance with the invention. The apparatus 10 comprises a test cell 12 which has a round cylindrical outer wall 14 and end walls 16 pierced with central openings. The openings 18 in the end walls 16 define a passage through which a beam of test radiation 20 can pass from a radiation generator 22 to a detector 24 installed outside the test cell 12. The beam 20 passes axially through a central test area 26 in the test cell 12.
The internal surfaces 28 of the end walls 16 of the test cell 12 are inclined, as shown in FIG. 2. On the internal surface of the cylindrical wall 14 of the test cell are mounted numerous U-shaped scooping members 30 which are oriented radially inwards.
The cylindrical wall 14 of the test cell rests on two rollers 32. An endless belt 34 passes around the rollers 32 and around the shaft 35 of a motor 36 mounted on a seat plate 38. The rollers 32 are rotatably mounted on support structures (not shown) which are also mounted on the seat plate 38. It will be understood that, when the motor 36 is in
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operation, the cell 12 is rotated around its axis at a speed depending on the speed of the engine. The motor is preferably a variable speed motor or is provided with a variable speed gearbox to vary the final rotational speed of the cell 12.
During the use of the apparatus described above, the cell 12 is loaded with a sample of particulate material through an opening 18. The engine is then started, with the result that the scooping members 30 pass through the particles and drag them upward from a lower point in the cell. As the cell continues to rotate, the scooping bodies raise the particles to a higher level. At a high level, the particles fall by gravity from the scooping bodies.
The speed of rotation of the cell is chosen such that the particles fall through the central test zone 26 towards the lowest point of the cell where they are again taken up by a scooping member. The particles are therefore repeatedly taken up and released through the test area by the scooping members as the cell rotates.
At the same time, the radiation beam 20 is directed from the radiation generator 22 to the detector 24 through the test area. The particles are therefore repeatedly exposed to radiation, each time they fall through the test area.
In a particular application, the apparatus described above can be used in a laser diffractometer for measuring the particle size and the particle size distribution in a sample of powdery material, for example diamond powder or an abrasive. In this case, the radiation generator 22 is a laser tube and the detector 24 is a suitable photodetector.
In other examples of the invention, one or
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the two end walls 16 can be transparent with respect to the particular radiation instead of having a central opening for the passage of this radiation. For example, in a case where the radiation is light, the end wall or walls can be made of a transparent material, such as glass. In the case where only one end wall is transparent, the internal surface of the opposite end wall can carry the detector, for example a set of photosensitive sensors, in the case of light irradiation. If the two end walls are transparent to the radiation, the detector can be mounted outside.
Instead of using a fully transparent wall, you can simply incorporate a transparent window located on the axis of rotation.
The particles can be exposed to any suitable form of electromagnetic radiation or particle beam, for example X-ray, gamma radiation, microwave or radio wave radiation, to test chemical or other properties . In any case, the radiation generator and the detector can be connected to a microprocessor or to another control module suitable for monitoring the effect of the particles on the radiation or of the radiation on the particles.
A major advantage of the apparatus described above is that it provides a simple and reliable means of ensuring that particles undergoing test can be passed repeatedly through a test area, thereby eliminating inaccuracies that may result from one pass.
Another advantage is that it is not difficult to recover the particles from the cell at the end of the test. For this purpose, it suffices to tilt the cell laterally to discharge the particles through an opening 18. It will be understood that the internal shapes of the end walls 16 contribute to ensuring rapid and complete emptying of the cell. In addition, the inclined surfaces of the end walls
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ensure that the material present at the bottom of the cell is properly positioned so that the scooping members can take hold of it during the rotation of the cell.
It is believed that the ease with which the cell is loaded and unloaded will make it suitable for the irradiation testing of hazardous and radioactive materials and for the analysis of pharmaceuticals or other valuable particulate matter, like diamonds for which full recovery is essential.
Another advantage of the illustrated embodiment is that an adequate test can be performed on very small samples, the repetitive passages through the test area ensuring obtaining an accurate result.
In a variant, not shown, of the illustrated embodiment, the external surface 14 of the cell may have flats machined to produce a vibratory or shaking movement of the cell when it rotates.
Vibrating the cell in this way will improve the flow of particulate matter through the cell.