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La présente invention concerne des procédés et appareils pour soumettre des objets aux radiations d'électrons à énergie élevée et, en particulier, aux radiations d'électrons à énergie élevée provenant d'un seul accélérateur d'électrons, de manière à utiliser l'énergie d'ionisation des électrons à énergie élevée d'une façon plus efficace.
Il est établi que tous les types d'organismes vivants sont affectés par les rayons gamma et les électrons à énergie élevée, et que des organismes indésirables peuvent être mortellement atteints par des doses qui ne relèvent la température de l'eau que de quelques degrés centigrades. La disponibilité de plus en plus courante de faisceaux d'électrons à énergie élevée permet d'appliquer
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en pratique ces connaissances à la stérilisation de nombreux pro- duits importants, comme les produits pharmaceutiques, les instru- ments chirurgicaux, les tissus animaux destinés à la greffe, ainsi qu'à la conservation de certains aliments.
Seules les sources d'électrons à énergie élevée, par opposition aux sources de rayons gamma, semblent posséder une capacité de débit total suffisante pour traiter économiquement les quantités de matière considérables qui devraient être stérilisées ou conservées.
En outre, on a étudié récemment la possibilité d'utiliser diverses formes de radiations d'ionisation pour provoquer des réac- tions chimiques, y compris des réactions chimiques fortement endo- thermiques qui exigent de grandes quantités d'énergie sous forme concentrée et des réactions chimiques exothermiques qui s'amorcent par une application initiale d'énergie concentrée. Parmi les @ de radiations d'ionisation disponibles, les électrons à énergie élevée semblent constituer le meilleur moyen pour fournir de l'éner- gie d'ionisation d'une manière efficace et réglable à une ou des substances, afin de provoquer des réactions chimiques.
Des mesures faites concernant les propriétés des électron à énergie élevée ont montré que leur profondeur de pénétration dans des matières typiques est faible comparée à celle des rayons gamma.
2. 000.000 d'électrons-volts ont une profondeur de pénétration d'un centimètre dans l'eau. Au delà de cette distance limite, il n'y a plus d'effet d'ionisation, et l'ionisation maximum se produit au tiers de cette profondeur. Quoiqu'on puisse construire en pratique des sources d'électrons à énergie élevée de nombreux millions de volts, des appareils à énergie élevée de ce genre deviennent de plus en plus coûteux avec l'augmentation de l'énergie et, en outre, leur @ débit d'électrons diminue souvent avec cette augmentation.
Un procédé courant pour doubler pratiquement la profondeur de pénétration d'un faisceau d'électrons disponible consiste à pre- jeter les rayons successivement sur les deux faces opposées de l'objet, par exemple en retournant l'objet et en le resoumettant aux radiations, ou à soumettre l'objet simultanément à deux sources
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d'électrons. Cependant, la première solution est limitée au trai- tement de matières sous forme rigide, et l'autre solution présente l'inconvénient de la dépense et de l'encombrement supplémentaires d'une seconde source d'électrons.
En outre, une interruption ou une modulation de l'intensité électronique n'affecterait pas les deux faces simultanément, à moins que le produit soit soumis à deux sources d'électrons avec un couplage électronique spécial entre les deux sources; par conséquent, il serait difficile de resoumettre aux radiations une matière déjà partiellement traitée pour lui donner sa dose prévue.
L'invention ressortira cla.irement de la description dé- taillée, donnée'ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de profil un peu schématique d'une première forme d'appareil suivant l'invention, comprenant un accélé- rateur d'électrons et un moyen pour produire un champ magnétique servant à rediriger une partie notable du faisceau d'électrons en arrière sur la matière à traiter par radiations.
La figure 2 est une vue de profil d'une partie de l'appa- reil de la figure 1 prise à angle droit par rapport à la vue de la figure 1;
La figure 3 est une vue de profil, semblable à la partie de la figure 1, représentant une modification d'une partie de l'ap- pareil de la figure 1.
La figure 4 est une vue de profil un peu schématique d'une autre forme d'appareil suivant l'invention, comprenant un accélé- rateur d'électrons pouvant produire un faisceau étalé d'électrons qui sort de la partie sous vide de l'accélérateur d'électrons en principe sous la forme de deux faisceaux opposés, dirigés latéra- lement.
La figure 5 est une vue suivant la ligne 5-5 de la figure 4.
La figure 6 est une vue de profil de l'appareil de la figure 4, prise à angle droit par rapport à la vue de la figure 4.
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La figure 7 est une vue schématique d'une partie de l'ap- pareil de la figure 4, montrant les trajectoires des électrons dans l'appareil de la figure 4.
La figure 8 est une vue de profil un peu schématique d'une autre forme d'appareil suivant l'invention, comprenant un accélé- rateur d'électrons, pouvant produire un faisceau d'électrons à section transversale étalée et des moyens pour produire une combi- naison de champs magnétiques servant à diriger les électrons sur un objet de section circulaire, comme un câble, devant recevoir des radiations en substance de toutes les directions.
La figure 9 est une vue en plan des moyens servant à pro- duire une combinaison convenable de champs magnétiques représentés à la figure 8, et
La figure 10 est une représentation schématique donnant les trajectoires des électrons dans l'appareil de la figure 8.
On se référera d'abord à la première forme d'exécution de l'invention représentée aux figures 1 et 2, où un accélérateur électrostatique pour l'accélération d'électrons à énergie élevée .porte la référence 1. L'accélérateur d'électrons 1 peut consister en un générateur électrostatique du type décrit dans le brevet américain n 2.252.668, en combinaison avec un tube d'accélération du type décrit dans le brevet américain n 2. 517.260.
Ou bien, l'accélérateur d'électrons 1 peut consister en un accélérateur linéaire à micro- ondes du type décrit par Walkinshaw dans le volume 61 pages 246-254, par R.-Shersby-Harvie dans le volume 61 pages 255-270 et par Mullett et Loach dans le volume 61 pages 271-283 de la revue "The Proceedings of The Physical Society (1948)", ou tout autre accélérateur d'élec- trons convenable comme un transformateur à résonance.
Des électrons sont accélérés par l'accélérateur d'électrons 1 d'une manière qu'il est inutile d'exposer ici en détail, et pénètrent dans un prolongement de tube sous vide 2 sous la forme d'un faisceau d'électrons à énergie élevée. Le dit prolongement de tube 2 se termine par une partie évasée 3 dont l'extrémité est fermée à l'atmosphère par une fenêtre 4 laissant passer les
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électrons. Un dispositif de balayage de faisceau 5 donne un mouve- ment de 'balayage au faisceau d'électrons dans leplan du dessin de la figure 1, conformément aux données des brevets américains n 2.602.751 et 2.729.748.
Un produit, matière ou substance 6 devant être soumis aux radiations est placé sur la trajectoire du faisceau d'électrons 7 qui sort de la fenêtre à électrons 4' à l'aide d'un support 8, qui peut être mobile ou fixe, et qui, sur les figures 1 et 2, est représenté sous la forme d'une courroie transporteuse. Le dit support 8 doit être construit de façon à absorber le moins possible d'énergie des électrons qui le traversent. La largeur du produit 6 est inférieure à la largeur du faisceau d'électrons balayant 7, comme la figure 1 le montre, de façon qu'une partie notable du fais- ceau d'électrons 7 dépasse le produit 6 sans l'atteindre.
Un aimant 9 établit un champ magnétique dans la trajec- toire du faisceau d'électrons 7, en dessous du produit 6, dans une direction transversale au sens de déplacement des électrons- du faisceau 7 et orienté de façon que les électrons du faisceau 7 qui - dépassent le produit 6 sans le toucher, soient déviés de manière à être renvoyés sur leproduit 6. Tous les électrons pénétrant dans le champ magnétique suivent des trajectoires courbes ayant le même rayon de courbure constant, l'hypothèse étant admise que le champ magnétique est homogène et que le faisceau d'électrons ne subit qu'une dispersion d'énergie négligeable. De cette manière, par son mouvement de balayage, le faisceau balaye alternativement la surface supérieure et la surface inférieure du produit 6.
L'intensitédu champ magnétique requis peu.t être calculée approximativement en se basant sur le fait que le produit du champ magnétique en gauss et du rayon de courbure en centimètres de la trajectoire circulaire des électrons est approximativement égal à 3000 fois l'énergie des électrons en millions d'électrons-volts.
Par exemple, pour 2-MeV électrons et un rayon de courbure de 15 cm. il faut un champ magnétique d'environ 400 gauss.
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La forme d'exécution représentée aux figures 1 et 2 utilise un renversement magnétique du faisceau dans l'air, de sorte qu'il ne faut pas de chambre sous vide pour réaliser le renvoi d'une partie du faisceau d'électrons sur le produit, après son déplacement. L'entrefer entre les pièces polaires 10 de l'aimant 9 doit être grand relativement au diamètre du faisceau électronique, comme la figure 2 le montre, afin de réduire les pertes dans le faisceau par manque d'homogénéité, charge d'espace et diffusion.
Par exemple, l'entrefer peut avoir une largeur de 3 pouces (76 mm).
Les pertes dues à l'ionisation et à la diffusion dans l'air atmosphérique peuvent être réduites au minimum en faisant passer la partie renvoyée du faisceau électronique 7 soit par un endroit sous vide, soit dans un gaz de faible densité comme l'hélium. La pression dans l'endroit sous vide ne doit pas être aussi faible que la pression régnant dans le tube d'accélération et dans leprolongement de tube 2, et peut être obtenue à l'aide d'une pompe mécanique. Si on utilise de l'hélium, il peut être maintenu à la pression atmosphérique, parce que l'hélium, grâce à sa faible densité, provoque par lui-même une réduction notable des pertes par ionisation et diffusion.
Comme la figure 3 le montre, une extrémité d'une pièce creuse 11, conformée de façon que la partie renvoyée du faisceau électronique 7 y passe, est fixée sur la partie évasée 3 du prolon- gement de tube 2, tandis que l'autre extrémité de la pièce creuse 11 aboutit à une seconde fenêtre à électrons 12. L'intérieur de la pièce creuse 11 est donc isolé de l'atmosphère par la seconde fenêtre à électrons 12 et de l'intérieur sous vide de l'accélérateur d'élec- trons 1 par la première fenêtre à électrons 4. L'intérieur de la pièce creuse 11 peut être mis sous vide à l'aide d'une pompe à vide convenable 13, et l'appareil peut être utilisé avec la pièce creuse 11 ainsi sous vide ou remplie d'un. gaz de faible densité comme l'hélium.
Ou bien, une ouverture peut évidemment être pratiquée dans la fenêtre à électrons 4, afin que l'intérieur de la pièce creuse 11
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communique avec l'intérieur du prolongement de tube 2; dans ce der- nier cas, le même vide poussé doit être maintenu dans la pièce creuse 11 et dans le prolongement de tube 2.
Dans la forme d'exécution représentée aux figures 4, 5 et 6, l'accélérateur d'électrons 1 et le dispositif de balayage 5 sont semblables à ceux représentés à la figure 1.
Les électrons accélérés pénètrent dans le prolongement de tube sous vide 2 terminé par la partie évasée 3 dont l'extrémité inférieure est pourvue de deux ensembles à. fenêtre à électrons 4', 5', terminés chacun par une fenêtre à électrons 6', 7'. Le prolonge- ment de tube 2, la partie évasée 3 et les deux ensembles à fenêtre à électrons 4', 5' font tous partie de la partie sous vide de l'accélé- rateur d'électrons 1, de sorte que les électrons accélérés par 1' accélérateur d'électrons 1 restent dans le vide jusqu'au moment où ils traversent les fenêtres à électrons 6', 7'.
Le produit, matière ou substance 6 devant être soumis aux radiations est placé entre les fenêtres à électrons 6', 7' à l'aide d'un support 8 qui peut être mobile ou fixe, et qui est représenté sous la forme d'une courroie transporteuse. Des électrons accélé- rés par l'accélérateur d'électrons 1 sont redirigés par deux aimants 11', 12' de façon à sortir des fenêtres à électrons 6', 7' et at- teindre l'objet 6 dans deux directions latérales opposées, c'est-à- dire dans une direction généralement transversale par rapport au sens de l'accélération du faisceau d'électrons primaire.
La polarité des aimants 11';, 12' est telle que, comme les figures 4 et 7 le montrent, les électrons circulant entre les pièces polaires 13', 14 de l'aimant 11 de gauche soient déviés vers la droite et les électrons circulant entre les pièces polaires 15, 16 de l'aimant 12 de droite soient déviés vers la gauche. Les pièces polaires 13', 14, 15, 16 sont plus espacées à leurs extrémités extérieures qu'à leurs extrémités intérieures, comme la figure 5 le montre, et il s'ensuit que l'intensité du champ magnétique établi entre elles diminue au fur et à mesure qu'on s'écarte des fenêtres à électrons 6', 7'.
La forme des pièces polaires 13', 14, 15, 16 est choisie de façon que les élec-
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trons suivent les trajectoires représentées par les lignes brisées 17 de la figure 7, et que les électrons sortent des fenêtres à électrons 6', 7' en suivant une direction en substance perpendicu- laire aux fenêtres à électrons 6', 7' et avec une intensité répartie en substance uniformément sur les surfaces de l'objet 9 soumises aux radiations.
En évitant les dommages causés par les radiations prove- nant d'électrons refluants, l'invention augmente la durée de fonc- tionnement pendant laquelle un accélérateur d'électrons ne doit pas subir de réparations. Par exemple, une réduction de 10% de l'énergie de radiation dissipée dans les parties sensibles de l'accélérateur d'électrons augmenterait la "durée de vie" de l'accélérateur d'élec- trons de, par exemple, 1000 heures à 10.000 heures.
Dans la forme d'exécution de l'appareil représentée aux figures 8 et 9, l'accélérateur d'électrons l, le prolongement de tube sous vide 2 terminé par une partie évasée 3 obturée par la fenêtre à électrons 4 et les dispositifs de balayage du faisceau 5 sont semblables à ceux représentés aux figures 1 et 2.
Le produit, matière ou substance devant être soumis aux radiations, est représenté ici avec une section transversale de forme générale circulaire, comme un tube en plastique creux, un câble ou un fil isolé 6a placé dans la trajectoire du faisceau électronique 7 qui sort de la fenêtre à électrons 4' sous la forme d'un faisceau dont la section transversale est étalée dans le plan du dessin sur la figure 8, et maintenu par des supports convenables 8a. Tout moyen courant (non représenté) peut être utilisé pour donner au câble 6a un mouvement de déplacement longitudinal.
La largeur du câble 6a est inférieure à la largeur du faisceau élec- tronique 7'. comme la figure 8 le montre, de sorte que certains des électrons frappent directement le dessus du câble 6a, tandis que certains de ceux-ci passent à gauche et d'autres à droite du câble 6a.
Deux aimants 9a, 10a sont montés de façon à produire une combinaison de champs magnétiques dans la trajectoire du fais-
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ceau électronique 7'. Les aimants 9a, 10a sont prévus de façon à produire un champ magnétique entre les pièces polaires lla, 12a de gauche qui est dirigé hors du plan du dessin de la figure 8 et vers le bas sur la figure 9. et un champ magnétique entre les pièces polaires 13a, 14a de droite qui est dirigé vers le plan du dessin de la figure 8 et vers le haut sur la figure 9..Ainsi, des électrons passant à gauche du câblé 6a sont déviés dans un sens antihorlogique suivant une trajectoire en substance circulaire, et les électrons passant à la droite du câble 6a sont déviés dans un sens horlogique suivant une trajectoire en substance circulaire, comme la figure 10 le montre.
Il s'ensuit que les électrons du faisceau 7 sont dirigés sur le câble 6a en substance dé toutes les directions dans le plan d'étalement de la section transversale du faisceau 7, comme représenté à la figure 10.
Comme la figure 10 le montre plus spécialement, les pièces polaires lla, 12a, 13a, 14a doivent être conformées de façon à donner à chaque partie du faisceau électronique 7 la déflexion désirée. La déflexion maximum est appliquée aux extrémités exté- 'rieures du faisceau électronique 7, ces parties du faisceau bom- bardant le câble 6a de l'arrière, tandis qu'aucune déflexion n'est appliquée à la partie centrale du faisceau électronique 7 qui bom- barde le câble 6a de l'avant. Sauf en ce qui concerne les effets d'iridescence qui sont facilement compensés et les effets de dif- fusion qui sont négligés, toutes les trajectoires d'électrons 'sont .circulaires et ont le même rayon de courbure dans les champs magné- tiques, toutes les trajectoires des électrons'étant rectilignes ailleurs.
Des effets d'iridescence se produisent principalement dans levoisinage de l'entrefer entre les pièces polaires lla et 13a et entre les pièces polaires 12a et 14a. L'effet de diffusion tend à rendre le faisceau électronique plus diffus de façon à augmenter l'uniformité des radiations.
Cette forme de l'invention convient particulièrement bien pour le traitementpar radiations de longueurs ininterrompues d'un produit ou de plusieurs produits ayant une section transversale
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de forme générale circulaire, comme les tubes en plastique, les câbles, ou un fil isolé, ou encore-une suite axiale de bouteilles, ampoules, fioles, récipients pliables, ou objets similaires. L'ex- , pression "section transversale de forme générale circulaire" utili- sée ici désigne une section transversale circulaire, elliptique, ovoïde, polygonale ou semblable.
,
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé pour soumettre un objet aux radiations d'élec- trons à énergie élevée, caractérisé en ce qu'on produit un fais- ceau d'électrons à énergie élevée à l'aide d'une seule source d'électrons et on dirige le faisceau simultanément sur au moins deux faces de l'objet à soumettre aux radiations.
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The present invention relates to methods and apparatuses for subjecting objects to high energy electron radiation and, in particular, high energy electron radiation from a single electron accelerator, so as to utilize the energy. ionizing electrons at high energy in a more efficient manner.
It is established that all types of living organisms are affected by gamma rays and high energy electrons, and that unwanted organisms can be fatally affected by doses which only raise the water temperature by a few degrees centigrade. . The increasing availability of high energy electron beams makes it possible to apply
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this knowledge is applied in practice to the sterilization of many important products, such as pharmaceuticals, surgical instruments, animal tissues intended for transplantation, as well as to the preservation of certain foods.
Only high energy electron sources, as opposed to gamma ray sources, appear to have sufficient total throughput capacity to economically process the considerable amounts of material that would need to be sterilized or stored.
In addition, the possibility of using various forms of ionizing radiation to induce chemical reactions, including strongly endothermic chemical reactions which require large amounts of concentrated energy and reactions, has recently been investigated. exothermic chemicals that are initiated by an initial application of concentrated energy. Among the available ionization radiations, high energy electrons seem to be the best way to deliver ionization energy in an efficient and controllable manner to one or more substances in order to cause chemical reactions. .
Measurements made on the properties of high energy electrons have shown that their depth of penetration into typical materials is low compared to that of gamma rays.
2,000,000 electron volts have a penetration depth of one centimeter in water. Beyond this limit distance, there is no longer any ionization effect, and maximum ionization occurs at a third of this depth. Although high-energy electron sources of many millions of volts can in practice be constructed, high-energy devices of this kind become more and more expensive with increasing energy and, moreover, their cost. electron flow often decreases with this increase.
A common method of practically doubling the depth of penetration of an available electron beam is to project the rays successively at the two opposite faces of the object, for example by turning the object upside down and resubmitting it to radiation. or submit the object simultaneously to two sources
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of electrons. However, the first solution is limited to processing materials in rigid form, and the other solution suffers from the additional expense and bulk of a second electron source.
Further, an interruption or modulation of the electron intensity would not affect both sides simultaneously, unless the product is subjected to two electron sources with special electronic coupling between the two sources; therefore, it would be difficult to resubmit already partially treated material to radiation to give it its intended dose.
The invention will emerge clearly from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a somewhat schematic side view of a first form of apparatus according to the invention, comprising an electron accelerator and means for producing a magnetic field for redirecting a substantial part of the beam of electrons. electrons back on the material to be treated with radiation.
Figure 2 is a side view of part of the apparatus of Figure 1 taken at right angles to the view of Figure 1;
FIG. 3 is a side view, similar to the part of FIG. 1, showing a modification of a part of the apparatus of FIG. 1.
Figure 4 is a somewhat schematic side view of another form of apparatus according to the invention, comprising an electron accelerator capable of producing a spread beam of electrons which emerges from the vacuum portion of the tube. electron accelerator in principle in the form of two opposite beams, directed laterally.
Figure 5 is a view taken along line 5-5 of Figure 4.
Figure 6 is a side view of the apparatus of Figure 4, taken at right angles to the view of Figure 4.
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Figure 7 is a schematic view of part of the apparatus of Figure 4, showing the trajectories of electrons in the apparatus of Figure 4.
Figure 8 is a somewhat schematic side view of another form of apparatus according to the invention, comprising an electron accelerator, capable of producing an electron beam of spread cross section and means for producing an electron accelerator. a combination of magnetic fields used to direct electrons onto an object of circular cross-section, such as a cable, to receive radiation in substance from all directions.
Figure 9 is a plan view of the means for producing a suitable combination of magnetic fields shown in Figure 8, and
FIG. 10 is a schematic representation giving the trajectories of the electrons in the apparatus of FIG. 8.
Reference will first be made to the first embodiment of the invention shown in Figures 1 and 2, where an electrostatic accelerator for the acceleration of electrons at high energy bears the reference 1. The electron accelerator 1 may consist of an electrostatic generator of the type described in US Pat. No. 2,252,668, in combination with an acceleration tube of the type described in US Pat. No. 2,517,260.
Alternatively, the electron accelerator 1 may consist of a microwave linear accelerator of the type described by Walkinshaw in volume 61 pages 246-254, by R.-Shersby-Harvie in volume 61 pages 255-270 and by Mullett and Loach in volume 61 pages 271-283 of the journal "The Proceedings of The Physical Society (1948)", or any other suitable electron accelerator such as a resonance transformer.
Electrons are accelerated by the electron accelerator 1 in a way which need not be discussed in detail here, and enter a vacuum tube extension 2 as an energy electron beam. high. Said tube extension 2 ends with a flared part 3, the end of which is closed to the atmosphere by a window 4 allowing the
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electrons. A beam scanner 5 provides a scanning motion of the electron beam in the plane of the drawing of Figure 1, in accordance with US Patent Data Nos. 2,602,751 and 2,729,748.
A product, material or substance 6 to be subjected to the radiation is placed on the path of the electron beam 7 which leaves the electron window 4 'with the aid of a support 8, which can be mobile or fixed, and which, in Figures 1 and 2, is shown in the form of a conveyor belt. Said support 8 must be constructed so as to absorb as little energy as possible from the electrons passing through it. The width of the product 6 is less than the width of the scanning electron beam 7, as shown in Figure 1, so that a significant part of the electron beam 7 passes the product 6 without reaching it.
A magnet 9 establishes a magnetic field in the path of the electron beam 7, below the product 6, in a direction transverse to the direction of movement of the electrons of the beam 7 and oriented so that the electrons of the beam 7 which - exceed the product 6 without touching it, are deflected so as to be returned to the product 6. All the electrons entering the magnetic field follow curved trajectories having the same constant radius of curvature, the assumption being accepted that the magnetic field is homogeneous and that the electron beam undergoes only negligible energy dispersion. In this way, by its sweeping movement, the beam alternately sweeps the upper surface and the lower surface of the product 6.
The required magnetic field strength can be roughly calculated based on the fact that the product of the magnetic field in gauss and the radius of curvature in centimeters of the circular electron path is approximately 3,000 times the energy of the electrons. in millions of electron volts.
For example, for 2-MeV electrons and a radius of curvature of 15 cm. a magnetic field of about 400 gauss is needed.
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The embodiment shown in Figures 1 and 2 uses a magnetic reversal of the beam in air, so that a vacuum chamber is not required to achieve the return of a part of the electron beam on the product. , after its displacement. The air gap between the pole pieces 10 of the magnet 9 must be large relative to the diameter of the electron beam, as shown in figure 2, in order to reduce losses in the beam due to lack of homogeneity, space charge and diffusion. .
For example, the air gap may be 3 inches (76 mm) wide.
The losses due to ionization and diffusion in atmospheric air can be minimized by passing the returned part of the electron beam 7 either through a vacuum location or through a low density gas such as helium. The pressure in the vacuum area should not be as low as the pressure in the acceleration tube and the tube extension 2, and can be achieved by using a mechanical pump. If helium is used, it can be maintained at atmospheric pressure, because helium, thanks to its low density, by itself causes a noticeable reduction in losses by ionization and diffusion.
As FIG. 3 shows, one end of a hollow part 11, shaped so that the returned part of the electron beam 7 passes through it, is fixed on the flared part 3 of the tube extension 2, while the other end of the hollow part 11 leads to a second electron window 12. The interior of the hollow part 11 is therefore isolated from the atmosphere by the second electron window 12 and from the vacuum interior of the accelerator. electrons 1 through the first electron window 4. The interior of the hollow part 11 can be evacuated using a suitable vacuum pump 13, and the apparatus can be used with the hollow part 11 thus vacuum or filled with a. low density gas like helium.
Or else, an opening can obviously be made in the electron window 4, so that the interior of the hollow part 11
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communicates with the interior of the tube extension 2; in the latter case, the same high vacuum must be maintained in the hollow part 11 and in the tube extension 2.
In the embodiment shown in Figures 4, 5 and 6, the electron accelerator 1 and the scanning device 5 are similar to those shown in Figure 1.
The accelerated electrons enter the extension of the vacuum tube 2 terminated by the flared part 3, the lower end of which is provided with two sets to. electron window 4 ', 5', each terminated by an electron window 6 ', 7'. The tube extension 2, the flared part 3 and the two electron window assemblies 4 ', 5' are all part of the vacuum part of the electron accelerator 1, so that the accelerated electrons by the electron accelerator 1 remain in a vacuum until they pass through the electron windows 6 ', 7'.
The product, material or substance 6 to be subjected to the radiation is placed between the electron windows 6 ', 7' with the aid of a support 8 which can be movable or fixed, and which is shown in the form of a conveyor belt. Electrons accelerated by the electron accelerator 1 are redirected by two magnets 11 ', 12' so as to leave the electron windows 6 ', 7' and reach the object 6 in two opposite lateral directions, that is to say in a direction generally transverse to the direction of acceleration of the primary electron beam.
The polarity of the magnets 11 ';, 12' is such that, as Figures 4 and 7 show, the electrons flowing between the pole pieces 13 ', 14 of the left magnet 11 are deflected to the right and the electrons flowing between the pole pieces 15, 16 of the right magnet 12 are deflected to the left. The pole pieces 13 ', 14, 15, 16 are more spaced at their outer ends than at their inner ends, as Figure 5 shows, and it follows that the strength of the magnetic field established between them decreases as and as one moves away from the electron windows 6 ', 7'.
The shape of the pole pieces 13 ', 14, 15, 16 is chosen so that the electro-
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trons follow the trajectories represented by the broken lines 17 in Figure 7, and that the electrons leave the electron windows 6 ', 7' in a direction substantially perpendicular to the electron windows 6 ', 7' and with a intensity distributed substantially uniformly over the surfaces of the object 9 subjected to radiation.
By avoiding damage caused by radiation from ebbing electrons, the invention increases the operating time that an electron accelerator does not need to be repaired. For example, a 10% reduction in the radiation energy dissipated in sensitive parts of the electron accelerator would increase the "life" of the electron accelerator from, for example, 1000 hours to. 10,000 hours.
In the embodiment of the apparatus shown in Figures 8 and 9, the electron accelerator 1, the extension of the evacuated tube 2 terminated by a flared portion 3 closed by the electron window 4 and the scanning devices beam 5 are similar to those shown in Figures 1 and 2.
The product, material or substance to be subjected to the radiation, is shown here with a generally circular cross section, such as a hollow plastic tube, a cable or an insulated wire 6a placed in the path of the electron beam 7 which exits from the electron window 4 'in the form of a beam, the cross section of which is spread out in the plane of the drawing in FIG. 8, and held by suitable supports 8a. Any common means (not shown) can be used to give the cable 6a a longitudinal displacement movement.
The width of the cable 6a is less than the width of the electronic bundle 7 '. as figure 8 shows, so that some of the electrons directly hit the top of cable 6a, while some of these go to the left and some to the right of cable 6a.
Two magnets 9a, 10a are mounted so as to produce a combination of magnetic fields in the path of the beam.
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electronic ceau 7 '. The magnets 9a, 10a are provided so as to produce a magnetic field between the left pole pieces 11a, 12a which is directed out of the plane of the drawing of figure 8 and downward in figure 9. and a magnetic field between them. pole pieces 13a, 14a on the right which is directed towards the plane of the drawing of figure 8 and upwards in figure 9. Thus, electrons passing to the left of the cable 6a are deflected in a counterclockwise direction following a path in substance circular, and the electrons passing to the right of the cable 6a are deflected in a clockwise direction following a substantially circular path, as FIG. 10 shows.
It follows that the electrons of the beam 7 are directed on the cable 6a in substance from all directions in the plane of spreading of the cross section of the beam 7, as shown in figure 10.
As FIG. 10 shows more specifically, the pole pieces 11a, 12a, 13a, 14a must be shaped so as to give each part of the electron beam 7 the desired deflection. The maximum deflection is applied to the outer ends of the electron beam 7, those parts of the bundle bombarding the cable 6a from the rear, while no deflection is applied to the central part of the electron beam 7 which bom - bundle cable 6a from the front. Except for the iridescence effects which are easily compensated for and the scattering effects which are neglected, all electron paths are circular and have the same radius of curvature in magnetic fields, all the trajectories of the electrons being rectilinear elsewhere.
Iridescence effects occur mainly in the vicinity of the air gap between the pole pieces 11a and 13a and between the pole pieces 12a and 14a. The scattering effect tends to make the electron beam more diffuse so as to increase the uniformity of the radiation.
This form of the invention is particularly suitable for the radiation treatment of uninterrupted lengths of a product or of several products having a cross section.
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generally circular in shape, such as plastic tubes, cables, or insulated wire, or an axial series of bottles, ampoules, vials, collapsible containers, or the like. The term pressure "generally circular cross section" as used herein refers to a circular, elliptical, ovoid, polygonal or the like cross section.
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CLAIMS.
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1.- A process for subjecting an object to high-energy electron radiations, characterized in that a high-energy electron beam is produced using a single electron source and directs the beam simultaneously on at least two faces of the object to be subjected to the radiation.