BE1025838B1 - Accélérateur d'électrons compact comportant des première et deuxième demi-coques - Google Patents

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BE1025838B1 BE2017/5776A BE201705776A BE1025838B1 BE 1025838 B1 BE1025838 B1 BE 1025838B1 BE 2017/5776 A BE2017/5776 A BE 2017/5776A BE 201705776 A BE201705776 A BE 201705776A BE 1025838 B1 BE1025838 B1 BE 1025838B1
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Abstract

La présente invention concerne un accélérateur d'électrons comportant : (a)une cavité résonante (1) constituée d'un conducteur fermé creux (b)une source (20) d'électrons pour injecter radialement un faisceau (40) d'électrons dans la cavité résonante, (c)un système à RF couplé à la cavité résonante pour accélérer les électrons du faisceau d'électrons suivant des trajectoires radiales, (d)au moins une unité (30i) d'aimants comportant un aimant de déviation prévu pour générer un champ magnétique dans une chambre (31) de déviation pour ramener dans la cavité résonante un faisceau d'électrons émergeant de la cavité résonante à travers des fenêtres de déviation, caractérisé en ce que, la cavité résonante est formée par : - une première demi-coque (11), d'axe central Zc, - une deuxième demi-coque (12), d'axe central Zc, et - un élément (13) de bague centrale, pris en sandwich au niveau du plan médian, Pm, entre les première et deuxième demi-coques.

Description

ACCÉLÉRATEUR D'ÉLECTRONS COMPACT COMPORTANT DES PREMIÈRE ET DEUXIÈME DEMI-COQUES
Domaine de l'invention [1] La présente invention concerne un accélérateur d'électrons doté d'une cavité résonante centrée sur un axe central, Zc, et créant un champ électrique oscillant utilisé pour accélérer des électrons suivant plusieurs trajets radiaux. Un Rhodotron® est un exemple d'un tel accélérateur d'électrons. Un accélérateur d'électrons selon la présente invention peut être plus compact et nécessiter une alimentation électrique moindre qu'un accélérateur selon l'état actuel de la technique. Ceci permet, pour la première fois, de réaliser un accélérateur d'électrons mobile. Les éléments constituant l'accélérateur d'électrons sont conçus pour assurer une réalisation plus efficiente et polyvalente.
Description de l'état antérieur de la technique [2] Les accélérateurs d'électrons dotés d'une cavité résonante sont bien connus dans le métier. Par exemple, EP0359774 décrit un accélérateur d'électrons comportant :
(a) une cavité résonante constituée d'un conducteur fermé creux comportant :
• une paroi extérieure comportant une partie cylindrique extérieure dotée d'un axe central, Zc, et dotée d'une surface intérieure formant une section de conducteur extérieur, et, • une paroi intérieure contenue à l'intérieur de la paroi extérieure et comportant une partie cylindrique intérieure dotée de l'axe central, Zc, et dotée d'une surface extérieure formant une section de conducteur intérieur, la cavité résonante étant symétrique par rapport à un plan médian, Pm, normal à l'axe central, Zc, et croisant la partie cylindrique extérieure et la partie cylindrique intérieure, (b) une source d'électrons prévue pour injecter radialement un faisceau d'électrons dans la cavité résonante, d'une ouverture d’introduction sur le conducteur extérieur vers l'axe central, Zc, suivant le plan médian, Pm, (c) un système à RF couplé à la cavité résonante et prévu pour générer un champ électrique, E, entre le conducteur extérieur et le conducteur intérieur, oscillant à une fréquence (îrf), pour accélérer les électrons du faisceau d'électrons suivant des trajectoires radiales dans le plan médian, Pm, s'étendant à partir du conducteur
BE2017/5776 extérieur en direction du conducteur intérieur et à partir du conducteur intérieur en direction du conducteur extérieur ;
(d)un système d'aimants comportant plusieurs électroaimants prévus pour dévier les trajectoires du faisceau d'électrons d'une trajectoire radiale vers une trajectoire radiale différente, chacune dans le plan médian, Pm, et passant par l'axe central, Zc, de la source d'électrons à une sortie de faisceau d'électrons.
Dans ce qui suit, le terme “rhodotron” est utilisé comme synonyme de “accélérateur d'électrons doté d'une cavité résonante”.
[3] Comme représenté sur la Figure 1(b), les électrons d'un faisceau d'électrons sont accélérés suivant le diamètre (deux rayons, 2R) de la cavité résonante par le champ électrique, E, généré par le système à RF entre la section de conducteur extérieur et la section de conducteur intérieur et entre la section de conducteur intérieur et la section de conducteur extérieur. Le champ électrique oscillant, E, accélère d'abord les électrons sur la distance entre la section de conducteur extérieur et la section de conducteur intérieur. La polarité du champ électrique change lorsque les électrons traversent la zone située autour du centre de la cavité résonante comprise à l'intérieur de la partie cylindrique intérieure. Cette zone située autour du centre de la cavité résonante assure une protection contre le champ électrique aux électrons qui continuent leur trajectoire à vitesse constante. Ensuite, les électrons sont à nouveau accélérés dans le segment de leur trajectoire compris entre la section de conducteur intérieur et la section de conducteur extérieur. La polarité du champ électrique change à nouveau lorsque les électrons sont déviés par un électroaimant. Le processus est ensuite répété aussi souvent que nécessaire pour que le faisceau d'électrons atteigne une énergie visée où il est libéré hors du rhodotron. La trajectoire des électrons dans le plan médian, Pm, présente donc la forme d'une fleur (voir Figure 1(b)).
[4] Un rhodotron peut être combiné à un équipement externe comme une ligne de faisceau et un système de balayage de faisceau. Le rhodotron peut être utilisé pour la stérilisation, la modification de polymères, le traitement de pâte, la pasteurisation à froid d'aliments, à des fins de détection et de sécurité, etc.
[5] A l'heure actuelle, les rhodotrons connus sont de grande taille, présentent un coût de production élevé et nécessitent une source d'énergie de forte puissance pour les utiliser. Ils sont conçus pour être posés sur un lieu fixe et avec une configuration prédéterminée.
BE2017/5776 L'application d'un faisceau d'électrons en des lieux différents nécessite de tirer une ligne de faisceau supplémentaire, avec tous les coûts et les problèmes techniques supplémentaires qui y sont associés.
[6] Il existe une demande dans l'industrie pour des rhodotrons plus petits, plus compacts, polyvalents et de plus faible coût consommant moins d'énergie et qui sont de préférence des unités mobiles. Toutefois, des cavités résonantes de plus petit diamètre nécessitent une plus forte puissance pour accélérer des électrons sur des distances plus courtes, ce qui nuit à la consommation d'énergie de tels rhodotrons compacts. Indépendamment de la taille d'un rhodotron, la consommation d'énergie peut être réduite en alimentant la source de RF et en accélérant des électrons pendant une fraction seulement du cycle de marche du rhodotron comme décrit dans EP2804451. Toutefois, même ainsi, la consommation d'énergie est plus élevée avec des cavités résonantes plus petites.
[7] Une cavité résonante de plus petit diamètre présente également une circonférence extérieure plus petite, ce qui réduit l'espace disponible pour relier la source d'électrons et tous les électroaimants du système d'aimants à la cavité résonante. La production de petits rhodotrons compacts est plus complexe et plus extensive que celle des rhodotrons selon l'état actuel de la technique.
[8] La présente invention propose un rhodotron compact nécessitant une faible énergie, qui est mobile et qui est économique à produire. Ces avantages sont décrits plus en détail dans les paragraphes suivants.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION [9] La présente invention est définie dans les revendications indépendantes annexées. Les modes de réalisation préférés sont définis dans les revendications dépendantes. En particulier, la présente invention concerne un accélérateur d'électrons comportant une cavité résonante, une source d'électrons, un système à RF, et au moins une unité d'aimants.
[10] La cavité résonante est constituée d'un conducteur fermé creux comportant :
• une paroi extérieure comportant une partie cylindrique extérieure dotée d'un axe central, Zc, et dotée d'une surface intérieure formant une section (lo) de conducteur extérieur, et
BE2017/5776 • une paroi intérieure contenue à l'intérieur de la paroi extérieure et comportant une partie cylindrique intérieure d'axe central Zc, et dotée d'une surface extérieure formant une section (li) de conducteur intérieur, la cavité résonante est symétrique par rapport à un plan médian, Pm, normal à l'axe central, Zc, et croisant la partie cylindrique extérieure et la partie cylindrique intérieure, et est formée par :
• une première demi-coque, dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, • une deuxième demi-coque, dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, et • un élément de bague centrale de rayon intérieur R, pris en sandwich au niveau du plan médian, Pm, entre les première et deuxième demi-coques.
La surface formant la section de conducteur extérieur est formée par une surface intérieure de la paroi extérieure cylindrique des première et deuxième demi-coques, et par un bord intérieur de l'élément de bague centrale.
[H] La source d'électrons est prévue pour injecter radialement un faisceau d'électrons dans la cavité résonante, d'une ouverture d’introduction sur la section de conducteur extérieur vers l'axe central, Zc, suivant le plan médian, Pm.
[12] Le système à RF est couplé à la cavité résonante et prévu pour générer un champ électrique, E, entre la section de conducteur extérieur et la section de conducteur intérieur, oscillant à une fréquence (îrf), pour accélérer les électrons du faisceau d'électrons suivant des trajectoires radiales dans le plan médian, Pm, s'étendant à partir de la section de conducteur extérieur en direction de la section de conducteur intérieur et à partir de la section de conducteur intérieur en direction de la section de conducteur extérieur.
[13] L'unité ou les unités d'aimants comportent un aimant de déviation composé de premier et deuxième aimants positionnés de part et d'autre du plan médian, Pm, et prévus pour générer un champ magnétique dans une chambre de déviation en communication fluidique avec la cavité résonante par au moins une fenêtre de déviation, le champ magnétique étant prévu pour dévier un faisceau d'électrons émergeant de la cavité résonante à travers la ou les fenêtres de déviation suivant une première trajectoire radiale dans le plan médian, Pm, et pour
BE2017/5776 rediriger le faisceau d'électrons dans la cavité résonante à travers la ou les fenêtres de déviation ou à travers une deuxième fenêtre de déviation en direction de l'axe central suivant une deuxième trajectoire radiale dans le plan médian, Pm, ladite deuxième trajectoire radiale étant différente de la première trajectoire radiale.
[14] Une partie de l'élément de bague centrale peut s'étendre radialement au-delà d'une surface extérieure de la paroi extérieure à la fois des première et deuxième demi-coques, et l'unité ou les unités d'aimants peuvent être ajustées sur ladite partie de l'élément de bague centrale.
[15] La chambre de déviation de l'unité ou des unités d'aimants peut être formée par une cavité évidée dans une épaisseur de l'élément de bague centrale, la ou les fenêtres de déviation étant formées dans le bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face à l'axe central, Zc.
[16] De préférence, un accélérateur d'électrons selon la présente invention comporte N unités d'aimants, avec N > 1, et les chambres de déviation des N unités d'aimants sont formées par des cavités évidées individuelles dans l'épaisseur de l'élément de bague centrale, les N fenêtres de déviation étant formées dans le bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face à l'axe central, Zc.
[17] L'élément de bague centrale peut être fait d'une plaque en forme d'anneau comportant des première et deuxième surfaces principales séparées par une épaisseur de la plaque en forme d'anneau, et chaque cavité peut être formée par un évidement ouvert au niveau de la première surface principale et au bord intérieur de la plaque en forme d'anneau, une plaque de couverture étant couplée à la première surface principale pour obturer l'évidement et former une cavité ouverte uniquement au bord intérieur pour former une ou plusieurs fenêtres de déviation.
[18] De préférence, les première et deuxième demi-coques présentent une géométrie identique et chacune est couplée à l'élément de bague centrale avec des moyens d'étanchéité pour assurer l'herméticité de la cavité résonante.
[19] Chacune des première et deuxième demi-coques peut comporter la paroi extérieure cylindrique, un couvercle inférieur, et un montant central dépassant du couvercle inférieur, une surface extérieure des montants centraux des première et deuxième demi-coques formant une partie de la section de conducteur intérieur.
BE2017/5776 [20] L'accélérateur d'électrons selon la présente invention peut comporter une chambre centrale prise en sandwich entre les montants centraux des première et deuxième demicoques. La chambre centrale comporte une paroi périphérique cylindrique d'axe central Zc, présentant des ouvertures alignées radialement avec des fenêtres de déviation correspondantes et l'ouverture d'entrée d'introduction. La surface formant la section de conducteur intérieur peut être formée par une surface extérieure des montants centraux et par la paroi périphérique de la chambre centrale prise en sandwich entre ceux-ci.
[21] De préférence, le système à RF est couplé à la première demi-coque, et la bague centrale et la chambre centrale peuvent être montées sur la première demi-coque avec des orientations angulaires différentes autour de l'axe central, Zc afin de faire varier l'orientation d'une sortie de faisceau d'électrons, pour libérer hors de la cavité résonante le faisceau d'électrons accélérés jusqu'à une énergie souhaitée.
[22] Dans un mode de réalisation préféré, les premier et deuxième aimants de l'aimant de déviation d'au moins une unité d'aimants sont des aimants permanents.
[23] De préférence, chacun des premier et deuxième aimants permanents est formé par une multiplicité d'éléments d'aimants discrets, idéalement sous la forme de prismes tels que des parallélépipèdes rectangles, ou de cubes ou de cylindres, disposés côte à côte en un réseau parallèle au plan médian, Pm, comportant une ou plusieurs rangées d'éléments d'aimants discrets et disposés de part et d'autre de la chambre de déviation par rapport au plan médian, Pm.
[24] De préférence, l'accélérateur d'électrons selon la présente invention comporte N unités d'aimants, avec N > 1, et les premier et deuxième aimants de déviation de N - n sont des aimants permanents, avec n = 0 à N - 1.
[25] De préférence, l'unité ou les unités d'aimants forment un champ magnétique dans la chambre de déviation compris entre 0,05 T et 1,3 T, de préférence 0,1 T à 0,7 T.
Description des dessins [26] Ces aspects et d'autres de l'invention vont être expliqués plus en détail à titre d'exemple et en faisant référence aux dessins joints.
BE2017/5776
La Figure 1 représente schématiquement un exemple d'un accélérateur d'électrons selon la présente invention, (a) une coupe suivant un plan (X, Z), et (b) une vue sur un plan (X, Y), normal à (X, Z).
La Figure 2 représente schématiquement un accélérateur d'électrons selon la présente invention, (a) une vue éclatée de divers éléments d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, (b) prêt à monter sur un support en vue d'une utilisation et (c) une vue agrandie d'un mode de réalisation de la construction de la bague centrale et de la chambre de déviation.
La Figure 3 représente un exemple d'unité d'aimants utilisée dans un rhodotron préféré selon la présente invention (a) vue en coupe suivant un plan (Z, r), r se trouvant dans le plan médian, Pm et croisant l'axe central, Zc, et (b) une vue en perspective représentant un outil servant à ajouter ou à retirer des éléments d'aimants discrets à l'unité d'aimants.
La Figure 4 représente la façon dont la direction du faisceau d'électrons extrait du rhodotron peut être modifiée pour un faisceau d'électrons de (a) 10 MeV et (b) 6 MeV.
Les figures ne sont pas dessinées à l'échelle.
Description détaillée
Rhodotron [27] Les Figures 1 et 2 représentent un exemple d'un rhodotron selon l'invention et comportant :
(a) une cavité résonante (1) constituée d'un conducteur fermé creux ;
(b) une source (20) d'électrons ;
(c) un système de vide (non représenté) ;
(d) un système (70) à RF ;
(e) un système d'aimants comportant au moins une unité (30i) d'aimants.
Cavité résonante [28] La cavité résonante (1) comporte :
BE2017/5776 (a) un axe central, Zc ;
(b) une paroi extérieure comportant une partie cylindrique extérieure coaxiale à l'axe central, Zc, et dotée d'une surface intérieure formant une section (lo) de conducteur extérieur ;
(c) une paroi intérieure contenue à l'intérieur de la paroi extérieure et comportant une partie cylindrique intérieure coaxiale à l'axe central, Zc, et dotée d'une surface extérieure formant une section (li) de conducteur intérieur ;
(d) deux couvercles inférieurs (11b, 12b) joignant la paroi extérieure et la paroi intérieure, fermant ainsi la cavité résonante ;
(e) un plan médian, Pm, normal à l'axe central, Zc, et croisant la partie cylindrique intérieure et la partie cylindrique extérieure. L'intersection du plan médian et de l'axe central définit le centre de la cavité résonante.
[29] La cavité résonante (1) est divisée en deux parties symétriques par rapport au plan médian, Pm. Cette symétrie de la cavité résonante par rapport au plan médian concerne la géométrie de la cavité résonante et ne tient pas compte de la présence d'éventuelles ouvertures, p. ex. servant à raccorder le système (70) à RF ou le système de vide. La surface intérieure de la cavité résonante forme ainsi un conducteur fermé creux sous la forme d'un volume toroidal.
[30] Le plan médian, Pm, peut être vertical, horizontal ou présenter n'importe quelles orientations appropriées par rapport au sol sur lequel repose le rhodotron. De préférence, il est vertical.
[31] La cavité résonante (1) peut comporter des ouvertures servant à raccorder le système (70) à RF, et le système de vide (non représenté). Ces ouvertures sont de préférence pratiquées dans au moins un des deux couvercles inférieurs (11b, 12b).
[32] La paroi extérieure comporte également des ouvertures croisées par le plan médian, Pm. Par exemple, la paroi extérieure comporte une ouverture d’introduction servant à introduire un faisceau (40) d'électrons dans la cavité résonante (1). Elle comporte également une sortie (50) de faisceau d'électrons servant à libérer hors de la cavité résonante le faisceau (40) d'électrons accélérés jusqu'à une énergie souhaitée. Elle comporte également des fenêtres (3 Iw) de déviation, mettant en communication fluidique la cavité résonante avec une chambre
BE2017/5776 de déviation correspondante (31, voir ci-dessous). Généralement, un rhodotron comporte plusieurs unités d'aimants et plusieurs fenêtres de déviation.
[33] Un rhodotron accélère généralement les électrons d'un faisceau d'électrons jusqu'à des énergies qui peuvent être comprises entre 1 et 50 MeV, de préférence entre 3 et 20 MeV, idéalement entre 5 et 10 MeV.
[34] La paroi intérieure comporte des ouvertures alignées radialement avec des fenêtres (3 Iw) de déviation correspondantes permettant le passage d'un faisceau d'électrons à travers la partie cylindrique intérieure suivant une trajectoire radiale rectiligne.
[35] La surface de la cavité résonante (1) constituée d'un conducteur fermé creux est faite d'un matériau conducteur. Par exemple, le matériau conducteur peut être un matériau parmi l'or, l'argent, le platine, l'aluminium, de préférence du cuivre. Les parois extérieure et intérieure et les couvercles inférieurs peuvent être faits d'acier revêtu d'une couche de matériau conducteur.
[36] La cavité résonante (1) peut présenter un diamètre, 2R, compris entre 0,3 m et 4 m, de préférence entre 0,4 m et 1,2 m, idéalement entre 0,5 m et 0,7 m. La hauteur de la cavité résonante (1), mesurée parallèlement à l'axe central, Zc, peut être comprise entre 0,3 m et 4 m, de préférence entre 0,4 m et 1,2 m, idéalement entre 0,5 m et 0,7 m.
[37] Le diamètre d'un rhodotron comprenant une cavité résonante (1), une source (20) d'électrons, un système de vide, un système (70) à RF et une ou plusieurs unités d'aimants, mesuré parallèlement au plan médian, Pm, peut être compris entre 1 et 5 m, de préférence entre 1,2 et 2,8 m, idéalement entre 1,4 et 1,8 m. La hauteur du rhodotron mesuré parallèlement à l'axe central, Zc, peut être comprise entre 0,5 et 5 m, de préférence entre 0,6 et
1,5 m, idéalement entre 0,7 et 1,4 m.
Source d'électrons, système de vide et système à RF [38] La source (20) d'électrons est prévue pour générer et pour introduire un faisceau (40) d'électrons dans la cavité résonante suivant le plan médian, Pm, en direction de l'axe central, Zc, à travers une ouverture d'entrée d'introduction. Par exemple, la source d'électrons peut être un canon à électrons. Comme il est bien connu des personnes disposant de qualifications ordinaires dans le métier, un canon à électrons est un composant électrique qui produit un faisceau d'électrons collimaté étroit, qui présente une énergie cinétique précise.
BE2017/5776 [39] Le système de vide comporte une pompe à vide servant à pomper de l'air hors de la cavité résonante (1) et à créer un vide dans celle-ci.
[40] Le système (70) à RF est couplé à la cavité résonante (1) via un coupleur et comporte typiquement un oscillateur conçu pour osciller à une fréquence de résonance, Frf, pour générer un signal RF, suivi d'un amplificateur ou une chaîne d'amplificateurs servant à atteindre une puissance de sortie souhaitée à l'extrémité de la chaîne. Le système à RF génère ainsi un champ électrique radial résonant, E, dans la cavité résonante. Le champ électrique radial résonant, E, oscille de façon à accélérer les électrons du faisceau (40) d'électrons suivant une trajectoire se situant dans le plan médian, Pm, de la section de conducteur extérieur vers la section de conducteur intérieur, et ensuite de la section de conducteur intérieur vers une fenêtre (31w) de déviation. Le champ électrique radial résonant, E, est généralement du type “TE001”, qui définit que le champ électrique est transversal (“TE”), présente une symétrie de révolution (premier “0”), n'est pas annulé suivant un rayon de la cavité (deuxième “0”), et est un demi-cycle dudit champ dans une direction parallèle à l'axe central Z.
Système d'aimants [41] Le système d'aimants comporte au moins une unité (301) d'aimants comportant un aimant de déviation composé de premier et deuxième aimants permanents (32) positionnés de part et d'autre du plan médian, Pm, et prévus pour générer un champ magnétique dans une chambre (31) de déviation. La chambre de déviation est en communication fluidique avec la cavité résonante (1) par au moins une fenêtre (3 Iw) de déviation.
[42] De préférence, le système d'aimants comporte plusieurs unités d'aimants (30i avec i = 1, 2, ... N). N est égal au nombre total d'unités d'aimants et est compris entre 1 et 15, de préférence entre 4 et 12, idéalement entre 5 et 10. Le nombre N d'unités d'aimants correspond à (N + 1) accélérations des électrons d'un faisceau (40) d'électrons avant qu'il quitte le rhodotron avec une énergie donnée. Par exemple, la Figure 4 en (a) représente des rhodotrons comportant neuf (9) unités (30i) d'aimants produisant un faisceau d'électrons de lOMeV, tandis que les rhodotrons en (b) comportent cinq (5) unités d'aimants, produisant un faisceau d'électrons de 6 MeV.
BE2017/5776 [43] Le faisceau d'électrons est injecté dans la cavité résonante par la source (20) d'électrons à travers l'ouverture d’introduction suivant le plan médian, Pm. Il suit une trajectoire radiale dans le plan médian, Pm, ladite trajectoire traversant :
(a) la paroi intérieure à travers une première ouverture ;
(b) le centre de la cavité résonante (c.à.d. l'axe central, Zc) ;
(c) la paroi intérieure à travers une deuxième ouverture ;
(d) la paroi extérieure à travers une première fenêtre (3 Iw) de déviation ;
(e) une première chambre (31) de déviation.
Le faisceau d'électrons est ensuite dévié par l'aimant de déviation de l'unité (30i) d'aimants et réintroduit dans la cavité résonante à travers la première ou une deuxième fenêtre de déviation suivant une trajectoire radiale différente. Le faisceau d'électrons peut suivre un tel trajet un nombre N de fois jusqu'à ce qu'il atteigne une énergie visée. Le faisceau d'électrons est ensuite extrait hors de la cavité résonante à travers une sortie (50) de faisceau d'électrons. Dans les rhodotrons selon l'état actuel de la technique, des électroaimants sont utilisés dans les unités d'aimants, car ils permettent un contrôle facile du champ magnétique créé dans l'unité d'aimants. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, au moins une unité d'aimants peut comporter des premier et deuxième aimants permanents au lieu de premier et deuxième électroaimants. Les avantages associés à l'utilisation d'aimants permanents sont évoqués plus bas dans le paragraphe intitulé “Aimants permanents”.
Dans le présent document, une trajectoire radiale est définie comme une trajectoire rectiligne croisant perpendiculairement l'axe central, Zc.
Construction modulaire de l'accélérateur d'électrons [44] Comme illustré sur la Figure 4, les rhodotrons peuvent être fournis dans une multiplicité de configurations différentes. Par exemple, différents utilisateurs peuvent avoir besoin de rhodotrons produisant des faisceaux d'électrons de différentes énergies. L'énergie du faisceau d'électrons quittant un rhodotron peut être contrôlée par le nombre de trajectoires radiales d'accélération suivies par le faisceau d'électrons avant d'atteindre une sortie (50), ce qui dépend du nombre d'unités d'aimants actives dans le rhodotron. Les rhodotrons de la Figure 4(a) (= colonne de gauche) comportent neuf (9) unités d'aimants et sont configurés
BE2017/5776 pour produire un faisceau d'électrons de 10 MeV. Les rhodotrons de la Figure 4(b) (= colonne de droite) comportent cinq (5) unités d'aimants et sont configurés pour produire un faisceau d'électrons de 6 MeV. Différents utilisateurs peuvent avoir besoin d'un faisceau d'électrons accélérés quittant le rhodotron suivant une trajectoire d'une orientation donnée. Les rhodotrons de la Figure 4(al) et 4(bl) (= ligne du haut) produisent un faisceau d'électrons quittant le rhodotron horizontalement (c.à.d. avec un angle de 0°). Les rhodotrons de la Figure 4(a2) et 4(b2) (= ligne du milieu) et de la Figure 4(a3) et 4(b3) (= ligne du bas) produisent un faisceau d'électrons quittant le rhodotron verticalement, respectivement vers le bas (c.à.d. avec un angle de 90°) et vers le haut (c.à.d. avec un angle de 90°).
[45] Les rhodotrons selon l'état actuel de la technique sont généralement positionnés “horizontalement,” c.à.d. avec leur plan médian, Pm, horizontal et parallèle à la surface sur laquelle repose le rhodotron. En faisant pivoter le rhodotron autour de l'axe central (vertical), Zc, la sortie (50) de faisceau d'électrons peut être dirigée dans n'importe quelle direction suivant le plan médian, Pm. Il n'est toutefois pas possible de diriger la sortie (50) de faisceau d'électrons hors du plan médian (p. ex. à 45° ou verticalement à 90° ou 270° par rapport au plan médian). Les rhodotrons de la présente invention sont de préférence positionnés “verticalement,” c.à.d. avec l'axe central, Zc, horizontal et parallèle à la surface sur laquelle repose le rhodotron et, par conséquent, le plan médian, Pm, étant vertical. Une unité de rhodotron installée dans une orientation verticale présente plusieurs avantages. Premièrement, cela conduit à une diminution de la surface au sol occupée par le rhodotron. Ceci réduit l'espace nécessaire à l'installation d'une unité de rhodotron au point que des unités mobiles de rhodotron peuvent être installées dans la cargaison d'un camion. Deuxièmement, l'orientation verticale d'un rhodotron permet de diriger la sortie (50) de faisceau d'électrons dans n'importe quelles directions de l'espace. Le rhodotron peut être pivoté autour de l'axe central (horizontal), Zc, comme illustré sur la Figure 4, pour atteindre n'importe quelle direction suivant le plan médian, Pm, et il peut être pivoté autour d'un axe vertical du plan médian, Pm, croisant l'axe central, Zc, pour atteindre n'importe quelle direction de l'espace. Afin de réduire les coûts de production, un nouvel ensemble de modules ou éléments a été développé comme décrit ci-après, permettant la production de rhodotrons présentant des orientations quelconques de la sortie de faisceau d'électrons avec le même ensemble de modules ou éléments, d'où un “système à cadran” convenant à n'importe quelle direction de la sortie (50) de faisceau d'électrons.
BE2017/5776 [46] A ce jour, deux rhodotrons de configurations différentes nécessitent de reconcevoir individuellement de nombreuses pièces du rhodotron, lesdites pièces devant être adaptées sur mesure et produites individuellement. Comme mentionné plus haut, la présente invention propose un concept entièrement innovant, comprenant un ensemble d'éléments ou modules communs à des rhodotrons de n'importe quelle configuration. Différentes configurations de rhodotrons peuvent être obtenues en modifiant l'assemblage des éléments, et non les éléments eux-mêmes. De cette façon, le nombre d'outils et de moules nécessaire à la production des rhodotrons peut être sensiblement réduit, réduisant ainsi les coûts de production.
[47] La construction modulaire de rhodotrons selon la présente invention est illustrée dans la vue éclatée de la Figure 2(a). La cavité résonante d'un rhodotron est formée par :
• une première demi-coque (11), dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, • une deuxième demi-coque (12), dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, et • un élément (13) de bague centrale de rayon intérieur R, pris en sandwich au niveau du plan médian, Pm, entre les première et deuxième demi-coques.
[48] En se référant à la Figure 2(a), chacune des première et deuxième demi-coques comporte une paroi extérieure cylindrique, un couvercle inférieur (11b, 12b), et un montant central (15p) dépassant du couvercle inférieur. Une chambre centrale (15c) peut être prise en sandwich entre les montants centraux des première et deuxième demi-coques.
[49] Comme évoqué plus haut, la cavité résonante présente une géométrie de révolution semblable à un tore. La surface intérieure entière de la cavité résonante est faite d'un matériau conducteur. En particulier, la surface formant la section (lo) de conducteur extérieur est formée par une surface intérieure de la paroi extérieure cylindrique des première et deuxième demi-coques, et par un bord intérieur de l'élément de bague centrale, qui affleure de préférence les surfaces intérieures à la fois des première et deuxième demi-coques. La surface formant la section (li) de conducteur intérieur est formée par une surface extérieure des montants centraux et par la paroi périphérique de la chambre centrale prise en sandwich entre ceux-ci.
[50] Comme il est visible sur les Figures 2(a) et 3(a), l'élément (13) de bague centrale présente des première et deuxième surfaces principales séparées l'une de l'autre par une
BE2017/5776 épaisseur de celui-ci. Une partie de l'élément de bague centrale s'étend radialement au-delà d'une surface extérieure de la paroi extérieure à la fois des première et deuxième demi-coques, formant un flasque s'étendant radialement vers l'extérieur. Les unités (30i) d'aimants peuvent être montées sur et ajustées par-dessus ledit flasque. L'ajustement entre les unités d'aimants et le flasque autorise de préférence un certain jeu pour aligner finement les unités d'aimants avec le plan médian, Pm, et la trajectoire du faisceau d'électrons. En particulier, les unités d'aimants peuvent de préférence être inclinées dans une direction radiale et translatées suivant une direction parallèle à l'axe central, Zc, pour positionner l'unité d'aimants en symétrie parfaite par rapport au plan médian, et elles peuvent être translatées parallèlement au plan médian, Pm, et pivotées autour d'un axe parallèle à l'axe central, Zc, pour un alignement parfait avec la trajectoire du faisceau d'électrons.
[51] Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la chambre (31) de déviation d'au moins une unité d'aimants peut être formée par une cavité évidée dans l'épaisseur de l'élément de bague centrale, la fenêtre (31w) de déviation étant formée au bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face au centre de l'élément de bague centrale et à l'axe central, Zc. De préférence, plusieurs chambres de déviation, idéalement toutes les chambres de déviation du rhodotron sont formées par des cavités évidées individuelles dans l'épaisseur de l'élément de bague centrale, les fenêtres de déviation correspondantes étant formées dans le bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face à l'axe central, Zc. Cette construction réduit sensiblement les coûts de production des rhodotrons en comparaison des modèles selon l'état actuel de la technique pour les raisons suivantes.
[52] Parce que les électroaimants comportent des bobines entre lesquelles un champ magnétique est formé, ils ne peuvent pas être situés au voisinage immédiat de la paroi extérieure de la cavité résonante. Les chambres de déviation dans les rhodotrons selon l'état actuel de la technique, munis d'électroaimants, sont donc fabriquées sous forme de composants individuels, qui sont couplés à la cavité résonante au moyen de deux conduits, l'un aligné avec la trajectoire radiale du faisceau d'électrons quittant la cavité résonante, l'autre aligné avec la trajectoire radiale du faisceau d'électrons rentrant dans la cavité résonante. Les deux conduits doivent être couplés à une extrémité à l'unité d'aimants et à l'autre extrémité à la paroi extérieure de la cavité résonante. Le couplage des conduits peut être effectué par un ou plusieurs procédés parmi le soudage, le vissage, le rivetage, etc. Un joint torique d'étanchéité peut être utilisé pour assurer l'herméticité du couplage. Cette opération de couplage ne peut être effectué que manuellement par un artisan qualifié. Elle est chronophage,
BE2017/5776 assez onéreuse et non dépourvue de risques de mauvais alignements des différents composants (tubes, chambre, etc.).
[53] En utilisant des aimants permanents, les unités d'aimants peuvent être situées au voisinage immédiat de la paroi extérieure de la cavité résonante. En aménageant les chambres de déviation comme des cavités évidées dans l'épaisseur de l'élément de bague centrale, elles peuvent toutes être usinées automatiquement avec précision à partir d'une seule plaque en forme d'anneau. Les unités d'aimants peuvent alors être couplées à la bague centrale pardessus chaque chambre de déviation ainsi formée. Ces opérations sont beaucoup plus précises, reproductibles, rapides et économiques que le couplage de chaque unité d'aimants individuelle à la cavité résonante extérieure au moyen de deux conduits soudés, comme évoqué ci-dessus.
[54] Les chambres (31) de déviation peuvent être formées de manière économique comme suit. Comme évoqué plus haut, l'élément de bague centrale peut être fait d'une plaque en forme d'anneau comportant des première et deuxième surfaces principales séparées par une épaisseur de la plaque en forme d'anneau. Comme représenté sur la Figure 2(a) et (c), chaque cavité formant une chambre de déviation peut être produite en formant un évidement ouvert au niveau de la première surface principale et au bord intérieur de la plaque en forme d'anneau. L'évidement peut être formé par usinage, découpe au jet d'eau, ablation au laser, ou toute autre technique connue dans le métier. Une plaque (13p) de couverture peut alors être couplée à la première surface principale pour obturer l'évidement et former une cavité ouverte uniquement au bord intérieur pour former une ou plusieurs fenêtres de déviation. Un anneau d'étanchéité peut être utilisé pour sceller l'interface entre l'élément de bague centrale et la plaque de couverture. La plaque de couverture peut être fixée par soudage ou au moyen de vis ou de rivets.
[55] La Figure 2(a) représente un élément (13) de bague centrale muni de huit (8) chambres de déviation, fermées sur la première surface principale par des plaques (13p) de couverture et s'ouvrant au bord intérieur de l'élément de bague centrale avec une seule fenêtre (13w) de déviation allongée par chambre de déviation. La fenêtre allongée unique doit s'étendre dans la direction circonférentielle au moins de façon à envelopper les trajectoires du faisceau d'électrons quittant et rentrant dans la cavité résonante.
[56] Dans une variante de mode de réalisation illustrée sur la Figure 2(c), chaque chambre de déviation peut s'ouvrir au bord intérieur par deux fenêtres de déviation plus
BE2017/5776 petites au lieu d'une seule grande fenêtre de déviation comme dans le mode de réalisation qui précède. Une première fenêtre de déviation est alignée avec une trajectoire radiale de sortie du faisceau d'électrons quittant la cavité résonante, et une deuxième fenêtre de déviation est alignée avec une trajectoire radiale d'entrée du faisceau d'électrons rentrant dans la cavité résonante en aval de la trajectoire circulaire d'angle supérieur à 180° suivie par le faisceau d'électrons dans la chambre de déviation. Avec ces conceptions, des cavités de déviation multiples peuvent être formées en une seule ou en un petit nombre d'opérations automatisées, avec des fenêtres de déviation (13w) en alignement parfait et reproductible avec les trajectoires radiales souhaitées du faisceau d'électrons.
[57] Pour rationaliser encore la production d'un rhodotron, il est préféré que les première et deuxième demi-coques présentent une géométrie identique et que chacune soit couplée à l'élément de bague centrale avec des moyens (14) d'étanchéité pour assurer l'herméticité de la cavité résonante. Des demi-coques peuvent ainsi être produites en série, sans tenir compte du fait qu'elles soient appelées à former une première ou une deuxième demi-coque de la cavité résonante. Outre la paroi extérieure cylindrique déjà mentionnée, chacune des première et deuxième demi-coques peut comporter un couvercle inférieur (11b, 12b), et un montant central (15p) dépassant du couvercle inférieur. La section (li) de conducteur intérieur peut être formée par les premier et deuxième montants entrant en contact lorsque les première et deuxième demi-coques sont couplées de part et d'autre de l'élément de bague centrale. En variante, comme représenté sur la Figure 2(a), une chambre centrale (15c) peut être prise en sandwich entre les montants centraux des première et deuxième demi-coques. La chambre centrale comporte une paroi périphérique cylindrique d'axe central Zc. Avec ou sans chambre centrale, des ouvertures sont réparties radialement sur la paroi périphérique de la chambre centrale ou des premier et deuxième montants, en alignement avec des fenêtres de déviation correspondantes, l'ouverture d'entrée d'introduction, et la sortie (50) de faisceau d'électrons. La surface formant la section de conducteur intérieur est ainsi formée par une surface extérieure des montants centraux et, si une chambre centrale est utilisée, par la paroi périphérique de la chambre centrale prise en sandwich entre ceux-ci.
[58] Avec les modules décrits ci-dessus, une cavité résonante peut être formée en assemblant la deuxième demi-coque (12) à l'élément (13) de bague centrale, par des moyens bien connus dans le métier, comme des boulons, des rivets, le soudage ou le brasage. L'ensemble ainsi formé peut être assemblé à la première demi-coque, la chambre centrale étant prise en sandwich entre les premier et deuxième montants, pour compléter la cavité
BE2017/5776 résonante munie d'une ouverture d'entrée d'introduction, d'une sortie (50) de faisceau d'électrons et d'une multiplicité de fenêtres (31w) de déviation en communication fluidique avec des chambres de déviation, et en alignement radial avec des ouvertures correspondantes dans la paroi cylindrique de la chambre centrale. Avec une partie de l'élément (13) de bague centrale formant un flasque s'étendant radialement vers l'extérieur et enveloppant les chambres de déviation, les unités d'aimants peuvent être couplées audit flasque dans les positions correspondantes des chambres de déviation. Aucun câblage électrique n'est nécessaire dans l'ensemble ainsi produit, étant donné que les aimants permanents n'ont pas besoin d'être alimentés. Ceci réduit considérablement le coût de production et le coût d'utilisation.
[59] La première demi-coque comporte au moins une ouverture servant au couplage au système (70) à RF. Si, comme représenté sur la Figure 2(b), ladite ou lesdites ouvertures sont décalées par rapport à l'axe central, Zc, la position angulaire de la première demi-coque est fixée par la position de l'ouverture en question par rapport au système à RF. L'ensemble ainsi obtenu peut être davantage stabilisé en le prenant en sandwich entre deux plaques comme représenté sur la Figure 2(b), maintenant fermement les unités d'aimants en place. Le tout peut alors être positionné dans un support. Le système (70) à RF peut être couplé aux ouvertures dans le couvercle inférieur de la première demi-coque. Seul le système à RF nécessite une alimentation pour fonctionner, étant donné que, contrairement aux électroaimants, les aimants permanents n'ont pas besoin d'être alimentés. Tout le câblage électrique est donc concentré dans le système à RF, qui peut être produit séparément sous forme d'unités standard. Ceci est avantageux pour la production, mais facilite également la production d'une unité mobile de rhodotron, nécessitant des raccordements d'alimentation en plus petit nombre.
[60] Les diverses configurations du rhodotron illustrées sur la Figure 4 ont été évoquées ci-dessus, en montrant la façon dont les configurations d'un rhodotron peuvent varier en fonction des applications en termes d'énergie et d'orientation du faisceau (40) d'électrons. Avec la construction modulaire décrite ci-dessus, toutes les configurations peuvent être obtenues avec le même ensemble de modules ou éléments. Les cercles centraux blancs dans les rhodotrons de la Figure 4 représentent le couvercle inférieur (11b) de la première demicoque. Le couvercle inférieur (11b) est muni de deux ouvertures servant au couplage à un système à RF dont l'orientation est fixe et ne peut pas être changée. Les ouvertures sont illustrées sur la Figure 4 avec un cercle noir du côté gauche et un cercle blanc du côté droit,
BE2017/5776 montrant que dans toutes les configurations, l'orientation angulaire de la première demi-coque est maintenue fixe.
[61] Pour une énergie donnée du faisceau d'électrons produit par le rhodotron (p. ex. lOMeV dans les rhodotrons de la Figure 4(al-3) et 6MeV dans les rhodotrons de la Figure 4(a 13)), l'orientation angulaire de la sortie (50) peut être changée en faisant varier l'orientation angulaire de l'élément (13) de bague centrale et, éventuellement, de la deuxième demi-coque par rapport à la première demi-coque, dont la position doit rester fixe.
[62] Pour une orientation donnée du faisceau d'électrons (p. ex. 0° sur la Figure 4(al) et (bl), 90° sur la Figure 4(a2) et (b2), et 90° sur la Figure 4(a3) et (b3)), l'énergie du faisceau d'électrons peut être changée en faisant varier le nombre d'unités d'aimants activées. Ceci peut être réalisé simplement en retirant ou en ajoutant un certain nombre d'unités d'aimants ou, en variante, en retirant ou en chargeant des éléments d'aimants discrets depuis ou vers un certain nombre d'unités d'aimants. Les unités (30i) d'aimants grisées sur la Figure 4(b) représentent des unités d'aimants actives, tandis que les rectangles blancs, avec des contours en pointillés, représentent des unités d'aimants inactives. La sortie (50) peut facilement être pivotée en mettant en place un canal se ramifiant radialement dans chaque chambre de déviation. En l'absence d'un champ magnétique pour infléchir la trajectoire radiale d'un faisceau d'électrons, ce dernier peut poursuivre sa trajectoire radiale à travers ledit canal et sortir du rhodotron.
[63] Toutes les différentes configurations illustrées sur la Figure 4 peuvent être réalisées avec un ensemble unique de modules illustré sur la Figure 2(a), tandis qu'avec des rhodotrons selon l'état actuel de la technique, chaque nouvelle configuration nécessiterait de reconcevoir à nouveau les composants, avec un montage spécifique à chaque nouvelle configuration. Une telle rationalisation de la production de rhodotrons avec un ensemble unique de composants permet une réduction drastique des coûts de production et, en même temps, une reproductibilité et une fiabilité supérieures des rhodotrons ainsi produits.
Aimants permanents [64] Bien que les rhodotrons selon l'état actuel de la technique utilisent des électroaimants dans les unités d'aimants utilisées pour dévier les trajectoires d'un faisceau d'électrons en les renvoyant dans la cavité résonante, un rhodotron selon la présente invention diffère de tels rhodotrons selon l'état actuel de la technique en ce que l'aimant de déviation
BE2017/5776 d'au moins une unité (30i) d'aimants est composé de premier et deuxième aimants permanents (32).
[65] Généralement, un rhodotron comporte plus d'une unité (30i) d'aimants. Dans un mode de réalisation préféré comportant un total de N unités d'aimants, avec N > 1, n unités d'aimants comportent un aimant de déviation composé de premier et deuxième aimants (32) qui sont des aimants permanents, avec 1 < n < N. Par exemple, le rhodotron illustré sur la Figure 4(a) comporte N = 9 unités d'aimants, tandis que le rhodotron illustré sur la Figure 4(b) comporte N = 5 unités d'aimants. Sur la Figure 4(a) et (b), toutes les unités d'aimants comportent des aimants permanents (n = N). Un rhodotron selon la présente invention exige qu'au moins une des N unités d'aimants comporte des aimants permanents, de sorte qu'une ou plusieurs (N - n) unités d'aimants d'un rhodotron peuvent être des électroaimants. En pratique, un rhodotron peut comporter par exemple un électroaimant (c.à.d. n= N-l), ou deux électroaimants (c.à.d. n = N-2), ou trois électroaimants (c.à.d. n = N-3).
[66] Un rhodotron comporte de préférence au plus un électroaimant. Par exemple, la première unité (301) d'aimants située en face de la source (20) d'électrons peut différer des (N - 1) autres unités d'aimants, car le faisceau d'électrons atteint ladite première unité d'aimants à une vitesse plus basse que les autres unités d'aimants. Afin de renvoyer le faisceau d'électrons dans la cavité résonante en phase avec le champ électrique oscillant, le trajet de déviation dans la première unité d'aimants doit être légèrement différent des (N - 1) unités d'aimants restantes. La première unité (301) d'aimants peut donc être un électroaimant, permettant un réglage fin facile du champ magnétique généré dans la chambre (31) de déviation correspondante.
[67] Le passage de rhodotrons selon l'état actuel de la technique, où toutes les unités d'aimants sont équipées d'électroaimants, à un rhodotron selon la présente invention où au moins une unité d'aimants est, de préférence plusieurs unités d'aimants sont, équipée(s) d'aimants permanents, pourrait apparaître rétrospectivement comme étant une démarche facile, mais ce n'est pas le cas et une personne disposant de qualifications ordinaires dans le métier aurait un fort préjugé contre le fait d'adopter une telle démarche pour les raisons suivantes. Un rhodotron est un équipement très élaboré, exigeant un réglage fin exact pour garantir que le faisceau d'électrons suivra le trajet en forme de fleur illustré sur la Figure 1(b). Le système à RF et les dimensions de la cavité résonante doivent garantir qu'un champ électrique oscillant à une fréquence souhaitée, îrf, et de longueur d'onde Àrf, soit produit. En
BE2017/5776 particulier, la configuration du rhodotron doit garantir que la distance, L, d'une boucle parcourue par un électron de l'axe central, Zc, à une unité (30i) d'aimants suivant une première trajectoire radiale, à travers la chambre (31) de déviation, et revenant de l'unité (30i) d'aimants à l'axe central, Zc, suivant une deuxième trajectoire radiale (c.à.d. un pétale de fleur du trajet en forme de fleur illustré sur la Figure 1(b)) soit un multiple de la longueur d'onde, λ , du champ électrique, L= M Zrf, M étant un entier, M étant de préférence égal à 1, et donc L = Zrf.
[68] Le rayon du trajet circulaire suivi par le faisceau d'électrons dans la chambre de déviation dépend de l'intensité du champ magnétique créé entre les premier et deuxième aimants permanents (32) de l'aimant de déviation. Le réglage fin dudit champ magnétique dans chacune des unités d'aimants du rhodotron est essentiel pour garantir que le faisceau d'électrons suive le trajet en forme de fleur préétabli en phase avec le champ électrique oscillant. Ceci peut être facilement réalisé avec un électroaimant simplement en commandant le courant envoyé dans les bobines. Tout écart dans le trajet de déviation du faisceau d'électrons au niveau d'une unité d'aimants est reproduit et amplifié dans les autres unités d'aimants, à tel point que la trajectoire radiale finale du faisceau d'électrons peut être décalée de la sortie (50) de faisceau d'électrons, rendant ainsi le rhodotron inexploitable et dangereux.
[69] Un aimant permanent, en revanche, génère un champ magnétique donné qui est intrinsèque au matériau utilisé et que l’on ne peut faire varier qu'en changeant le volume de l'aimant permanent. Une personne disposant de qualifications ordinaires dans le métier aura donc un fort préjugé contre le fait d'utiliser un aimant permanent pour n'importe laquelle des unités d'aimants d'un rhodotron, étant donné que le réglage fin du champ magnétique dans la chambre de déviation semble impossible, ou du moins beaucoup plus difficile qu'avec un électroaimant. Débiter des morceaux ou des segments d'un aimant permanent n'est pas une option viable, car cela manque de contrôle et de reproductibilité. Pour cette seule raison, il n'est pas évident pour une personne disposant de qualifications ordinaires dans le métier de remplacer l'unité d'aimants d'un rhodotron équipée d'un aimant de déviation composé de premier et deuxième électroaimants par une unité d'aimants équipée d'un aimant de déviation composé de premier et deuxième aimants permanents (32), car un réglage fin du champ magnétique pour assurer un fonctionnement adéquat du rhodotron n'est pas réalisable.
[70] Dans la présente invention, l'aimant de déviation d'au moins une unité (30i) d'aimants est composé de premier et deuxième aimants permanents (32). Le préjugé de la
BE2017/5776 personne qualifiée concernant l'absence de réglage fin du champ magnétique dans la chambre de déviation est surmonté dans la présente invention par le mode de réalisation préféré qui suit. Comme illustré sur la Figure 3, le champ magnétique, Bz, dans la chambre de déviation créé par des premier et deuxième aimants permanents peut être réglé finement en formant chacun des premier et deuxième aimants permanents en disposant une multiplicité d'éléments (32i) d'aimants discrets, côte à côte dans un réseau parallèle au plan médian, Pm. Le réseau est formé d'une ou plusieurs rangées d'éléments d'aimants discrets. Un réseau est disposé de part et d'autre de la chambre de déviation par rapport au plan médian, Pm. Les éléments d'aimants discrets sont de préférence en forme de prismes, comme des parallélépipèdes rectangles, des cubes ou des cylindres. Des éléments d'aimants discrets en parallélépipèdes rectangles peuvent être formés de deux cubes empilés l'un sur l'autre et se tenant mutuellement par des forces magnétiques.
[71] En faisant varier le nombre d'éléments d'aimants discrets dans chaque réseau, il est possible de faire varier en conséquence le champ magnétique créé dans la chambre de déviation. Par exemple, des cubes de 12x 12x 12 mm d'un matériau pour aimants permanents au Nd-Fe-B peuvent être empilés deux à deux pour former des éléments d'aimants discrets en parallélépipèdes rectangles de dimensions 12x 12 x 24 mm. D'autres matériaux magnétiques peuvent être utilisés à la place, tels que des aimants permanents en ferrite ou au Sm-Co. Un tel élément d'aimant discret disposé sur des côtés opposés de la chambre de déviation peut créer un champ magnétique d'environ 3,9.10-3 Tesla (T) (= 38.8 Gauss (G), avec 1 G = 10-4 T). Pour un champ magnétique souhaité, Bz, d'environ 0,6 T (= 6060 G), 156 desdits éléments d'aimants discrets sont nécessaires de part et d'autre de la chambre de déviation. Ils peuvent être disposés en réseau 12 x 13. Le champ magnétique, Bz, dans la chambre de déviation peut ainsi être ajusté par pas discrets de 3,9.10-3 / 6 10-1 = 0,6%, en ajoutant ou en retirant un par un des éléments d'aimants discrets aux réseaux. Le graphe sur la Figure 3(a) représente le champ magnétique dans une chambre de déviation suivant une direction radiale, r, pour deux exemples de nombres de rangées d'éléments discrets disposés de part et d'autre de la chambre de déviation. Le trait continu représente un champ magnétique plus élevé créé par un plus grand nombre d'éléments d'aimants discrets que le trait pointillé. Les mesures montrent qu'un champ magnétique très constant peut être obtenu sur toute la chambre de déviation avec des aimants permanents formés, en particulier, par des éléments d'aimants discrets, selon la présente invention.
BE2017/5776 [72] Le réglage fin essentiel du champ magnétique dans les chambres de déviation individuelles étant rendu possible à l'aide d'aimants permanents constitués de réseaux d'éléments d'aimants discrets, l'utilisation d'aimants permanents présente plusieurs avantages par rapport à l'utilisation d'électroaimants. Premièrement, la consommation globale d'énergie du rhodotron est réduite, étant donné que les aimants permanents n'ont pas besoin d'être alimentés. Ceci est avantageux pour les unités mobiles, qui sont appelées à être raccordées à des sources d'énergie dont la capacité de puissance est limitée. Comme évoqué plus haut, même en alimentant la source de RF pendant une fraction seulement du cycle de marche du rhodotron comme décrit dans EP2804451, le besoin de puissance d'un rhodotron augmente avec la diminution du diamètre, 2R, de la cavité résonante. L'utilisation d'aimants permanents contribue donc à diminuer la consommation d'énergie du rhodotron.
[73] Les aimants permanents peuvent être couplés directement contre la paroi extérieure de la cavité résonante, tandis que les bobines d'électroaimants doivent être positionnées à une certaine distance de ladite paroi extérieure. En permettant aux unités d'aimants d'être directement adjacentes à la paroi extérieure, la construction du rhodotron est considérablement simplifiée et le coût de production réduit en conséquence comme décrit plus loin en faisant référence à la Figure 2(a) et (c). En outre, les aimants permanents ne nécessitent aucun câblage électrique, système de refroidissement par eau, isolation thermique contre la surchauffe, ni aucun régulateur quelconque configuré, par exemple, pour régler le courant ou le débit d'eau. L'absence de ces éléments couplés aux unités d'aimants réduit également considérablement le coût de production.
[74] Lorsqu'en cours d'utilisation, un rhodotron selon l'état actuel de la technique équipé d'électroaimants subit une coupure d'alimentation, les électroaimants cessent de générer un champ magnétique, mais un champ magnétique rémanent persiste, causé par tous les composants ferromagnétiques d'une unité d'aimants. Lorsque l'électricité est rétablie, l'équipement tout entier a besoin d'être étalonné afin de produire les champs magnétiques souhaités dans chaque unité d'aimants. Il s'agit d'un processus délicat. Les coupures d'alimentation peuvent ne pas se produire très souvent dans les installations fixes, mais elles deviennent récurrentes avec les unités mobiles, branchées sur des installations électriques de capacité et de qualité variable.
[75] Comme représenté sur la Figure 3(a), chaque unité d'aimants comporte des premier et deuxième éléments (33) de soutien comportant chacun une surface (33m) d'aimants
BE2017/5776 soutenant les éléments d'aimants discrets, et une surface (33c) de chambre séparée de la surface d'aimants par une épaisseur de l'élément de soutien. La surface de chambre forme ou est contiguë à une paroi de la chambre de déviation. Sur la Figure 3(a) les surfaces de chambre des deux éléments de soutien sont contiguës à des première et deuxième parois opposées de la chambre de déviation, qui est formée comme une cavité dans un élément (13) de bague centrale comme évoqué plus loin par rapport à la Figure 2(a). Les premier et deuxième éléments de soutien doivent être faits d'un matériau ferromagnétique pour conduire le champ magnétique provenant des premier et deuxième aimants permanents (32) formés des éléments (32i) d'aimants discrets comme évoqué plus haut. Si les premier et deuxième éléments de soutien sont contigus à des première et deuxième parois opposées de la chambre de déviation, lesdites parois doivent aussi être faites d'un matériau ferromagnétique, pour la même raison.
[76] La surface de chambre et la surface d'aimants de chacun des premier et deuxième éléments de soutien sont de préférence planes et parallèles au plan médian, Pm. Comme représenté sur la Figure 3(a), la surface de chambre de chacun des premier et deuxième éléments de soutien présente une superficie plus petite que la superficie de la surface d'aimant. Ceci peut arriver si le nombre de rangées nécessaires dans des réseaux d'éléments d'aimants discrets pour créer un champ magnétique dans la chambre de déviation, par exemple de 0,2 à 0,7 T (= 2000 à 7000 G), s'étendent dans la direction radiale plus loin que la zone de chambre. Ceci ne pose pas de problème, car les lignes de champ magnétique peuvent être conduites des parties les plus éloignées de la surface d'aimants jusqu'à la surface de chambre à travers les premier et deuxième éléments de soutien le long d'une surface conique (33t) éloignée de la cavité résonante et joignant la surface d'aimants à la surface de chambre. Ces surfaces coniques des premier et deuxième éléments de soutien élargissent la plage de champs magnétiques pouvant être obtenus avec des éléments d'aimants discrets, étant donné que faire des surfaces d'aimants peut ainsi être plus grande que faire des surfaces de chambre, tout en maintenant un champ magnétique homogène dans la chambre de déviation.
[77] Pour des raisons de stabilité du champ magnétique, on préfère dimensionner les premier et deuxième éléments de soutien de façon à atteindre la saturation du champ magnétique dans les éléments de soutien lorsqu'ils sont chargés à leur capacité maximale d'éléments d'aimants discrets.
BE2017/5776 [78] Le champ magnétique requis dans la chambre de déviation doit être suffisant pour infléchir la trajectoire d'un faisceau d'électrons quittant la chambre résonante suivant une trajectoire radiale à travers une fenêtre (31w) de déviation dans un arc de cercle d'angle supérieur à 180° pour le renvoyer dans la chambre résonante suivant une deuxième trajectoire radiale. Par exemple, dans un rhodotron comportant neuf (9) unités (30i) d'aimants comme illustré sur la Figure 1(b), l'angle peut être égal à 198°. Le rayon de l'arc de cercle peut être de l'ordre de 40 à 80 mm, de préférence entre 50 et 60 mm. La surface de chambre doit donc présenter une longueur dans une direction radiale de l'ordre de 65 à 80 mm. Le champ magnétique nécessaire pour infléchir un faisceau d'électrons suivant de tels arcs de cercle est compris entre des valeurs de l'ordre de 0,05 T et 1,3 T, de préférence 0,1 T à 0,7 T, en fonction de l'énergie (vitesse) du faisceau d'électrons à dévier. A titre d'exemple illustratif, en utilisant les éléments d'aimants discrets de 12 mm de largeur mesurée suivant une direction radiale décrits plus haut, créant chacun un champ magnétique d'environ 39 G (= 3,9.10-3 T), 156 éléments discrets disposés en un réseau de 13 rangées de 12 éléments d'aimants discrets sont nécessaires de part et d'autre de la chambre de déviation pour y créer un champ magnétique de 0,6 T. Si chaque rangée est séparée de ses rangées voisines par une distance de 1 mm, une longueur mesurée suivant une direction radiale d'au moins 160 mm des surfaces d'aimants est nécessaire pour soutenir les 156 éléments d'aimants discrets (= 13 rangées x 12 mm + 12 intervalles x 1 mm = 160 mm). Dans cet exemple, la longueur de la surface d'aimants peut donc être de l'ordre de 2 à 2,3 fois plus grande que la longueur de la surface de chambre suivant une direction radiale (= 160 / 80 à 160 / 70 = 2 à 2,3).
[79] Les réseaux d'éléments d'aimants discrets peuvent donc compter un nombre maximal de rangées compris entre 8 et 20 rangées, de préférence entre 10 et 15 rangées, chaque rangée comptant entre 8 et 15 éléments d'aimants discrets, de préférence entre 10 et 14 éléments d'aimants discrets. Avec un plus grand nombre d'éléments discrets dans chaque réseau, un réglage plus fin du champ magnétique, Bz, dans la chambre de déviation peut être effectué.
[80] L'ajout ou le retrait d'unités d'aimants discrètes à une surface d'aimants peut facilement être effectué avec un outil spécifiquement conçu à cet effet. Comme illustré sur la Figure 3(b), l'outil (60) comporte un profil allongé (61). Le profil allongé (61) est de préférence un profil en L ou un profil en C, servant à recevoir un nombre souhaité d'éléments d'aimants discrets dans une rangée donnée du réseau. Un poussoir allongé (62) est monté de façon coulissante sur le profil allongé pour pousser les éléments d'aimants discrets le long du
BE2017/5776 profil allongé. L'outil, chargé avec un nombre souhaité d'éléments d'aimants discrets, est positionné face à la rangée du réseau où les éléments d'aimants discrets doivent être introduits. Les éléments d'aimants discrets sont poussés à l'aide du poussoir le long de la rangée. Lors du chargement des éléments d'aimants discrets sur le profil allongé, ils se repoussent mutuellement et se répartissent sur la longueur du profil allongé avec un espace les séparant les uns des autres. Lorsque les éléments d'aimants discrets sont poussés à l'aide du poussoir allongé, une résistance initiale doit être vaincue, puis les éléments d'aimants discrets sont littéralement aspirés par le réseau et ils s'alignent le long de la rangée correspondante en contact mutuel.
[81] Le retrait d'une rangée ou d'une partie de rangée d'éléments d'aimants discrets d'un réseau peut être réalisé très facilement avec l'outil (60) en le positionnant au niveau de la rangée à retirer et en poussant avec le poussoir allongé le long de la rangée pour expulser les éléments d'aimants discrets de l'autre côté de la rangée. Avec l'outil (60), il est possible de faire varier facilement le champ magnétique dans une chambre de déviation, et même de le régler finement, par retrait ou ajout d'éléments d'aimants discrets individuels, ou de rangées entières d'éléments d'aimants discrets. Ceci peut être fait soit en usine, par le fournisseur de l'équipement, soit in situ par l'usager.
[82] Afin de maintenir les éléments des unités d'aimants en place, notamment les premier et deuxième éléments de soutien et, en particulier pour s'assurer que le circuit magnétique d'une unité d'aimants est fermé, avec des lignes magnétiques formant des boucles fermées, les unités d'aimants comportent une culasse (35), illustrée sur la Figure 3. La culasse doit être faite d'un matériau ferromagnétique pour assurer cette dernière fonction, agissant comme un retour de flux. La culasse permet de préférence un réglage fin de la position des premier et deuxième éléments de soutien.
[83] Il est maintenant possible de produire des rhodotrons mobiles, de dimensions relativement petites, nécessitant un seul raccordement d'alimentation servant uniquement à alimenter le système à RF. Un tel rhodotron mobile peut être chargé sur un camion et transporté là où il est nécessaire. Le camion peut également porter un générateur électrique pour offrir une autonomie totale.
BE2017/5776
N° de réf. Détail
1 i conducteur intérieur
1 o conducteur extérieur
1 cavité résonante
11 première demi-coque
11 b couvercle inférieur de première demi-coque
12 deuxième demi-coque
12 b couvercle inférieur de deuxième demi-coque
13 bague centrale
13 p plaque de couverture
14 joint torique d'étanchéité
20 source d'électrons
30 1... unité individuelle d'aimants
30 i unité d'aimants (en général)
31 w fenêtre de déviation
31 chambre de déviation
32 i élément d'aimant discret
32 aimant permanent
33 c surface de chambre
33 m surface d'aimant
33 élément de soutien
35 culasse d'unité d'aimants
40 faisceau d'électrons
50 sortie de faisceau d'électrons
60 outil pour ajouter ou retirer des éléments d'aimants
61 profil allongé de l'outil
62 poussoir allongé de l'outil
70 système à RF

Claims (13)

1. Accélérateur d'électrons comportant :
(a) une cavité résonante (1) constituée d'un conducteur fermé creux comportant :
• une paroi extérieure comportant une partie cylindrique extérieure dotée d'un axe central, Zc, et dotée d'une surface intérieure formant une section (lo) de conducteur extérieur, et • une paroi intérieure contenue à l'intérieur de la paroi extérieure et comportant une partie cylindrique intérieure dotée de l'axe central, Zc, et dotée d'une surface extérieure formant une section (li) de conducteur intérieur, la cavité résonante étant symétrique par rapport à un plan médian, Pm, normal à l'axe central, Zc, et croisant la partie cylindrique extérieure et la partie cylindrique intérieure, (b) une source (20) d'électrons prévue pour injecter radialement un faisceau (40) d'électrons dans la cavité résonante, par une ouverture d’introduction située sur la section de conducteur extérieur, en direction de l'axe central, Zc, suivant le plan médian, Pm, (c) un système (70) à RF couplé à la cavité résonante et prévu pour générer un champ électrique, E, entre la section de conducteur extérieur et la section de conducteur intérieur, oscillant à une fréquence (îrf), pour accélérer les électrons du faisceau d'électrons suivant des trajectoires radiales dans le plan médian, Pm, s'étendant à partir de la section de conducteur extérieur en direction de la section de conducteur intérieur et à partir de la section de conducteur intérieur en direction de la section de conducteur extérieur.
(d) au moins une unité (30i) d'aimants comportant un aimant de déviation composé de premier et deuxième aimants (32) positionnés de part et d'autre du plan médian, Pm, et prévus pour générer un champ magnétique dans une chambre (31) de déviation en communication fluidique avec la cavité résonante par au moins une fenêtre (31w) de déviation, le champ magnétique étant prévu pour dévier un faisceau d'électrons émergeant de la cavité résonante à travers la ou les fenêtres de déviation suivant une première trajectoire radiale dans le plan médian, Pm, et pour rediriger le faisceau d'électrons dans la cavité résonante à travers la ou les fenêtres de déviation ou à travers une deuxième fenêtre de déviation en direction de l'axe central suivant une deuxième trajectoire radiale dans le plan médian, Pm, ladite deuxième trajectoire
BE2017/5776 radiale étant différente de la première trajectoire radiale.
caractérisé en ce que, la cavité résonante est formée par :
• une première demi-coque (11), dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, • une deuxième demi-coque (12), dotée d'une paroi extérieure cylindrique de rayon intérieur R, et d'axe central Zc, et • un élément (13) de bague centrale de rayon intérieur R, pris en sandwich au niveau du plan médian, Pm, entre les première et deuxième demi-coques, la surface formant la section de conducteur extérieur étant formée par une surface intérieure de la paroi extérieure cylindrique des première et deuxième demi-coques, et par un bord intérieur de l'élément de bague centrale.
2. Accélérateur d'électrons selon la revendication 1, une partie de l'élément de bague centrale s'étendant radialement au-delà d'une surface extérieure de la paroi extérieure à la fois des première et deuxième demi-coques, et l'unité ou les unités d'aimants étant ajustées sur ladite partie de l'élément de bague centrale.
3. Accélérateur d'électrons selon la revendication 2, la chambre de déviation de l'unité ou des unités d'aimants étant formée par une cavité évidée dans une épaisseur de l'élément de bague centrale, la ou les fenêtres de déviation étant formées dans le bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face à l'axe central, Zc.
4. Accélérateur d'électrons selon la revendication 3, comportant N unités d'aimants, avec N > 1, et les chambres de déviation des N unités d'aimants étant formées par des cavités évidées individuelles dans l'épaisseur de l'élément de bague centrale, les N fenêtres de déviation étant formées dans le bord intérieur de l'élément de bague centrale, faisant face à l'axe central, Zc.
5. Accélérateur d'électrons selon la revendication 3 ou 4, l'élément de bague centrale étant fait d'une plaque en forme d'anneau comportant des première et deuxième surfaces principales séparées par une épaisseur de la plaque en forme d'anneau, et chaque cavité étant formée par un évidement ouvert au niveau de la première surface principale et au bord intérieur de la plaque en forme d'anneau, une plaque (13p) de couverture étant couplée à la première surface principale pour obturer l'évidement et former une cavité ouverte uniquement au bord intérieur pour former une ou plusieurs fenêtres de déviation.
BE2017/5776
6. Accélérateur d'électrons selon l'une quelconque des revendications précédentes, les première et deuxième demi-coques présentant une géométrie identique et chacune étant couplée à l'élément de bague centrale avec des moyens (14) d'étanchéité pour assurer l'herméticité de la cavité résonante.
7. Accélérateur d'électrons selon la revendication 6 qui précède, chacune des première et deuxième demi-coques comportant la paroi extérieure cylindrique, un couvercle inférieur (11b, 12b), et un montant central (15p) s’élevant du couvercle inférieur, une surface extérieure des montants centraux des première et deuxième demi-coques formant une partie de la section de conducteur intérieur.
8. Accélérateur d'électrons selon la revendication 7 qui précède, comportant une chambre centrale (15c) prise en sandwich entre les montants centraux des première et deuxième demicoques, la chambre centrale comportant une paroi périphérique cylindrique d'axe central Zc, présentant des ouvertures alignées radialement avec des fenêtres de déviation correspondantes et l'ouverture d'entrée d'introduction, la surface formant la section de conducteur intérieur étant formée par une surface extérieure des montants centraux et par la paroi périphérique de la chambre centrale prise en sandwich entre ceux-ci.
9. Accélérateur d'électrons selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système à RF étant couplé à la première demi-coque, et la bague centrale et la chambre centrale (15c) pouvant être montées sur la première demi-coque avec des orientations angulaires différentes autour de l'axe central, Zc afin de faire varier l'orientation d'une sortie (50) de faisceau d'électrons, pour libérer hors de la cavité résonante le faisceau (40) d'électrons accélérés jusqu'à une énergie souhaitée.
10. Accélérateur d'électrons selon l'une quelconque des revendications précédentes, les premier et deuxième aimants (32) de l'aimant de déviation de l'unité ou des unités d'aimants étant des aimants permanents.
11. Accélérateur d'électrons selon la revendication 10 qui précède, chacun des premier et deuxième aimants permanents (32) étant formé par une multiplicité d'éléments (32i) d'aimants discrets, de préférence en forme de prismes, disposés côte à côte dans un réseau parallèle au plan médian, Pm, comportant une ou plusieurs rangées d'éléments d'aimants discrets et disposés de part et d'autre de la chambre de déviation par rapport au plan médian, Pm.
12. Accélérateur d'électrons selon la revendication 10 ou 11, comportant N unités
BE2017/5776 d'aimants, avec N > 1, et les premier et deuxième aimants de déviation de N - n étant des aimants permanents, avec n = 0 à N - 1.
13. Accélérateur d'électrons selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, l'unité ou les unités d'aimants formant un champ magnétique dans la chambre de déviation compris
5 entre 0,05 T et 1,3 T, de préférence 0,1 T à 0,7 T.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3319403B1 (fr) * 2016-11-07 2022-01-05 Ion Beam Applications S.A. Accélérateur d'électrons compact comprenant une première et une seconde moitié de coquilles
EP3319402B1 (fr) * 2016-11-07 2021-03-03 Ion Beam Applications S.A. Accélérateur d'électrons compact comprenant des aimants permanents
CN110350287B (zh) * 2018-04-08 2021-04-06 中国科学院理化技术研究所 一种准球形谐振腔闭合判别方法
EP3661335B1 (fr) 2018-11-28 2021-06-30 Ion Beam Applications Accélérateur d'électrons d'énergie variable
CN109893777B (zh) * 2019-02-26 2020-06-23 中国原子能科学研究院 相位探测器及包含该相位探测器的质子束流相位稳定装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11214200A (ja) * 1998-01-29 1999-08-06 Nissin Electric Co Ltd 荷電粒子加速器
JP2001338800A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Hitachi Ltd 中性子発生装置
EP2804451A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-19 Ion Beam Applications S.A. Accélérateur d'électrons ayant une cavité coaxiale

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2616032B1 (fr) 1987-05-26 1989-08-04 Commissariat Energie Atomique Accelerateur d'electrons a cavite coaxiale
FR2684512B1 (fr) * 1991-11-28 1997-04-18 Commissariat Energie Atomique Accelerateur d'electrons a cavite resonante.
EP2509399B1 (fr) * 2011-04-08 2014-06-11 Ion Beam Applications Accélérateur d'électrons comportant une cavité coaxiale
EP3319403B1 (fr) * 2016-11-07 2022-01-05 Ion Beam Applications S.A. Accélérateur d'électrons compact comprenant une première et une seconde moitié de coquilles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11214200A (ja) * 1998-01-29 1999-08-06 Nissin Electric Co Ltd 荷電粒子加速器
JP2001338800A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Hitachi Ltd 中性子発生装置
EP2804451A1 (fr) * 2013-05-17 2014-11-19 Ion Beam Applications S.A. Accélérateur d'électrons ayant une cavité coaxiale

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WIEL KLEEVEN: "Part V: Accelerators for industrial applications", 9 March 2015 (2015-03-09), XP055576801, Retrieved from the Internet <URL:https://indico.cern.ch/event/356897/contributions/1769242/attachments/710048/974734/handout-Part-5.pdf> [retrieved on 20190402] *
WILLEM KLEEVEN ET AL: "AOC, A Beam Dynamics Design Code for Medical and Industrial Accelerators at IBA", PROCEEDINGS OF IPAC2016, 1 June 2016 (2016-06-01), XP055576777, ISBN: 978-3-95450-147-2, DOI: 10.18429/JACoW-IPAC2016-TUPOY002 *
Y JONGEN ET AL: "First Beam Test Results of the 10 MeV, 100 KW RHODOTRON", PROCEEDINGS OF THE 1994 EPAC CONFERENCE, 1 January 1994 (1994-01-01), pages 527 - 529, XP055366065 *

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BE1025838A1 (fr) 2019-07-23
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EP3319403A1 (fr) 2018-05-09
US20180130568A1 (en) 2018-05-10

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