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" Perfectionnements apportés. aux procédés et dis- positifs pour l'utilisation de l'énergie rayon- nante pour le traîtement de matières ".
La présente invention concerne un nouveau procédé et un nouvel appareil d'utilisation de l'éner- gie rayonnante, notamment pour le chauffage, le cuisson, le-vulcanisation ou un traitement de ,tout autre genre de matières ou de matériaux, dans- le domaine- industriel.' en technique, et le, traitement de personnes ldans le do- meine média@@l. Bien que l'invnetion ait un grand nombre d'applications dans le domaine industriel, elle couvient tout particulièrement' au traitement de matières-ou. maté-.
rieux, tels 'que- des matières plastiques, le catouchouc
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naturel ou synthétique, les résines, le bois, les me-
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tières -6re,-..iques et en général toutes les matières -on- sidérées généralement comme n'étant pas conductrices pour l'électricité.
L'invention convient également eu. traitement des ratières utilisées cornue enduits et à celui des ob- jets ou articles enduits. Les peintures, laques, vernis
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et autres raetières de protection superficielle peuvent ainsi être traîtés per les procédés et dispositifs faisant l'objet de l'invention.
Les ondes d'énergie, rayonnées une fréquence ultra-élevée en présence de diverses substances, provo-
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quent dens celle-ci des uiod if testions p;;otomlniwiqLtes et/ou physiques en donnent lieu au r>heuffsge et/ou au- tres effets ou réactions utiles dans ces substances. ces ondes d'énergie rayonnante ont la propriété de pénétrer dans les matières, telles que le bois sec, le caoutchouc, les têtières plestiques, les résines, la colle forte, et
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autres matières non conductrices analogues et convien- nent au h86.ff8G', eu sénhege, à le vu1211iSatl.Oli, à la cuisson, à la catalyse, au lemellege, à la fusion, à le polymérisation ou à tout 2utre treftement de ces metiè- res.
Ces ondes reyonnentes ont 2usst des propriété± très errineres pour le chguffege médir>i31 à nease de leur pouvoir de pénétration profonde .
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Des ondes courtes reyoiinalites ont été déjà fournies, par des circuits, à haute fréquence, eux élec- trodes d'un condensateur, entre lesquelles on pièce les metières à treiter. ^e. procédé conne lieu une z-este considérable d'énergie à ceuse de. la dispersion du r>h2:Ièp électrique ou électrostatique.
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On peut propager cette énergie à l'aide de radiateurs ou d'antennes. de forme appropriée et d'une manière analogue à celle aven'laquelle lesondes radio- phoniques sont émises dans l'espèce per des antennes, de sorte que les matières peuvent être traitées, sans qu'il soit nécessaire de les piéger entre les électrodes d'un condensateur comme expliqué plus haut . cependant en opé- rant de cette mahière une grande quantité de cette éner- gie est dispersée et, par conséquent, perdue.
'.Les ondes d'énergie rayonnantepeuvent actuel- lement être produites à une .fréquence assez élevée pour atteindre la gamme des reyons infra-rouges .du spectre et dépasser largement la gamme des rayons électromagné- tiques dont la longueur d'onde est de, plusieurs mètres.
A partir de dix mètres environ, considéréscomme limite supérieure, ces ondes ont des caractéristiques quasi optiques, c'est-à-dire qu'elles sont semblables à plu- sieurs point de vue aux ondes lumineuses et peuvent être,- traitées d'une manière analogue celles adoptées pour,- les ondes, lumineuses ou radiophoniques. Par exemple 'elles peuvent être réfléchiespar des réflecteurs, réfractées, diffractées et traitées de toute autre manière comme dés ondes lumineuses en optique visuelle.
En outre, elles ont un pouvoir actif fortement pénétrant 'que ne possèdent pas les ondes lumineuses. ,
L'invention e pour but de réaliser des procé- dés et des dispositifs pour l'utilisation d'énergie'ra- yonnante pour le traitement de diverses substances, ma- tières ou matériaux avec un effet utile maximum et une perte minimum en énergie dissipée en appliquant'et en, concentrant l'énergie rayonnante utilisée vers, sur et dans lesdites substances ou analogues.
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Elle consiste, principalement, -.- pour e qui est des procédés du genre en question -- à sou- mettre les -bières à traiter eux effets d'un champ éle-c trique concentré et uniforme que l'on répartit réguliè- rement dans un espace délimité éléctriquement, la fré- quence duditchamp étant telle que l'on obtienne la production d'ondes électromagnétiques ayant des carcté- ristiqqes quasi-optiques;
et -- pour ce qui est des dis- positifs du genre en question -- à leur faire comporter une chambre à faces internes fortement réfléchissantes, dans laquelle on introduit les matières à traiter, des moyens, tels que des radiateurs ou antennes d'énergie rayonnante, étant établis en des endroits appropriés dans ladite chambre, et étant alimentés par des producteurs et/ou conducteurs d'ondes appropriés pour que l'on ob- tienne dans ladite chambre le production d'un champ électrique concentré, et uniforme à tout moment. L'inten- sité du rayonnement, ainsi créé dens la chambre, est as- sez forte pour qu'il ait une efficacité élevée du point de vue des résultats à obtenir.
Suivant le genre d'applications envisagées on peut adopter des radiateurs., deun type quelconque appro- prié, par exemple à pelé unique, à dipôles, à pales mul- tiples, à antennes sphériques, à antennes diélectriques, à boucles de couplage, aven fenêtres ou fentes. Pour évi- ter que l'intérieur de la chambre soit encombré per des radiateurs, les rayons peuvent y être introduits par des guides ou conducteurs d'ondes ou par des radiateurs du type orienté ou de forme évasée. Les matières ou subs- tances à traîter peuvent être introduites dans la chambre sous forme de chargées séparées, ou d'une manière couti- nue par exemple à l'aide d'un transporteur à courroie ou à bande.
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. L'invention a également pour objet un procédé qui consiste à adopter pour, la fréquence des ondes d' énergie rayonnante une valeur telle, par rapport aux caractéristiques de l'espace délimité électriquement et .des organes et matières'qu'il contient, que l'on obtien- ne la production d'un état de résonance dans ledit es- pace et un dispositif convenant à la mise en oeuvre du procédé susdit et -qui comprend une chambre dans-laquelle.
on introduit les matières à traiter, des moyens, tels que des radiateurs ou antennes d'énergie rayonnante, propres à fournir et à propager à l'intérieur de ladite chambre de l'énergie rayonnante sous forme d'un champ électrique, l'a fréquence dud'it champ étant telle que ',t'on obtiennela propagation, dans ladite chambre,' d.' ondes électro-magnétiques ayant des caractéristiques quasi-optiques et.la production d'un état dé résonance. par rapport aux caractéristiques géométriques et élec- triques de ladite chambre et des organes et matiàres qu' elle contient.
Le'dessin ci-annexé' montre, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
Le fig. 1 montre, en coupe transversale sché- matique, une chambre établie selon l'invention et com- portant plusieurs radiateurs du type à antenne sphérique.
Le fig. 2 montré, en perspective schématique, cette'même chambre et un transporteur sans fin à l'aide duquel la matière à traiter est introduite dans la zone d'activité de l'énergie rayonnante propagée dans ladite chambre.
Les figs. 3, 4 et 5 montrent, schématiquement, plusieurs genres de radiateurs ou d'antennes pouvant tre utilisés en combinaison avec l'appareil établi selon 1' invent ion.
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Le chambre de traîtement peut être délimitée par une ou plusieurs parois formant on ense no@ e fermé de toutes parts dans le sens transversal. Les perds op- posées de cette chmabre comportent des surfaces forte- ment réfléchissantes et un ou plusieurs radiateurs di- rigent les ondes d'énergie rayonnante à fréquence ultra- élevée vers, sur et dans les matières contenues ou in- troduites dans cette chambre.
Suivent le mode de réalisation de l'invention, montré sur la fig. 1, le chambre, utilisée po,u.r le traî- tement, e la forme d'un tube 10, de préférence de forme cylindrique, mais qui, pour certaines application de l'invention, peut avoir n'importe quelle autre forme ap- propriée.
Ce tube lo est, de préférence, en métal et sa face interne est rendue réfléchissante aven reflets par polissage le long de se périphérie entière et à peu près sur toute sa longueur, Le tube 10 comporte plusieurs ra- diateurs d'énergie rayonnante 11, à Fréquence élevée, qui sont du type à ente une 'sphérique sur le fig. 1 en comportant chacun une sphère ou boule 12 supportée par un élément gounducteur 13, traversent radielement la pa- roi du tube 10 et supporté par elle.Ces radiateurs 11 sont uniformément répartis le long du contour transver- sal du tube 10 et sont établis le long decleui-ci de façon à -réer un champ électrostatique intense et régu- lièrement réperti à l'intérieur du tube.
Un iruit oscillent ou générateur 15, d'un type connu- quelconque, sert à produire des ondes à fré- quence ultra-élevée, fournies aux radiateurs 11. Sur la fig. 1 et pour la rendre plus simple, on n'a montré qu' une seule liaison ou connexion entre le circuit 15 et un des radiateurs 11, mais il est évident que tous les radiateurs sont connectés à un ou plusieurs circuits tels que 15, pour émettre et propager les ondes à le fréquence élevée voisine.
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De préférence, on ne relie pas le tube 10 au. circuit 15, à hautefréquence, , ni à aucune autre source d'électricité quelconque et on ne prévoit pas une conne- xion électrique quelconque entre ce tube et, les moyens de commande ou deréglage ,de ce circuit,,
Les rayons, émanent des radiateurs 11, ont des propriétés quasi-optiques, c'est-à-dire qu'ils peuvent être réfléchis. La longueur d'ondes de ces ,rayons est com- prise entre dix mètres,au maximum et la limite des ondes à fréquence ultra-élevée et leurs fréquences sont supé- rieures à trente mégacycles.
Les rayons émis dans cette bande spectrale conviennent au chauffage-, eu.séchage, à la soudure, au cracking, à la désinfection, à la cuis- son, à la vulcanisation, au collage, au moulage, à l' assemblage, au pressage, eu lamellage, à la fusion, à la polymérisation, à la catalyse, à la cémentation, à la compression, à la plastification, etc., et ils ont la propriété de pouvoir pénétrer dans des substances soli- des telles que le bois, les matières plastiques, le verre, les tissus animaux et autres substances non conductrices.
L a matière à traiter est placée à l'intérieur du tube. 10, de préférence au centre de ce tube, de façon à recevoir directement les rayons émis par les radia- teurs 11. La matière à traiter reçoit non seulement les rayons directs provenant des radiateurs 11, mais encore les rayons réfléchis par les faces internes réfléchis- sentes et polies du tube 10, de sorpe qu'il se forme à l'intérieur du tube un champ concentré d'énergie rayon- nante dont l'intensité est maximum eu voisinage du ('J'en- tre du'tube où. se trouve la matière à traiter. Il en ré- sulte que ces rayons permettent d'obtenir- un traitement avec une efficacité maximum et avec une perte d'énergie
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minimum per dispersion.
Au. besoin, on peut faire le vi- de omplet ou partiel à l'intérieur du tube, pendent le traitement. Dans ne ces les extré@ités et le peroi la- térele du tube sont hermétiquement fermées, d 'une maniè- re appropriée.
La matière à traiter, introduite dans le tu- be 10, peut, être, per exemple, du bois, du raoutchouc, des matières plastiques, des résines, de le colle, des hydroarbures, des matières durcissent à chaud et/ou thermoplastiques, ces matières peuvent être placées à l'intérieur du tube 10' et rester immobiles dans celui- ci jusqu'à ce que le traitement nécessaire est terminé.
On peut également les faire avancer progressivement d' une manière continue dans le tube pour les faire passer dans le zone d'action de l'énergie rayonnante.
Le fils. 2 montre l'application de l'invention à un traitement continu pour lequel on se sert d'un transporteur 16, pour faire avancer la matière à trel- ter, d'une manière continue dans le tube 10 à une vites- se déterminée. Sur le fig. 2 le transporteur 16 est constitué par une bande ou/courroie transporteuse sans fin 17 dont le brin supérieur 18 passe dans le tube 10 sur toute se longueur et dans une position pour laquelle ' les matières sont entraînées à peu près suivent l'axe dudit tube 10 ou le champ d'énergie rayonnant a une in- tensité maximum.
La courroie transporteuse 17 est de nature à permettre eux rayons de la treverser facilement et peut, à cet effet, être ajourée ou perforée ou $tre constituée en une matière qui est facilement traversée per les on- des rayonnantes.
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Il peut être avantageux,dans certains cas, de construire l'appareil de manière que les radiateurs ne fessent pas saillie, d'une longueur appréciable, à l' intérieur du tube 10. La fig. 3 montre un radiateur ou conducteur d'ondes 20 logé dans une cavité ou encoche ménagée, dans le paroi latérale du tube 10a. ce radia-' teur 20 comporte.'un conducteur axial 22, formant un noyau intérieur et entouré d'une enveloppe conductrice
23, les deux organes étant reliés respectivement aux deux bornes d'une source productrice d'ondes de haute .
fréquence, telle que le circuit 15.,
Le conducteur axial 22 traverse un trou percé dans le fond fermé d'un guide tubulaire ou conducteur d'ondes 24, monté radialement' sur la paroi du tube 10a.
L'extrémité ouverte de ce guide 24 débouche par une ,ou- verture 25 à l'intérieur du tube 10a. A tous les autres points de vue, le tube 10a est semblable à celui de la fig. 1 et les radiate urs 20 sont répartis et disposés sur le périphérie et sur la longueur du tube; comme in- diqué plus haut. on empêche ainsi que les radiateurs viennent encombrer l'intérieur du tube 10a et on ob- tient que lesrayons, émanant des radiateurs, soient propagés suivant une direction sensiblernent radiale, à l'intérieur du tube/ Tous les rayons dirigés radialé- ment et rencontrent la surface réfléchissante cylindri- que du tube 10a sont réfléchis suivant une direction sensiblement radiale. On obtient ainsi un champ d'é- nergie plus concentré au voisinage de l'axe du tube 10a.
La fig. 4 montre un radiateur 26 du type à dip8les plans, et logé dans une ouverture 27. percée dans la paroi du tube lOb. ,
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On pourrait égeléxient utiliser d'autres tediateurs ou antennes d'énergie rayonnante d'un type connu. On obti.ent ainsi une cf±1<erité considéreble avec une sour-e d'énergie rayonnante quasi-optique et
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l'effet du traitement obtenu pour les diverses ;h8tières est maximum.
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En choisissant d'une r.2nière appropriée les proportions entre les dimensions du. tube 10, 108 où, lob et les longueurs d'ondes utilisées, on peut t ôbtè4Xr. un état de rsonan"'0, d'où. résulte une augmentation de 1' efficacité de l'énergie utilisée.
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'En ne qui onerne les eppareils ou dispositifs utilisés pour la production, l'amenée, le propegetion,
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la réflexion, l'orientation et le monp ntrstion des on- des d'énergie rayonnante, plus spécialement la source de ces ondes, les guides ou conducteurs d'ondes, le cham-
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bre à perois réfléchissantes, le ou le radiateurs ou antennes, et-', on e recours aux dispositifs indiqués en détail plus haut,
excepte que l'on choisit judicieu- sement les relations entre les dimensions géométriques
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et les ara,..t6ristiques électriques des parties nonsà- tutives de l'appareil, d'une part, et le fréquence ou le longueur des ondes utilisées, d'autre pert, en vue d'obtenir le production de l'énergie rayonnante avec un état de résonance.
Les fréquences utilisées, pour ces ondes, sont de l'ordre de celles qui produisent des ondes magnéti-
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quels ayant des 'csrectéristiques quasi-optiques -e qui exclut les fréquences supersoniques et les fréquences qui produisent des ondes - calorifiques ou lumineuses.
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L'expression tI,.,t2mp électrique", utilisée dans les présentes, comprend non seulement le champ d'induction mais égaler#nt le llamp rayonnent qui est nécessairement présent dans un circuit de résonance.
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Les ondes en question peuvent être introdui- tes dans la chambre susdite, dont les parois sont par exemple en métal réfléchissent ou sont revêtus d'un métal poli, par des guides ou donducteurs d'ondes, les dimensions géométriques et les caractéristiques élec- triques de la chambre et des organes qu'elle contient étant judicieusement choisies en fonction de la fré- quence adoptée afin que. l'on obtienne un état de'réso- nance dans l'espècedélimité électriquement.
Comme on fait intervenir, en même temps, la faculté de concen- tration par réflexion des ondes sur les parois fortement réfléchissantes de la chambre, on obtient la production d'une énergie utile avecun minimum deperteet un ma- ximum d'effet utile:
Les ondes sont propégées par le ou les radis- teurs ou antennes et sont dirigées par ceux-ci de ma- nière que l'énergie rayonnante soit entièrement concen- t'rée dans l'espace qui leur est réservé, leur, concen- tration étant maximum à proximité, sur ou dans les ma- tières à traiter et qui se trouvent ou.sont introduites dans cet espace.
Les radiateurs peuvent être d'un genre appro- prié quelconque, par exemple à pale unique, à dipôles, avec antennes sphériques ou diélectriques, à boucles de couplage, avec fenêtres ou fentes, et ces radiateurs peuvent être alimentés ou non, selon les besoins, par des guides ou conducteurs d'ondes, ce qui permet d'ob- tenir des concentrations d'énergie électrique par ra- yonnement diffracté et refracté et, en même temps, par un effet de résonance vu les conditions choisies avec lesquelles on procède. Avantageusement on agence les radiateurs et/ou, les réflecteurs de.,manière qu'ils
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fassent pas ou aussi peu que possible seillie sur le
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face interne de le ou des parois réfléchissantes de le chambre en question.
Les chambres, forment des "évites résonnsn- tes, peuvent être agencées de i,,2nire à constituer des moules dans lesquels les ilietières ou substances sont introduites sous forme de -harpes immobiles auxquelles on donne einsi une ferme définitive pendent qu'elles
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subissent l'effet du traitement d2nv un milieu 1'6soa- nant.
Comme il va de soi et. comme il résulte déjà de ce qui précède, l' invent ion ne se limite nullement à
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celui de ses modes d'epplicetion nàn plus 'qu'ii eux des modes de réelisetion de ses diverses perties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrssse, au ,.,on- treire, toutes les variantes.
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RJL V:J'JD 10 NI' l or s
1. Proncédé pour l'utilisation de l'énergie rayonnante pour le traite nient de matières, dans le do-
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meine industriel, technique ou médiraI, r>arertérisé par le fait que l'on soumet les matières à treîter eux ef- fets d'un champ électrique -on,-entré et uniforme que l'
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on répartit régulièrement dans un espqne délimité élec- triquement, li fréquence dudit r:H'ilip étant telle que 1' on obtienne la production d'ondes électromagnétiques ay- ent des éristiques quasi-optiques; 2.
Procédé tel que spécifié sub 1, caractéri- sé par le fait que l'on fait rayonner une fréquence ultra-élevée et ayant des caractéristiques quasi-opti- ques, par un ou plusieurs radiateurs ou antennes d'éner-
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gie rayonnante, dans une ,...hal1lbre ayant des faces réflé- chassantes dans le champ des ondes ainsi propagées pour
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diriger ainsi lesondes réfléchies vers, sur et/ou dans les matières à traiter.
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3. Procédé tel que spécifié sub 2, caractérisé par le fait que l'on donne eux faes réfléchissantes ;internes de, la chambre une forme coucave de manière à provoquer la réflexion des rayons, émis par les radis- ' leurs ou antennes, vers le entre ou l'axe de le cham- bre.
4. Procédé tel que spécifié sub 2 ou 3, carac- térisé par le fait que plusieurs radiateurs ou antennes supportés par les parois de la chambre sont répartis, régulièrement le long de le périphérie de la chambre et le long de l'axe de celle-ni, la presque totalité de la
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face interne de nette chambre, étant réfléchis.sante. ' 5? Procédé tel que spécifié sub 1,à. 4, carac-' térisé par le fait que l'on, déplace les netièrés'à tret- ter suivant un mouvement-d'avancement continu dans la chambre, penàe'n± qu'elles sont ,soumises atx 'trai'bemnt- par l'énergie. raybnnante. , , ' 6'.
Procédé-tel que spécifié sub,l,. oar,Bc'te- risé par le' fait qadl1'on adopte pour la 'fr'âqùshce des ondes d'énergie rayonnante ,une valeur t'elle, par rap-
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port aux caractéristiques, de l'espace délimité êle'l"!tri- quement et de.s organes et matières qu'il contient,' que l'on obtienne la production d'un état de résonance dans ledit espèce..
7. Appareil servent à l'utilisation de l'éner- gie rayonnante et convenant à la mise en oeuvre du pro-
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cédé selon la revendication 1, I"!eraotérisé par le fait qu'il comporte dme chembre' à.fa?es internes .fortement" réfléchissantes, dans-laquelle on introduit les mati.ères à traiter, des moyens, tels que des radiateurs -ou antne- @nes d'énergie rayonnante, étant établis en' des endroits
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appropriés dans ladite chambre, et étant alimentés par des producteurs et/ou conducteurs d'ondes appropriés pour que l'on obtienne dans ladite chambre le produ- tion d'un champ électrique concentré et uniformé àtout moment.
8. Appereil tel que spécifié sub 7, caracté- risé par le fait que le chambre e une forme cylindrique et comporte une face interne réfléchissante.
9. Appareil tel que spécifié sub 7 et 8, caractérisé par le fait que plusieurs radiateurs ou en- tennes d'énergie rayonnante sont montés sur la paroi de la chambre et répartis sur toute le périphérie et la longueur de celle-ci.
10. Appareil tel que spénifié sub 9, caracté- risé par le .fait que les radiateurs ou antennes sont du type dirigé ou orienté et sont disposés radialement par rapport à le chambre de façon à diriger lesrayons vers l'axc de @elle-ci,
Il. Appareil tel que spécifié sub 9, caracté- risé perle fait que les radiateurs font saillie l'in- térieur de la chambre eu voisinage de sa paroi.
12. Appareil tel que spécifié sub 9, caracté- risé par le fait que les radiateurs sont du type à en- tennes sphériques, à dipôles plans, ou à dipôles avec conducteur creux et fil coaxial.
13. Appareil tel que spécifié sub 9, caracté- risé par le fait que les radiateurs sont montés en de- hors de le chambre et sont relias avec l'intérieur de celle-ci par des conduits ou guides tubulaires pour di- riger les ondes rayonnantes vers l'intérieur de la chambre.
14. Appareil pour l'utilisation de l'énergie rayonnante et convenant à la mise en oeuvre d@ procédé
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selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu' il comprend une chambre dans laquelle on introduit les matières à traiter, des moyens tels que des radiateurs ou antennes d'énergie rayonnante, propres à fournir et à propager à l'intérieur de ladite chambre de l'énergie rayonnante sous forme d'un champ électrique, la fré- quence dudit champ étnt telle que l'on .obtienne le.
propagation, dans ledite chambre, d'ondes électro-mag-
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nétiques ayant des arar-téristiques s quasi-optïques et la production d'un état de résonance par rapport aux
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nerantéristiques géométriques et électriques de ladite chambre et des organe.s et matières qu'elle contient?
15. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 7 à 14, caractérisé par le fait qu'il tom- porte un transporteur propre à introduire et à déplacer les matières d'une manière continue dans la chambre, ce transporteur pouvant être constitué par une bande ou courroie dont le, brin porteur pesse dans la chambre au voisinage de l'axe de celle-ci.
16. Appareil selon l'une quelconque des re- vendications 7 à 15, caractérisé par le fait. que la chambre est hermétiquement fermée et que l'on crée un, vide à l'intérieur de celle-ci pendant le traitement.