FR2488441A1 - DEVICE FOR EXTRACTING A BEAM OF CHARGED PARTICLES TO THE ATMOSPHERE - Google Patents

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Abstract

The device contains at least one deflection electromagnet (4, 5) for producing a deflecting alternating field which ensures periodic displacement of the beam over the surface of the outlet window (2) of the vacuum chamber (1), at least one permanent magnet (12) for deflecting the beam beyond the boundaries of the outlet window (2), and at least one compensation winding (13) for producing a deflecting field which compensates for the deflecting field of the permanent magnet (12). The compensation winding (13) is connected to the DC source (15) via a switch (14) which ensures that the compensation winding (13) is connected to the DC source (15) when a deflecting alternating field is present, and that the compensation winding (13) is disconnected from the DC source (15) when the said field is absent.

Description

La présente invention concerne les techniques d'accélération et a notamment pour objet un dispositif pour l'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère. The present invention relates to acceleration techniques and in particular relates to a device for the extraction of a beam of charged particles towards the atmosphere.

Dans les diverses installations industrielles destinées à irradier des objets par des particules chargées, par exemple dans les accélérateurs industriels utilisés pour le traitement de substances par irradiation, on doit extraire directement vers l'atmosphère les particules chargées d'un volume vidé d'air, où elles sont accélérées et concentrées en faisceau, contrairement aux accélérateurs destinés aux recherches scientifiques, les accélérateurs industriels doivent assurer l'obtention de champs d'irradiation d'étendue considérable, m monségffie à la largeur de la surface de l'objet à irradier. Le traitement de toute la surface de l'objet à irradier est obtenu en déplaçant celui-ci dans le sens de sa longueur à travers le champ d'irradiation. In the various industrial installations intended to irradiate objects with charged particles, for example in industrial accelerators used for the treatment of substances by irradiation, the charged particles must be extracted directly into the atmosphere from an emptied volume of air, where they are accelerated and concentrated in a beam, unlike accelerators intended for scientific research, industrial accelerators must ensure the obtaining of irradiation fields of considerable extent, monségffie to the width of the surface of the object to be irradiated. The treatment of the entire surface of the object to be irradiated is obtained by moving the latter lengthwise across the irradiation field.

La transmission des particules chargées accélérées du volume sous vide vers l'atmosphère s'effectue en général à travers une feuille métallique très mince, qui sépare le volume vidé de l'accélérateur de la pression atmosphérique et assure le passage des particules chargées vers l'atmosphère avec le moins de pertes. The transmission of accelerated charged particles from the vacuum volume to the atmosphere is generally carried out through a very thin metal sheet, which separates the emptied volume of the accelerator from atmospheric pressure and ensures the passage of charged particles towards the atmosphere with the least losses.

La formation de champs d'irradiation étendus par formation d'un faisceau à section d'étendue nécessaire directement dans la structure accélératrice de l'accéléra- teur présente de grandes difficultés et, de nos jours n'est pratiquement pas employée. Le procédé de création de champs d'irradiation étendus actuellement le plus répandu est le procédé basé sur le balayage du faisceau de particules chargées, c'est-à-dire sur le déplacement d'un faisceau de faible section sur la surface à irradier par déviation de ce faisceau à l'aide d'un champ modulé dans le temps, par exemple à l'aide d'un champ magtique.  The formation of large irradiation fields by the formation of a beam with a necessary cross-section directly in the accelerating structure of the accelerator presents great difficulties and today is practically not used. The currently most widely used method of creating extended irradiation fields is the method based on the scanning of the charged particle beam, that is to say on the displacement of a beam of small section over the surface to be irradiated by deflection of this beam using a time modulated field, for example using a magic field.

On connait un dispositif destiné à extraire un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère (voir par exemple le brevet francais publié en 1970 sous le n 1 251686), qui comprend une chambre à vide se terminant par une fenêtre de sortie et reliée à un accélérateur de particules chargées, un électro-aimant de balayage longitudinal, un électro-aimant de balayage transversal et des générateurs de courant de balayage longitudinal et transversal pour l'alimentation des électro-aimants correspondants. A device is known for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere (see for example the French patent published in 1970 under the number 1 251686), which comprises a vacuum chamber ending in an outlet window and connected to a charged particle accelerator, a longitudinal scanning electromagnet, a transverse scanning electromagnet and generators of longitudinal and transverse scanning current for supplying the corresponding electromagnets.

L'eSectro-aimant de balayage longitudinal produit un champ magnétique alternatif qui dévie le faisceau de particules chargées le long de la fenêtre de sortie et l'électro-aimant de balayage transversal crée un champ magnétique alternatif déviant le faisceau en travers de la fenêtre de sortie. The longitudinal scanning electromagnet produces an alternating magnetic field which deflects the beam of charged particles along the exit window and the transverse scanning electromagnet creates an alternating magnetic field deflecting the beam across the exit window exit.

Dans le dispositif décrit ci-dessus, aucune précaution n'est prise pour la protection de la feuille de la fenêtre de sortie contre l'action destructive du faisceau de particules chargées lors de la disparition des champs déviateurs, par exemple en cas de coupure urgente du réseau -alimentant l'accélérateur quand le courant dans les enroulements des électro-aimants de balayage disparait et que le faisceau, qui persiste encore un certain temps, s'avère immobile et concentré sur une petite portion de la fenêtre de sortie. In the device described above, no precaution is taken to protect the sheet of the exit window against the destructive action of the beam of charged particles during the disappearance of the deflecting fields, for example in the event of an urgent cut from the network - supplying the accelerator when the current in the windings of the scanning electromagnets disappears and the beam, which persists for some time, turns stationary and concentrated on a small portion of the exit window.

il s'ensuit une fusion de la feuille de la fenêtre de sortie et la mise hors service de l'accélérateur lui-m8me pendant au moins plusieurs heures, nécessaires pour le changement de la feuille et le vidage de la chambre. Le fait que le faisceau persiste après la mise hors de tension de l'accélérateur est dû à l'inertie calorifique de l'incandescence de la cathode du tube accélérateur et à;la-présence d'une tension accélératrice pendant un certain temps après la coupure de la tension, temps déterminé par la capacité propre de la source de la tension accélératrice et la résistance de charge.La disparition du courant dans les enroulements des électro-aimants de balayage peut résulter également d'une panne des générateurs de courant de balayage ou d'une coupure du circuit dans les enroulements des électroaimants de balayage. it follows a fusion of the sheet of the exit window and the deactivation of the accelerator itself for at least several hours, necessary for the change of the sheet and the emptying of the chamber. The fact that the beam persists after the accelerator is switched off is due to the calorific inertia of the incandescence of the cathode of the accelerator tube and to the presence of an accelerating voltage for a certain time after the voltage cut-off, time determined by the natural capacity of the accelerating voltage source and the load resistance. The disappearance of the current in the windings of the scanning electromagnets can also result from a failure of the scanning current generators or a circuit break in the windings of the scanning electromagnets.

La présente invention vise par conséquent un dispositif destiné à émettre un faisceau des particules chargées vers l'atmosphère, qui éliminerait la destruction de la feuille de la fenêtre de sortie par le faisceau de particules chargées lors de la disparition des courants dans les enroulements des électro-aimants de balayage. The present invention therefore relates to a device intended to emit a beam of charged particles towards the atmosphere, which would eliminate the destruction of the sheet of the exit window by the beam of charged particles during the disappearance of the currents in the windings of electro - scanning magnets.

Ce problème est résolu du fait que le dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère, du type contenant une chambre à vide se terminant par une fenêtre de sortie et reliée à un accélérateur de particules chargées, au moins un électroaimant de balayage pour la création d'un champ déviateur alternatif assurant le déplacement périodique du faisceau sur la surface de la fenêtre de sortie et un générateur de courant pour alimenter ledit électro-aimant est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comprend en outre au moins un aimant permanent pour créer un champ déviateur assurant l'évacuation du faisceau hors des limites de la fenêtre de sortie, au moins un bobinage de compensation alimenté à partir d'une source de courant continu pour créer un champ déviateur compensant le champ déviateur de l'aimant permanent, et au moins un interrupteur inséré entre le bobinage de compensation et la source de courant continu pour brancher ledit bobinage de compensation sur ladite source de courant continu en cas de présence d'un champ déviateur alternatif et pour débrancher le bobinage de compensation de la source de courant continu en l'absence de champ déviateur alternatif. This problem is solved by the fact that the device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere, of the type containing a vacuum chamber terminating in an outlet window and connected to a charged particle accelerator, at least one scanning electromagnet for creating an alternating deflecting field ensuring the periodic displacement of the beam over the surface of the outlet window and a current generator for supplying said electromagnet is characterized, according to the invention, in that it further comprises at least one permanent magnet to create a deflecting field ensuring the evacuation of the beam outside the limits of the exit window, at least one compensation winding supplied from a direct current source to create a compensating deflecting field the deflecting field of the permanent magnet, and at least one switch inserted between the compensation winding and the direct current source to connect said compensation winding on said direct current source in the presence of an alternating deflection field and for disconnecting the compensation winding from the direct current source in the absence of an alternating deflection field.

La présente invention empêche le faisceau de particules chargées d'atteindre la fenêtre de sortie de la chambre à vide lors de la disparition du champ déviateur alternatif, du fait que l'interrupteur déconnecte le bobinage de compensation de la source de courant continu, par suite de quoi le champ de l'aimant permanent, n'étant pas compensé -par le champ créé par le courant circulant dans le bobinage de compensation, dévie le faisceau hors de la fenêtre de sortie. Ainsi, en cas d'avarie, on évite le percement de la feuille de la fenêtre de sortie par le faisceau immobile de particules chargées et, par conséquent on augmente la fiabilité de la feuille et, donc de l'ensemble de l'accélérateur. The present invention prevents the beam of charged particles from reaching the exit window of the vacuum chamber when the alternating deflection field disappears, because the switch disconnects the compensation winding from the direct current source, as a result. whereby the field of the permanent magnet, not being compensated for by the field created by the current flowing in the compensation winding, deflects the beam out of the exit window. Thus, in the event of damage, the sheet of the outlet window is prevented from being pierced by the stationary beam of charged particles and, consequently, the reliability of the sheet and therefore of the whole accelerator is increased.

L'interrupteur placé entre la source de courant continu et le bobinage de compensation peut être un relais à contacts normalement fermés dont la bobine est reliée en série à l'enroulement de l'électro-aimant de balayage. The switch placed between the direct current source and the compensation winding can be a relay with normally closed contacts, the coil of which is connected in series with the winding of the scanning electromagnet.

il est raisonnable que le dispositif comprenne en outre un capteur du champ déviateur alternatif et que l'interrupteur soit une clé électronique, l'entrée de commande de laquelle est reliée audit capteur. it is reasonable that the device also comprises a sensor of the alternating deflection field and that the switch is an electronic key, the control input of which is connected to said sensor.

Le capteur du champ déviateur alternatif assure une information plus ample sur la disparition de ce champ, alors que la clé électronique assuré une sûreté de commutation plus élevée. The sensor of the alternating deflection field provides more information on the disappearance of this field, while the electronic key ensures higher switching safety.

Selon une variante de réalisation de l'invention, le capteur du champ déviateur alternatif est exécuté sous forme d'un bobinage relié magnétiquement à l'enroulement de l'électro-aimant de balayage. According to an alternative embodiment of the invention, the sensor of the alternating deflecting field is executed in the form of a winding magnetically connected to the winding of the scanning electromagnet.

Conformément à une autre variante de réalisation, le capteur du champ déviateur alternatif est une cellule de Hall. According to another alternative embodiment, the sensor of the alternating deflecting field is a Hall cell.

Suivant -encore une autre variante de réalisation de l'invention, le capteur du champ déviateur alternatif est une résistance reliée en série à l'enroulement de l'électro-aimant de balayage. According to yet another variant embodiment of the invention, the sensor of the alternating deflecting field is a resistor connected in series to the winding of the scanning electromagnet.

Le dispositif, objet de l'invention, peut comprendre un aimant permanent et un bobinage de compensation, ledit bobinage de compensation étant enroulé sur l'aimant permanent. The device, object of the invention, can comprise a permanent magnet and a compensation winding, said compensation winding being wound on the permanent magnet.

Le dispositif, objet de l'invention, peut également comprendre deux aimants permanents et deux bobinages de compensation, le circuit magnétique de l'un des électroaimants de balayage étant ouvert, les aimants permanents étant disposés dans les entrefers dudit circuit magnétique, et les bobinages de compensation étant enroulés sur ce circuit magnétique. The device, object of the invention, can also comprise two permanent magnets and two compensation windings, the magnetic circuit of one of the scanning electromagnets being open, the permanent magnets being arranged in the air gaps of said magnetic circuit, and the windings compensation being wound on this magnetic circuit.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente le dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère, suivant l'une des variantes, de réalisation de l'invention
- la figure 2 montre l'une des variantes de réalisation du capteur de champ déviateur alternatif du dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées conforme à l'invention
- la figure 3 représente une autre variante de réalisation du capteur de champ déviateur alternatif du dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère conforme à l'invention
- la figure 4 représente le dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère selon une autre variante de réalisation de l'invention et
- la figure 5 illustre encore une variante de réalisation du capteur de champ déviateur alternatif du dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère, conforme à l'invention.
The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which will follow of different embodiments given only by way of nonlimiting examples, with references to the drawings. nonlimiting annexed in which
- Figure 1 shows the device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere, according to one of the variants, of embodiment of the invention
- Figure 2 shows one of the alternative embodiments of the alternating deflection field sensor of the device for extracting a beam of charged particles according to the invention
- Figure 3 shows another alternative embodiment of the alternating deflection field sensor of the device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere according to the invention
FIG. 4 represents the device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere according to another alternative embodiment of the invention, and
- Figure 5 further illustrates an alternative embodiment of the alternating deflection field sensor of the device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere, according to the invention.

Le dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère, faisant l'objet de l'invention, comprend une chambre à vide 1 (figure 1) qui représente un tube métallique dont la partie évasée se termine par une fenêtre de sortie 2 destinée à séparer le volume vidé de la pression atmosphérique et à faire passer les particules chargées vers l'atmosphère avec le moins de pertes possible. La partie rétrécie se termine par un col raccordé à l'orifice de sortie du tube accélérateur (non représenté) d'un accélérateur de particules chargées 3, lequel forme avec la chambre à vide 1un volume sous vide unique La fenêtre de sortie 2 de la chambre à vide 1 est faite d'une feuille métallique très mince, par exemple de titane ou d'aluminium, perméable aux particules chargées.  The device for extracting a beam of charged particles towards the atmosphere, which is the subject of the invention, comprises a vacuum chamber 1 (FIG. 1) which represents a metal tube whose flared part ends in a window outlet 2 intended to separate the emptied volume from atmospheric pressure and to pass the charged particles towards the atmosphere with the least possible losses. The narrowed part ends in a neck connected to the outlet orifice of the accelerator tube (not shown) of a charged particle accelerator 3, which forms with the vacuum chamber 1 a single vacuum volume The outlet window 2 of the vacuum chamber 1 is made of a very thin metal sheet, for example of titanium or aluminum, permeable to charged particles.

Sur le col de la chambre à vide 1 sont disposés un électro-aimant 4 de balayage longitudinal destiné à créer un champ magnétique déviateur alternatif longitudinal assurant le déplacement périodique du fasceau de particules chargées suivant la longueur de la fenêtre de sortie 2, et un électro-aimant 5 de balayage transversal destiné à créer un champ magnétique déviateur alternatif transversal assurant le déplacement périodique du faisceau de particules chargées suivant la largeur de la fenêtre de sortie 2. Chacun des électro-aimants de balayage 4 et 5 se présente sous forme d'un circuit magnétique annulaire, respectivement 6 et 7, avec un enroulement correspondant 8 et 9 respectivement, composé de deux sections, ledit circuit magnétique entourant le col dela chambre à vide 1 et lesdites sections étant reliées entre elles électriquement, par exemple en série.Les spires de ces sections sont enroulées en face les unes des autres de manière à assurér la déviation du faisceau dans le sens nécessaire. On the neck of the vacuum chamber 1 are arranged an electromagnet 4 of longitudinal scanning intended to create a longitudinal alternating alternating magnetic field ensuring the periodic displacement of the fascicle of charged particles along the length of the outlet window 2, and an electro -magnet 5 transverse scanning intended to create a transverse alternating magnetic deflector ensuring the periodic displacement of the beam of charged particles according to the width of the exit window 2. Each of the electromagnets of scanning 4 and 5 is in the form of an annular magnetic circuit, respectively 6 and 7, with a corresponding winding 8 and 9 respectively, composed of two sections, said magnetic circuit surrounding the neck of the vacuum chamber 1 and said sections being electrically connected to each other, for example in series. turns of these sections are wound opposite one another so as to ensure the deflection of the beam in the born direction stop.

L'enroulement 8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal est relié à un générateur 10 de courant de balayage longitudinal et l'enroulement 9 de l'électro-aimant 5 de balayage transversal est connecté à un générateur 11 de courant de balayage transversal.The winding 8 of the longitudinal scanning electromagnet 4 is connected to a generator 10 of longitudinal scanning current and the winding 9 of the transverse scanning electromagnet 5 is connected to a generator 11 of scanning current transverse.

il est évident que le dispositif selon l'invention peut comprendre seulement un électro-aimant de balayage longitudinal à condition que la densité moyenne du courant du faisceau traversant la feuille ne dépasse pas la valeur admissible. it is obvious that the device according to the invention can comprise only a longitudinal scanning electromagnet provided that the average density of the current of the beam passing through the sheet does not exceed the admissible value.

Selon l'invention, le dispositif comprend en outre un aimant permanent 12 et un bobinage de compensation 13 relié par l'intermédiaire d'un interrupteur 14 à une source de courant continu 15. L'aimant permanent 12 est destiné à créer un champ déviateur dont l'intensité à la valeur nécessaire pour évacuer le faisceau de particules chargées hors de la fenêtre de sortie 2. Le bobinage de compensation 13 est destiné à créer un champ déviateur continu dont l'intensité est égale en valeur et de sens opposé au champ déviateur créé par l'aimant permanent 12. L'interrupteur 14 assure le branchement du bobinage de compensation 13 sur la source de courant continu 15 lors de la présence d'un champ déviateur alternatif, par exemple longitudinal, et]a déconnexion du bobinage de compensation 13 de la source de courant continu 15 lorsque ce champ est absent. According to the invention, the device further comprises a permanent magnet 12 and a compensation winding 13 connected by means of a switch 14 to a direct current source 15. The permanent magnet 12 is intended to create a deflecting field whose intensity at the value necessary to evacuate the beam of charged particles out of the exit window 2. The compensation winding 13 is intended to create a continuous deflecting field whose intensity is equal in value and in opposite direction to the field deflector created by the permanent magnet 12. The switch 14 ensures the connection of the compensation winding 13 to the direct current source 15 when there is an alternating deflection field, for example longitudinal, and] disconnection of the winding compensation 13 of the direct current source 15 when this field is absent.

il est évident que, du point de vue de la détérioration de la feuille par le faisceau de particules chargées, la disparition du champ déviateur alternatif longitudinal est plus dangereuse que la disparition du champ déviateur transversal, du fait que dans le premier cas le faisceau va se déplacer sur la fenêtre de sortie 2 suivant un trajet plus court que dans le deuxième cas,vu que la longueur de la fenêtre de sortie 2 est beaucoup plus grande que sa largeur et, par conséquent, la feuille de]a fenêtre de sortie va se réchauffer plus fortement.C'est pourquoi dans la description des variantes de réalisation de l'invention qui va suivre, pour ne pas embrouiller les dessins, nn ne montre lacoupire de la source de courant continu 15 alimentant le bobinage de compensation 13 que pour le cas de la disparition du champ déviateur alternatif bngitudinal, c'est-à-dire que l'élément de commande de l'interrupteur 14 est relié à l'enroulement 8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal, quoiqu'il soit évident que le dispositif selon l'invention peut comprendre, outre l'interrupteur 14, un interrupteur analogue commandé par le champ créé par l'électro-aimant 5 de balayage transversal (ou par le courant traversant l'enroulement 9 de l'électro-aimant 5 de balayage transversal) s'il est désirable que le faisceau soit dévié hors de la fenêtre de sortie 2 tant lors de la disparition du champ déviateur alternatif longitudinal que lors de la disparition du champ déviateur alternatif transversal. it is obvious that, from the point of view of the deterioration of the sheet by the beam of charged particles, the disappearance of the alternating longitudinal deflecting field is more dangerous than the disappearance of the transverse deflecting field, because in the first case the beam will move on the exit window 2 in a shorter path than in the second case, since the length of the exit window 2 is much greater than its width and, consequently, the sheet of the exit window will This is why in the description of the variant embodiments of the invention which follows, in order not to confuse the drawings, nn shows the lapse of the DC source 15 supplying the compensation winding 13 only for the case of the disappearance of the bngitudinal alternating deflection field, that is to say that the control element of the switch 14 is connected to the winding 8 of the electromagnet 4 of longitudinal scanning, although 'It is obvious that the device according to the invention may comprise, in addition to the switch 14, a similar switch controlled by the field created by the transverse scanning electromagnet 5 (or by the current passing through the winding 9 of the 'transverse scanning electromagnet 5) if it is desirable for the beam to be deflected out of the exit window 2 both when the longitudinal alternating deflecting field disappears and when the transverse alternating deflecting field disappears.

Dans la variante de réalisation de l'invention montré sur la figure 1, l'interrupteur 14 représente un relais à courant alternatif dont les contacts de repos 16 sont insérés entre l'une des sorties de la source à courant continu 15 et le bobinage de compensation 13. La bobine 17 de ce relais est reliée électriquement en série à l'enroulement 8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal. In the variant embodiment of the invention shown in FIG. 1, the switch 14 represents an alternating current relay, the quiescent contacts 16 of which are inserted between one of the outputs of the direct current source 15 and the winding of compensation 13. The coil 17 of this relay is electrically connected in series to the winding 8 of the electromagnet 4 of longitudinal scanning.

Conformément à une autre Variante de réalisation de l'invention, le dispositif comprend un capteur du champ déviateur alternatif qui fournit un signal électrique proportionnel à l'intensité du champ déviateur alternatif créé, par exemple, par l'électro-aimant 4. Dans ce dispositif, on utilise en tant qu'interrupteur 14 us clé électronique, notamment un transistor 18 ligure 2), ledit capteur du champ déviateur alternatif étant relié à l'entrée de commande de cette clé électronique.Dans la variante de réalisation du capteur de champ déviateur alternatif montré sur -la figure 2, ledit capteur représente un bobinage 19 relié magnétiquement à l'enroulement8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal (figure 1), de sorte que ce bobinage 19 (figure 2) peut être par exemple enroulé sur le circuit magnétique 6 (figure 1)de l'électro-aimant 4. Le transistor 18 (figure 2) est alimenté par la source de courant continu 15. Le bobinage de compensation 13 est introduit danse circuit de collecteur du transistor 18. In accordance with another variant embodiment of the invention, the device comprises an alternating deflection field sensor which supplies an electrical signal proportional to the intensity of the alternating deflection field created, for example, by the electromagnet 4. In this device, one uses as a switch 14 us electronic key, in particular a transistor 18 Ligure 2), said sensor of the alternating deflection field being connected to the control input of this electronic key. In the alternative embodiment of the field sensor alternative deflector shown in FIG. 2, said sensor represents a coil 19 magnetically connected to the winding 8 of the electromagnet 4 for longitudinal scanning (FIG. 1), so that this coil 19 (FIG. 2) can for example be wound on the magnetic circuit 6 (figure 1) of the electromagnet 4. The transistor 18 (figure 2) is supplied by the direct current source 15. The compensation winding 13 is introduced into the collector circuit of transistor 18.

Le bobinage 19 du capteur de champ déviateur alternatif est placé entre l'émetteur et la base du transistor- 18 à travers un pont redresseur à diodes 20 qui effectue la conversion de la tension alternative induite dans le bobinage 19 par le champ de l'électro-aimant 4 (figure 1) en signal unipolaire de commande qui débloque le transistor 18 (figure 2). Au lieu du pont 20, on peut utiliser une diode ou deux diodes montées en redresseur à deux alternances. On a en outre branché une résistance 21 entre l'emetteur et la base du-b"ansistor 18.The coil 19 of the alternating deflection field sensor is placed between the emitter and the base of the transistor 18 through a diode rectifier bridge 20 which converts the alternating voltage induced in the coil 19 by the field of the electro magnet 4 (FIG. 1) as a unipolar control signal which unlocks transistor 18 (FIG. 2). Instead of bridge 20, one can use a diode or two diodes mounted as a two-wave rectifier. In addition, a resistor 21 was connected between the transmitter and the base of the ansistor 18.

L'introduction d'un capteur de champ déviateur alternatif dans le dispositif proposé assure un contrôle plus rigoureux du champ en question.; en particulier, elle exclut le ncn-déclenchement de l'interrupteur 14 lors d'un court-circuit de l'enroulement de l'électro-aimant de balayage ayant pour effet la disparition du champ déviateur alternatif. The introduction of an alternative deflection field sensor in the proposed device ensures more rigorous control of the field in question .; in particular, it excludes the ncn-tripping of the switch 14 during a short circuit of the winding of the scanning electromagnet having the effect of the disappearance of the alternating deflecting field.

La figure 3 montre une autre variante de réalisation du capteur de champ déviateur alternatif, selon laquelle ledit capteur est une cellule de Hall 22. Le générateur 10 de courant de balayage longitudinal relié au capteur 22 par une résistance ballast 23 sert de source pour alimenter la cellule de Hall 22. Cette variante de réalisation du capteur a pour avantage d'exclure la nécessité de redresser le signal délivré par le capteur avant de l'appliquer au transistor 18, du fait que l'introduction d'une cellule de Hall, alimentée en tension alternative, dans un champ magnétique alternatif assure l'obtention à la sortie de ladite cellule de Hall d'un signal unipolaire.La cellule de Hall 22 est fixée par exemple sur le col de la chambre avide 1 (figure 4) à l'aide de colle et est disposée de telle sorte que son plan soit transpercé par le champ créé par l'électro-aimant 4. FIG. 3 shows another alternative embodiment of the alternating deflection field sensor, according to which said sensor is a Hall cell 22. The generator 10 of longitudinal scanning current connected to the sensor 22 by a ballast resistor 23 serves as a source for supplying the Hall cell 22. This variant of the sensor has the advantage of excluding the need to rectify the signal delivered by the sensor before applying it to transistor 18, since the introduction of a Hall cell, supplied in alternating voltage, in an alternating magnetic field ensures the obtaining at the output of said Hall cell of a unipolar signal. The Hall cell 22 is fixed for example on the neck of the greedy chamber 1 (figure 4) at the using glue and is arranged so that its plane is pierced by the field created by the electromagnet 4.

Selon la figure 5, le capteur de champ déviateur alternatif est une résistance 24 reliée en série à l'enroulement 8 del'-électro-aiant 4 de balayage longitudinal (figure 1). La résistance 24 (figure 5) est connectée, de même que la bobinage19 (figure 2), entre l'émetteur et la base du transistor 18 en parallèle avec le pont à diodes 20 (figure 5). Il est à noter, cependant, qu'à la différence de la cellule de Hall ou du bobinage, la résistance 24 utilisée en tant que capteur de champ déviateur alternatif ne décèle pas la disparition du champ alternatif déviateur lors d'un court-circuit de l'enroulement 8 de l'électro- aimant 4 (figure 1).Mais, étant donné que les courtscircuitdesenroulements des électro-aimants de balayage sont assez rares-en pratique, l'utilisation d'une résistance comme capteur s'avère dans de nombreux cas raisonnable, eu égard à la simplicité de réalisation d'un tel capteur. According to FIG. 5, the alternating deflection field sensor is a resistor 24 connected in series to the winding 8 of the electro-aiant 4 for longitudinal scanning (FIG. 1). The resistor 24 (FIG. 5) is connected, like the coil 19 (FIG. 2), between the emitter and the base of the transistor 18 in parallel with the diode bridge 20 (FIG. 5). It should be noted, however, that unlike the Hall cell or the winding, the resistor 24 used as an alternating deflecting field sensor does not detect the disappearance of the alternating deflecting field during a short circuit of the winding 8 of the electromagnet 4 (Figure 1) .But, since the short circuits of the windings of the scanning electromagnets are quite rare-in practice, the use of a resistor as a sensor proves to be many reasonable cases, having regard to the simplicity of making such a sensor.

En examinant les variantes de réalisation de l'invention représentées sur les figures 2, 3 et 5, il faut avoir en vue que, s'il faut assurer la déviation du faisceau de particules chargées hors des limites de la fenêtre de sortie 2 (figure 1) aussi bien lors de la disparition du champ déviateur alternatif longitudinal que lors de la disparition du champ déviateur alternatif transversal, le dispositif doit comprendre, outre un capteur du champ déviateur alternatif longitudinal, un capteur du champ déviateur alternatif transversal, réalisé et relié à l'enroulement 9 de l'électro-aimant 5 de balayage transversal de la même façon que les capteurs décritsprécé- demment, ainsi qu'une autre clé électronique dont l'entrée de commande est reliée au capteur de champ déviateur alternatif transversal. When examining the alternative embodiments of the invention shown in FIGS. 2, 3 and 5, it must be borne in mind that, if it is necessary to ensure the deflection of the beam of charged particles outside the limits of the exit window 2 (FIG. 1) both when the longitudinal alternating deflecting field disappears and when the transverse alternating deflecting field disappears, the device must include, in addition to a longitudinal alternating deflecting field sensor, a transverse alternating deflecting field sensor, produced and connected to the winding 9 of the transverse scanning electromagnet 5 in the same way as the sensors described above, as well as another electronic key whose control input is connected to the transverse alternating deflection field sensor.

Selon la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 1, le dispositif comprend un aimant permanent 12 disposé par exemple avant les électroaimants 4 et 5 de balayage longitudinal et transversal, suivant le sens de propagation du faisceau de particules chargées, et un bobinage de compensation 13 enroulé sur l'aimant permanent 12. Dans ce cas, l'aimant permanent 12 a la forme d'un fer à cheval et est disposé de telle sorte que le col de la chambre à vide 1 se trouve entre ses pôles. According to the variant embodiment of the invention shown in FIG. 1, the device comprises a permanent magnet 12 placed for example before the electromagnets 4 and 5 for longitudinal and transverse scanning, in the direction of propagation of the beam of charged particles, and a compensation winding 13 wound on the permanent magnet 12. In this case, the permanent magnet 12 has the shape of a horseshoe and is arranged so that the neck of the vacuum chamber 1 is between its poles .

Les pôles de l'aimant permanent 12 sont orientés, par exemple, suivant la longueur de la fenêtre de sortie 2 pour
que le faisceau de particules chargées soit dévié suivant la largeur-dela:fenêtre de sortie 2 et, par conséquent, afin qu'on puisse utiliser un aimant permanent à puissance relativement falble, bien qu'en principe ltorientation des des pôles de l'aimant permanent 12 puisse être quelconque.
The poles of the permanent magnet 12 are oriented, for example, along the length of the outlet window 2 to
that the beam of charged particles is deflected along the width-dela: exit window 2 and, consequently, so that one can use a permanent magnet with relatively falble power, although in principle the orientation of the poles of the magnet permanent 12 can be any.

Conformément à une autre variante de réalisation de l'invention, représentée sur la figure 4, le dispositif comporte deux aimants permanents 12 et deux bobinages de compensation 13, le circuit magnétique de l'un des électroaimants de balayage, par exemple, le circuit magnétique 6 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudianl étant ouvert et composé de deux moitiés, alors que les aimants permanents sont réalisés en forme de barre et placés dans les entrefers du circuit magnétique 6, par exemple colas à l'une des moitiés de celui-ci. Les bobinages de compensation;I3 sont enroulés autour des deux moitiés du circuit magnétique 6 et connectés en parallèle à la source de courant continu 15. According to another alternative embodiment of the invention, shown in Figure 4, the device comprises two permanent magnets 12 and two compensation coils 13, the magnetic circuit of one of the scanning electromagnets, for example, the magnetic circuit 6 of the longitudinal scanning electromagnet 4 being open and composed of two halves, while the permanent magnets are made in the form of a bar and placed in the air gaps of the magnetic circuit 6, for example colas to one of the halves of this one. The compensation windings; I3 are wound around the two halves of the magnetic circuit 6 and connected in parallel to the DC source 15.

Une tels variante de réalisation a pour avantage, par rapport à la variante montrée sur la figure 1, qu'elle permet de ne pas allonger le col de la chambre à vide 1 pour l'installation de l'aimant permanent 12. Les pôles des aimants permanents 12 sont orientés, par exemple, suivant la longueur de la fenêtre de sortie 2 compte tenu des considérations énoncées ci-dessus. Il est évident que les aimants permanents 12 peuvent être placés, avec le même effet, dans les entrefers du circuit magnétique 9 de l'électro-aimant 5 de balayage transversal, et les bobinages de compensation 13, autour du circuit magnétique 9. Dans ce cas, il est raisonnable d'utiliser des aimants permanents en ferrite afin de diminuer les pertes par courants de
Foucault créés par le champ à haute fréquence de l'électro- aimant 5 de balayage transversal.
The advantage of such an alternative embodiment, compared with the alternative shown in FIG. 1, is that it does not lengthen the neck of the vacuum chamber 1 for the installation of the permanent magnet 12. The poles of the permanent magnets 12 are oriented, for example, along the length of the outlet window 2 taking into account the considerations set out above. It is obvious that the permanent magnets 12 can be placed, with the same effect, in the air gaps of the magnetic circuit 9 of the transverse scanning electromagnet 5, and the compensation windings 13, around the magnetic circuit 9. In this In this case, it is reasonable to use permanent ferrite magnets in order to reduce current losses.
Eddy created by the high frequency field of the transverse scanning electromagnet 5.

Il est aussi évident que les bobinages de compensation 13 peuvent être enroulés autour d'un autre circuit magnétique, spécialement prévu pour eux et entourant le col de la chambre à vide 1, et disposé devant les électro-aimants de balayage 4 et 5, suivant la direction de propagation du faisceau de particules chargées, et que les aimants permanents 12 peuvent se trouver dans les entrefers de ce circuit magnétique. It is also obvious that the compensation windings 13 can be wound around another magnetic circuit, specially provided for them and surrounding the neck of the vacuum chamber 1, and placed in front of the scanning electromagnets 4 and 5, according to the direction of propagation of the charged particle beam, and that the permanent magnets 12 may be in the air gaps of this magnetic circuit.

Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante. The device of the invention operates as follows.

En régime normal de fonctionnement de l'accélérateur 3, les courants passant par les enroulements 8 et 9 des électro-aimants de balayage 4 et 5 à partir des générateurs correspondants 10 et Il créent des champs déviateurs alternatifs longitudinal et transversal. A ce moment, le courant traverse la bobine 17 du relais placé dans le circuit de l'enroulement 8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal, de sorte que les contacts 16 du relais sont fermés et le bobinage de compensation 13 est raccordé à la source de courant continu 15.Le courant continu qui traverse le bobinage de compensation 13 a une telle valeur et circule dan une telle direction que le champ magnétique qu'il crée compense totalement le champ de l'aimant permanent 12, c'est pourquoi ce dernier n'agit pratiquement pas pas sur le faisceau de particules chargées dévié par les électro-aimants debiayage 4 et 5 sur la surface de la fenêtre de sortie 2. In normal operating mode of the accelerator 3, the currents passing through the windings 8 and 9 of the scanning electromagnets 4 and 5 from the corresponding generators 10 and It create alternating longitudinal and transverse deflecting fields. At this time, the current flows through the coil 17 of the relay placed in the circuit of the winding 8 of the electromagnet 4 of longitudinal scanning, so that the contacts 16 of the relay are closed and the compensation winding 13 is connected. to the direct current source 15. The direct current which crosses the compensation winding 13 has such a value and flows in such a direction that the magnetic field which it creates completely compensates for the field of the permanent magnet 12, it is why the latter practically does not act on the beam of charged particles deflected by the cleaning electromagnets 4 and 5 on the surface of the outlet window 2.

En cas d'avarie, lorsque le réseau alimentant l'acoslérateur 3 est brusquement coupé ou lorsque le courant qui traverse l'enroulement 8 de l'électro-aimant 4 de balayage longitudinal disparaît par suite d'une cause quelconque, le relais ne conduit pas le courant, ses contacts 16 s'ouvrent et le bobinage de compensation 13 se trouve déconnecté delta source de courant continu 15. Cela a pour conséquence que le champ de l'aimant permanent 12, n'étant plus compensé par le champ du bobinage de compensation 13, dévie le faisceau de particules chargées de telle façon que ce dernier ne tombe pas sur la feuille de la fenêtre de sortie 2. In the event of a breakdown, when the network supplying the airliner 3 is suddenly cut off or when the current flowing through the winding 8 of the longitudinal scanning electromagnet 4 disappears as a result of any cause, the relay does not conduct not current, its contacts 16 open and the compensation winding 13 is disconnected from the direct current source 15. This has the consequence that the field of the permanent magnet 12, no longer being compensated by the field of the winding compensation 13, deflects the beam of charged particles so that it does not fall on the sheet of the exit window 2.

Si on emploie dans le dispositif proposé un capteur du champ déviateur alternatif et si l'on utilise, en qualité d'interrupteur 14, une clé électronique, un tel dispositif fonctionne de la même façon que le dispositif décrit précédemment. De façon plus précise, dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 2, le champ déviateur alternatif longitudinal produit une tension alternative dans le bobinage 19, tandis que dans la variante de réalisation de l'invention montrée sur la figure 5, la tension alternative est créée par le courant de balayage longitudinal dans la résistance 24. Dans les deux cas, cette tension alternative est redressée par le pont à diodes 20 et attaque la base du transistor 18 en le débloquant. Le transistor 18 relie la source de courant continu 15 ou bobinage de compensation 13. If an alternative deflection field sensor is used in the proposed device and if, as a switch 14, an electronic key is used, such a device operates in the same way as the device described above. More precisely, in the alternative embodiment of the invention shown in FIG. 2, the longitudinal alternating deflector field produces an alternating voltage in the coil 19, while in the alternative embodiment of the invention shown in FIG. 5 , the alternating voltage is created by the longitudinal scanning current in the resistor 24. In both cases, this alternating voltage is rectified by the diode bridge 20 and attacks the base of the transistor 18 by unblocking it. The transistor 18 connects the direct current source 15 or compensation winding 13.

Dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 3, le champ déviateur alternatif longitudinal traverse la cellule de Hall 22. Grâce au fait que la tension alternative qu'on applique à la cellule de
Hall 22 à partir du générateur 10 a la même fréquence que le champ agissant sur elle, ladite cellule de Hall 22 fournit un signal unipolaire qui débloque le transistor 18.
In the variant embodiment of the invention shown in FIG. 3, the longitudinal alternating deflecting field crosses the Hall cell 22. Thanks to the fact that the alternating voltage which is applied to the
Hall 22 from the generator 10 has the same frequency as the field acting on it, said Hall cell 22 provides a unipolar signal which turns on the transistor 18.

Lors de la disparition du courant dans l'enroulenent 8 de l'électro-aimant 4, le signal provenant des capteurs de champ déviateur alternatif montrés sur les figures 2, 3 et 5 devient nul, le transistor 18 se bloque et le bobinage de compensation 13 se trouve déconnecté de la source de courant continu 15. When the current in the winding 8 of the electromagnet 4 disappears, the signal from the alternating deflection field sensors shown in FIGS. 2, 3 and 5 becomes zero, the transistor 18 is blocked and the compensation winding 13 is disconnected from the direct current source 15.

La présente invention peut être largement utilisée dans diverses installations industrielles destinées à irradier des objets par des particules chargées, en particulier dans les accélérateurs industriels utilisés pour le traitement des produits par irradiation. En supprimant, en cas d'avarie, la possibilité de percement par excès de chauffage, de la feuille par le faisceau immobile de particules chargées, l'invention assure une durée de vie plus élevée pour la feuille de la fenêtre de sortie et, par conséquent, réduit les dépenses d'exploitation dues aux heures d'immobilisation de l'appareillage chimique d'irradiation, nécessaires pour le changement de la feuille et le pompage de la chambre à vide. The present invention can be widely used in various industrial installations intended to irradiate objects with charged particles, in particular in industrial accelerators used for the treatment of products by irradiation. By eliminating, in the event of damage, the possibility of piercing by excess heating, of the sheet by the stationary beam of charged particles, the invention ensures a longer life for the sheet of the exit window and, by Consequently, reduces the operating expenses due to the hours of immobilization of the irradiation chemical apparatus, necessary for the change of the sheet and the pumping of the vacuum chamber.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en ouvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.  Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations if these are executed according to the spirit and implemented within the framework of protection as claimed.

Claims (8)

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'extraction d'un faisceau de particules chargées vers l'atmosphère, du type comportant une chambre à vide se terminant par une fenêtre de sortie et raccordée à un accélérateur de particules chargées, au moins un électro-aimant de balayage pour créer un champ déviateur qui assure le déplacement périodique du faisceau sur la surface de la fenêtre de sortie, et un générateur de courant pour alimenter ledit électro-aimant, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un aimant permanent pour la création d'un champ déviateur assurant l'évacuation du faisceau hors des limites de la fenêtre de sortie, au moins un bobinage de compensation alimenté à partir d'une source de courant continu pour créer un champ déviateur qui compense le champ déviateur créé par l'aimant permanent, et au moins un interrupteurinréenke ledit bobinage de compensation et ladite source de courant continu pour brancher le bobinage de compensation sur la source de courant continu en cas de présence du champ déviateur alternatif et déconnecter le bobinage de compensation de la source de courant continu lorsque le champ déviateur alternatif est absent. 1. Device for extracting a beam of charged particles into the atmosphere, of the type comprising a vacuum chamber terminating in an outlet window and connected to a charged particle accelerator, at least one scanning electromagnet for creating a deflecting field which ensures the periodic movement of the beam over the surface of the exit window, and a current generator for supplying said electromagnet, characterized in that it further comprises at least one permanent magnet for the creation of '' a deflection field ensuring the evacuation of the beam outside the limits of the exit window, at least one compensation winding supplied from a direct current source to create a deflection field which compensates for the deflection field created by the magnet permanent, and at least one switch incorporates said compensation winding and said direct current source to connect the compensation winding to the direct current source in the presence of u alternating deflection field and disconnect the compensation winding from the direct current source when the alternating deflection field is absent. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit interrupteur est un relais à contacts normalement fermés dont la bobine est reliée en série à l'enroulement de l'électro-aimant de balayage. 2. Device according to claim 1, characterized in that said switch is a relay with normally closed contacts whose coil is connected in series with the winding of the scanning electromagnet. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur du champ déviateur alternatif et que l'interrupteur est une clé électronique dont l'entrée de commande est connectée audit capteur. 3. Device according to claim 1 characterized in that it further comprises a sensor of the alternating deflecting field and that the switch is an electronic key whose control input is connected to said sensor. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le capteur du champ déviateur alternatif consiste en un bobinage relié magné tiquement à l'enroulement de l'électro-aimant de balayage. 4. Device according to one of claims 1 and 3, characterized in that the sensor of the alternating deflecting field consists of a coil magnetically connected to the winding of the scanning electromagnet. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le capteur de champ déviateur alternatif est une cellule de Hall. 5. Device according to one of claims 1 and 3, characterized in that the alternating deflecting field sensor is a Hall cell. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le capteur du champ déviateur altematSeG une résistance reliée en série à l'enroulement de l'électro- aimant de balayage. 6. Device according to one of claims 1 and 3, characterized in that the altematSeG deflecting field sensor a resistor connected in series to the winding of the scanning electromagnet. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un aimant permanent et un bobinage de compensation, le bobinage de compensation étant enroulé sur l'aimant permanent. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a permanent magnet and a compensation winding, the compensation winding being wound on the permanent magnet. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend deux aimants permanents et deux bobinages de compensation, le circuit magnétique de l'un des électro-aimants de balayage étant ouvert, les aimants permanents étant placés dans les entrefers dudit circuit magnétique, et les bobinages de compensation étant enroulés sur ce circuit magnétique.  8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises two permanent magnets and two compensation coils, the magnetic circuit of one of the scanning electromagnets being open, the permanent magnets being placed in the air gaps of said magnetic circuit, and the compensation windings being wound on this magnetic circuit.
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